Energia
Hiilineutraali maailmanlaajuiset merireitit vihreän ammoniakin avulla
Vihreä ammoniakki meriliikenteen päästöjen ratkaisemiseksi
Kun puhumme hiilipäästöistä, ensimmäisinä mieleen tulevat autot & kuorma-autot sekä hiili- ja kaasuvoimalat. Vähemmän ajateltu suuri energian kuluttaja ja hiilidioksidin lähde on meriliikenne.
90 % maailman kaupasta kulkee aluksilla, usein ylittäen kokonaisia valtameriä. Tämä vastaa vähintään 36 % maailmanlaajuisista kasvihuonekaasupäästöistä. Se on myös sektori, jota toistaiseksi on käytännössä mahdotonta sähköistää, sillä akut eivät ole tarpeeksi energiapitoisia työntämään alusta tuhansia kilometrejä merellä.
Hiilidioksidipäästö ei ole ainoa ongelma, sillä meriliikenne on historiallisesti luottanut alhaisimman laadun öljyyn, tärkkymäiseen paksuun nestemäiseen polttoaineeseen, jota kutsutaan ”bunkerisula” tai raskaaksi polttoöljyksi/jäännösöljyksi.
Lähde: Wikipedia
Ja meriliikenne saattaa jonkin aikaa tuottaa vielä enemmän saastetta, koska sen on nyt vältettävä Punaisenmeren/Suez-kanavan vesireittejä kasvavan Gazan ja Jemen konfliktin vuoksi. Tämä lisää tuhansia ylimääräisiä matkamilejä kaikelle Euroopan ja Aasian väliselle kaupalle.
Samaan aikaan El Niño‑indusoima kuivuus Panaman kanavassa pakottaa Aasian‑Pohjois‑Amerikan kauppaa kiertämään pidemmillä reiteillä.
Jotain, mitä varoitimme lukijoillemme 21 . 12. 2023 artikkelissamme “Fossiilisten polttoaineiden toimitusongelmat – lähestyvä meriliikenteen ja energian kriisi“.
Lähde: BBC
Vähitellen parantuva meriliikenteen saastuminen
Rikin päästöjen vähentäminen
Bunkerisulan, pahimman saastuttavan öljyn käyttö on tehnyt meriliikenteestä vastuullisen 18‑30 % maailman typpioksidipäästöistä ja 9 % rikkidioksidipäästöistä. Tämä ongelma voi olla vielä pahempi paikallisilla alueilla, esimerkiksi risteilyalukset tuottavat Barcelonassa kolminkertaisesti enemmän rikkipäästöjä kuin kaikki kaupungin autot yhteensä.
Uudet säännökset pyrkivät ratkaisemaan tämän ongelman. Tammikuusta 2020 alkaen kansainvälisen merenkulkuliiton (IMO) uudet määräykset ovat radikaalisti vähentäneet sallittuja rikkipäästöjä ilmakehässä.
Vastauksena meriliikenne on joutunut ottamaan käyttöön vähärikkisiä polttoaineita tai jatkamaan raskaiden polttoöljyjen käyttöä puhdistimien (scrubbers) avulla. Nämä puhdistimet poistavat usein rikkipäästöt ilmasta vain siirtäen ne veteen ja päästämällä ne mereen.
Vaihtoehtoiset polttoaineet
Toinen vaihtoehto on siirtyä LNG‑tekniikkaan (nesteytetty maakaasu), sillä maakaasu palaa paljon vähemmän rikkipäästöjä ja hieman vähemmän hiilipäästöjä kuin öljy. Ongelma on infrastruktuurissa, sillä suurin osa aluksista ei ole varustettu moottoreilla, jotka pystyvät polttamaan LNG‑polttoainetta raskaiden öljyjen tai bunkeröljyn sijaan.
Joka tapauksessa vähärikkinen öljy ja LNG‑puhdistimet eivät merkittävästi vähennä hiilipäästöjä.
Tämän vuoksi asiantuntijat katsovat nyt vaihtoehtoisia polttoaineita potentiaalisena ratkaisuna. Yksi lupaavimmista vihreistä polttoaineista on vihreä ammoniakki.
Vihreästä ammoniakista perusopas
Ammoniakki, tai NH₃, on maailman toiseksi eniten tuotettu kemikaali. Se on lannoite ja sitä voidaan polttaa tai hapettaa tuottamaan typpeä ja vettä.
NH₃ +O₂ → N₂ + H₂O
Siis se on jossain määrin samanlainen kuin vedyn palaminen, koska se tuottaa vain harmittomia sivutuotteita, ainakin ihanteellisissa olosuhteissa.
Ero vedyn kanssa on se, että ammoniakki on paljon suurempi molekyyli kuin H2 ja paljon vakaampi. Tämä tekee sen kuljetuksesta ja varastoinnista paljon helpompaa. Ammoniakki on myös lähes 50 % energiapitoisempi kuin nestemäinen vety.
Ihannetöntä, ammoniakkitalous perustuisi niin kutsuttuun vihreään ammoniakkiin, joka tuotetaan uusiutuvasta energiasta. Tämä erottaa sen muista ammoniakkityypeistä:
- Harmaa/ruskea ammoniakki: tuotettu fossiilisista polttoaineista.
- Sininen ammoniakki: tuotettu fossiilisista polttoaineista, mutta hiilidioksidin talteenotolla.
- Pinkki ammoniakki (joskus myös keltainen ammoniakki): tuotettu ydinvoimasta.
- Turkoosi ammoniakki: tuotettu metaanin pyrolyysistä. Tämä hajottaa metaanin vedyksi ja kiinteäksi hiileksi, ja vety muunnetaan myöhemmin ammoniakiksi. Kiinteää hiiltä voidaan varastoida tai käyttää esimerkiksi hiilikuituihin.
Meriliikenteelle sopiva vihreä polttoaine
Mitä tekee ammoniakista hyvän ehdokkaan korvaamaan bunkeröljyn ja muut fossiiliset polttoaineet meriliikenteessä, ovat sen logistiset ominaisuudet.
Vety on liian epävakaa eikä riittävän tiheää käytettäväksi valtamerimatkoilla. Biopolttoaineet eivät ole tarpeeksi hiilineutraaleja tai niitä tuotetaan liian pieninä määrinä tyydyttämään meriliikenteen massiivista energiantarvetta.
Vastaavasti ammoniakki voidaan varastoida joko nestemäisenä -33 °C (ilmakehän paineessa) tai paineistettuna yli 7,5 bara (20 °C). Tämä rajoittaa energiahäviöitä merkittävästi ja tekee ammoniakin varastointi‑ ja kuljetuskustannuksista mahdollisia.
Lisäksi varastoinnin helppouden vuoksi, mukaan lukien pitkäaikainen varastointi, ammoniakkia voidaan tuottaa uusiutuvan energian (aurinko‑ tai tuulivoiman) epäsäännöllisen tuotannon yhteydessä ja kuluttaa myöhemmin.
Lopuksi nestemäisen ammoniakin käyttö mahdollistaa satamien hyödyntää olemassa olevaa infrastruktuuria, kuten öljyä varten tarkoitettuja varastotankkeja ja putkistoja.
Meriliikenteen keskitetyn rakenteen hyödyntäminen
Uusi tutkimus on tuonut esiin toisen seikan, joka saattaa nopeuttaa ammoniakin omaksumista vihreänä meriliikenteen polttoaineena. Oxfordin tutkijat, jotka työskentelevät Oxford Programme for Sustainable Infrastructure Systems (OPSIS) ja Oxford Green Ammonia Technology (OXGATE) -ohjelmissa, ovat tarkastelleet infrastruktuurivaatimuksia meriliikenteen hiilineutraaliuden saavuttamiseksi.
He havaitsivat, että kohdistamalla maailman 10, 50 ja 100 polttoainekysynnän kannalta suurimpaan satamaan, voidaan kattaa 21,3 % (21,8 %), 45,7 % (46,7 %) ja 62,0 % (62,6 %) kumulatiivisesta vihreän ammoniakin polttoainetarpeesta.
Tämä pätee erityisesti joillakin alueilla, esimerkiksi:
“Oseaniassa, Pohjois-Afrikassa, Etelä-Aasiassa ja Kaakkois-Aasiassa yli 60 % polttoainekysynnästä voidaan kattaa kohdistamalla 10 suurinta alueellista satamaa polttoainekysynnän mukaan”
“Optimaalinen vihreän ammoniakin polttoaineen jakelu maailmanlaajuisen meriliikenteen hiilineutraaliuden saavuttamiseksi”
Jasper Verschuur et al 2024 Environ. Res.: Infrastruct. Sustain. 4 015001
Tämä johtuu siitä, että vaikka maailmassa on tuhansia satamia, suurimmat ohjaavat suurimman liikenteen ja palvelevat suurimpia (ja eniten polttoainetta kuluttavia) aluksia.
kohtuullisen kunnianhimoinen (MOD-AMB) tulevaisuusskenaario & erittäin kunnianhimoinen (HIGH-AMB) – Lähde: ERIS
Tutkijat havaitsivat myös, että heidän skenaariossaan suurin osa tuotannosta voitaisiin keskittyä päiväntasaajan ja trooppisten leveysasteiden ympärille, missä aurinkoenergia on tehokkainta, “vähemmän kuin 10 % ammoniakista valmistetaan absoluuttisella leveysasteella yli 30 (40) astetta”.
Lähde: IOP Science
Tarvittavat investoinnit
Oxfordin tutkijat yrittivät myös kvantifioida tarvittavan investoinnin merireittien hiilineutraaliuden saavuttamiseksi vihreällä ammoniakilla. He havaitsivat, että suurin osa kustannuksista tulisi ammoniakin tuotantoinfrastruktuurista, pääosin aurinkovoimaloista trooppisilla alueilla ja Australian sekä Lähi-idän autiomailla, korvaten fossiiliset polttoaineet. Kokonaisarvioitu kustannus? ~ 2 triljoonaa USD.
Vaikka summa saattaa vaikuttaa suurelta, samanlainen pääomakustannus tarvitaan myös öljyn löytämiseen ja jalostamiseen, jota ala kuluttaisi “business‑as‑usual” -skenaariossa. Tämä on siis enemmän energialähteen vaihtamista kuin meriliikenteen kustannusten nostamista.
Meri‑transportin vallankumous
Meri‑ala on pitkään ollut pääosin manuaaliseen työhön ja vanhentuneisiin teknologioihin, kuten bunkeröljy‑käyttöisiin moottoreihin, perustuva teollisuus.
Tämä on nopeasti muuttumassa, erityisesti tekoälyn saapumisen myötä alalle (josta kirjoitimme perusteellisesti artikkelissamme “Merireittien turvaaminen tekoälyn avulla”), mikä tulee:
- Tekemään merimatkustamisesta turvallisempaa.
- Mahdollistamaan miehittämättömän navigoinnin.
- Optimoimaan reitit ja polttoaineenkulutuksen.
Toinen vallankumous, joka on tulossa merialalle, on siirtyminen uusiutuviin ja ei‑saastuttaviin polttoaineisiin. Tällä hetkellä lupaavin ehdokas on vihreä ammoniakki, sillä kyse on lähinnä politiikasta ja investoinneista, ja kaikki keskeiset teknologiat (laajamittainen aurinko + ammoniakin tuotanto & varastointi) ovat jo hallussa.
Itse asiassa ainoa mahdollinen vaihtoehto olisi bio‑polttoaineiden tuotannon vallankumous, mahdollisesti levä‑biopolttoaineet, joista kirjoitamme artikkelissamme “Levä‑biopolttoaine: seuraava energian vallankumous?”.
Mutta ottaen huomioon, että 3rd‑sukupolven biopolttoaineet (usein kemiallisesti identtisiä öljypohjaisten polttoaineiden kanssa) todennäköisesti tarvitaan suurina määrinä lentoliikenteen hiilineutraaliuden saavuttamiseksi, on todennäköistä, että ammoniakki pysyy meriliikenteen ja mahdollisesti myös maantiekuljetusten hiilineutraaliuden keskiössä.
Ammoniakki polttoaineosakkeissa
Tämä lista keskittyy vihreän ammoniakin yrityksiin , jotka ovat mukana sen käyttöönotossa merialalla. Leidit ammoniakin tuotannossa, kuten esimerkiksi CF Industries Holdings, Inc. (CF) tai Yara International ASA (YAR.OL) tuottavat tällä hetkellä enimmäkseen ammoniakkia maakaasusta. Mutta ne todennäköisesti siirtyvät vihreään ammoniikkiin ajan myötä ja voivat olla sijoittajille kiinnostava vaihtoehto.
1. Aker Horizons ASA
Aker Horizons on Aker‑konsernin tytäryhtiö, joka keskittyy vihreään energiaan. Aker‑konserni on merkittävä norjalainen monialayritys, jonka toiminta keskittyy uusiutuviin energialähteisiin sekä meri‑/offshore‑liiketoimintaan. Aker Horizon on holding‑yhtiö useille tytäryhtiöille, mukaan lukien hiilidioksidin talteenotto, vihreä vety ja uusiutuvat energiat.
Lähde: Aker
Yhtiö on erityisen aktiivinen vedyn ja vihreän ammoniakin tuotannossa, tavoitteena hiilineutraali arktinen meriliikenne.
Joten Aker ei ole pelkästään vihreän ammoniakin yhtiö, vaan se pystyy hallitsemaan koko vihreän ammoniakin arvoketjun, offshore‑tuulivoimaloista vedyn tuotantoon ja vihreän ammoniakin valmistukseen. Se työskentelee myös projekteissa, kuten jäte‑energia Ranskassa, biomassalaitos Saksassa ja hiilidioksidin talteenotto Lähi-idässä (Saudi-Arabia ja Yhdistyneet arabiemiirikunnat).
Tämä tekee siitä hyvän osakkeen sijoittajille, jotka etsivät laajaa altistumista vihreään energia‑sektoriin, vahvalla asemalla vihreän ammoniakin & meriliikenteen saralla, mutta myös muissa vihreissä energioissa, sekä maantieteellistä hajautusta.
2. AmmPower Corp.
AmmPower on samankaltainen kuin FuelPositive siinä, että se tarjoaa modulaarisia ammoniakin tuotantojärjestelmiä, mutta suuremmassa mittakaavassa, sillä sen perusmoduuli pystyy tuottamaan 4 tonnia/päivä. Tämä asettaa yhtiön asiakkaat hyvin suurten maatilojen (10 000 + hehtaarin) tai teollisten toimialojen, kuten tekstiilien, kylmäteknologian, kaivosten, lääketeollisuuden tai puolijohteiden, piiriin.
Tämä standardikonttien pohjalta toimiva modulaarinen järjestelmä voisi myös sopia erinomaisesti satamiin, jotka haluavat asteittain lisätä paikallista ammoniakin tuotantokapasiteettiaan.
Lähde: AmmPower
Yhtiö on rakentamassa tilauskirjaansa, ja lyhyen aikavälin tilauspotentiaali on arvioitu 30 miljoonaan USD, ja myyntinäköaloja 690 yksikölle 52 maasta. Yhtiö arvioi sähkökustannuksen olevan noin 360 USD/tonni ammoniakkia.
Järjestelmän modulaarisuus mahdollistaa nopean käyttöönoton ja toimitukset, alle vuoden, verrattuna 3‑4 vuoteen samanlaisissa projekteissa ilman modulaarista lähestymistapaa.
Se työskentelee myös teknologian parissa, joka muuntaa jätteen ammoniakiksi, yhteisyrityksessä CTEC Energy Sales USA:n kanssa.
Jatkaakseen ammoniakin siirtymistä vety‑ammoniakki‑talouteen, se luo omistautuneen tytäryhtiön, joka rikkoo ammoniakin vedyksi, ja hakee erillistä rahoitusta tähän.
Kohdistamalla skaalan, joka sopii suurimmalle osalle teollisesta käytöstä sekä meriliikenteestä, AmmPower pyrkii asiakkaille ja yrityksille, joilla on syvempi pääsy pääomaan kuin useimmilla. Yhdistettynä ammoniakin rikkomistekniikkaan, tämä voi mahdollistaa nopean laajentumisen politiikkojen tukemana, jotka edistävät vedyn & ammoniakin kehittämistä energian kantajina.
Yksityiset yritykset
First Ammonia on ammoniakin tuotannon kehittäjä meriliikenteelle, sähköön ja muuhun kuljetukseen.
Solydera on toinen polttokenno‑yritys, jolla on toiminta vihreän ammoniakin parissa. Merkittävää on, että se allekirjoitti Muistion (MoU) KBR:n kanssa lokakuussa 2023.
Löydät myös muita vihreään vetyyn ja vihreään ammoniikkiin liittyviä osakkeita sekä perusteellisen keskustelun ammoniakin teknisistä eduista ja rajoituksista artikkelissamme “The Other Hydrogen Fuel – Top 5 Green Ammonia Stocks“.
