断供天然气后，德国能源巨头盯上加拿大绿氨
来源：energynews
在俄罗斯切断对欧供气后，德国能源巨头尤尼珀(Uniper)公司损失惨重，截止到2022年9月，该公司相关亏损已累计高达85亿欧元（约合人民币594.2亿元）。一系列的拯救措施中，除了德国政府将其收归国有免于破产外，还有一条重要的自救方式就是抓住了绿氨。
来源：彭博新闻社
8月23日，加拿大总理贾斯廷·特鲁多与德国总理奥拉夫·朔尔茨签署了一项氢能合作协议，推动加方最早2025年向德国出口氢气。其中，尤尼珀与德国另一家能源公司意昂集团（E.ON）宣布正与加拿大能源公司EverWind公司商谈采购合同细节。在这个采购清单上，一种在能源领域不为多见的元素赫然在列：氨。按照双方商讨的规划，从2025年前后开始，德国的两家公司每年将会从EverWind公司采购100万吨的绿氨。
氨，是全球产量最多的基础化工产品之一，闻起来其味道令人恶心且有毒，被人熟知的是它常被用来制作化肥的原材料，支持了全球近90%的农业。但是，当全球能源处在转型的十字路口，氨或可成为一种新的清洁能源，重新找到属于自己的定位。这个前景远比它闻上去的味道要好极了。
在全球众多研究新能源的专家学者眼中，乙醇、生物柴油和氢能等都各有优势。其中氢能由于无碳排放以及燃烧极限较宽等特性，被视作21世纪的终极能源。然而，绿氢供给目前还没有一种经济有效的方法。同时，氢能也在存储、运输以及应用等环节存在复杂的安全问题，所以氢能的大规模商业化进程至今未实现较大的突破。氨分子由一个氮原子和三个氢原子组成，它的化学成分决定了它是氢领域理想的能量转换介质。
氢与氨本身并没有颜色，业内所称的灰氢/氨、蓝氢/氨，以及绿氢/氨，是根据氢能/氨生产来源和生产过程中的排放情况来做区别的。目前，市面上绝大多数氢气是灰氢，约占当今全球氢气产量的95％左右。氨也是如此。因此，绿氢和绿氨特指其在生产来源和生产过程中不会产生碳排放。
氨分子
“每个人都在谈论氢，但是你们知道，氨和氢一样好吗？甚至在难以降低碳排放的航运和工业领域，氨在减排方面有着比氢能更大的优势。”挪威能源开发商Statkraft负责欧洲风能和太阳能业务的副总裁乌尔夫·埃里克森说。2021年2月，Statkraft与合作伙伴在位于挪威波什格伦（Porsgrunn）Herøya半岛上建造了一座生产绿氢和绿氨的工厂。这座工厂生产出来的绿氢将被用于制造绿氨，绿氨可被用做农作物的肥料，以减少农业领域的碳排放，助力挪威2030实现碳中和的目标。
绿氨的好处正在被更多能源巨头看在眼里。全球最大的氨生产商美国CF过去几十年一直用传统天然气原料制造氨。最近该公司正投入巨资在路易斯安那州唐纳森维尔，建造一个用于绿氨生产的电解厂，建成后，该工厂每年可生产2万吨绿氨。据CF称，这将是北美第一家商业规模的绿色合成氨工厂。日本化学工业公司旭化成计划在日本福岛县浪江町建设验证设备，自2024年度起每天生产数吨绿氨。2022年6月，美国石油巨头埃克森美孚也计划在其位于挪威斯拉根的港口设施启动绿氨和绿氢生产项目研究，将斯拉根港打造为绿氨和绿氢生产销售枢纽。标准普尔全球商品洞察 (S&P Global Commodity Insights)还在2022年4月22日启动了对氨价格和溢价的每日评估。
一场“绿氨经济”之风正在全球蔓延。
由国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）评选出的“2021年度化学领域十大新兴技术”中，氨的可持续生产（Haber-Bosch工艺的绿色替代品）位列其中。多位科学家认为，2040年将会出现一个绿色且成功的氨经济。爱尔兰调查公司Research and Markets的数据也显示，预计绿氨的全球规模将从2019年约1300万美元增加至2028年8.5亿美元，之后也有望持续扩大。
来源：《自然》（Science）
长期关注太阳能和燃料电池的美国学者Robert F. Service曾在《自然》（Science）杂志上发表评论文章表示，应该将目前正在蓬勃发展的可再生能源——风能和太阳能等与“氨经济（ammonia economy）”结合起来，通过使用来源于风能和太阳能的电能制备出没有碳排放的绿氨，从而将通常位置偏远的风能与太阳能发电厂与城市连接起来。同时，寻求更加清洁高效的技术，利用空气中的氮气和由电解水而来的绿氢制备绿氨，才是绿氨这种“无碳”燃料未来的发展方向。
航运减排的得力助手
除了做肥料，氨还可以做燃料。但是它有燃点高、燃烧速度慢等缺点。这也决定了氨只适合在特定的应用场景当燃料，例如轮船航运。
泰国汇商银行经济商业研究中心 (EIC)在2021年3月发布的一份名为《石油化工行业去碳化：绿氨》的分析报告认为，船用燃料需求增加大大推动了绿氨的发展。energynews在9月的一篇报道称，电力和船用燃料行业对绿氨的需求将在 2030 年和 2050 年增加至总需求的 4% 和 29%。日本经产省（METI）预测，日本对绿氨的需求量将在 2030 年达到每年 300 万吨，在 2050 年达到每年 3000 万吨。
航运业的碳排放目前占全球温室气体排放量的3%，主要是由船舶柴油和高硫燃料的高消耗量造成的。然而，根据国际海事组织 (IMO) 2020 年的规定，海运业有义务通过使用清洁能源来减少排放，该规定将船上使用的船舶油中的硫含量限制为0.5% m/m，这将导致转向使用更高质量的船用燃料，这为绿氨市场带来增长机会。
“航运业温室气体排放量的80%来自远洋船舶。有人提议在船舶上使用纯氢作为燃料，但挑战在于气态氢的能量密度相对较低。如果你想要足够的燃料进行长途船运，氢必须保持液态，这就要求氢必须冷却到−253℃。”埃里克森说。冷却的过程便已消耗了氢燃料三分之一的能量，储存液氢的容器更需要特殊的隔热降温设施，成本高昂，危险性大。相比之下，氨在−10 ℃时就可变成液体，能量损失不大。此外，液态氨的体积能量密度几乎是液态氢的2倍，相同体积的容器可以储存更多能量。最重要的是，由于氨通过在农业领域较为成功的大规模商业化，已经拥有了成熟的规模化生产和运输基础设施，存储和运输成本更低。
这就是为什么绿氨是航运业减排的更好选项。马士基麦金尼默勒零碳航运中心已经与美国CF公司签署合作协议，后者成为其新的未来燃料供应商。国际能源机构（IEA）的一份报告显示，预计到2060 年将有60％ 以上的新船使用绿氨或氢燃料。由阿法拉伐、哈夫尼亚、哈尔多·托普索、维斯塔斯和西门子歌美飒共同发布的报告认为，绿氨有潜力能够为未来全球30％ 的海上船队提供动力。
来源：东方ic
不过，也有人提醒，不能盲目地扩大绿氨对航运业的好处。“必须通过精确地计算，才能知道哪种燃料最适合既定的操作和船舶配置。绿氨的能量密度较高，在航行距离较长的大型船舶上可以提供比氢更多的能量。但是，在优先考虑重量的情况下，例如高速船舶，氢可能是最合适的燃料。”挪威一家专注于绿色航运的商业集群——NCE Maritime CleanTech的首席执行官Hege Økland表示。她强调，绿氨只是在选择燃料时需要考虑的众多因素中的选项之一而已。
长距离运输能源的载体
除了能帮助航运业减排，绿氨更大的贡献可能在于氨比液态氢更容易运输，而且已有现成的技术和基础设施。
这一点，在地缘政治动荡的背景下，尤为重要。这也是绿氨受到德国能源巨头的青睐的重要原因。把氢气从加拿大输送到欧洲，这需要一条“跨大西洋的氢气供应链”。由于上述氢能与绿氨在液化时的要求不同，这意味着在一些特定场景下，比如长途运输时，如果将成本优势发挥到极致，可用绿氢制成绿氨。达到目的地后，还可根据需求再从绿氨中将氢气分离出来。
加拿大阿尔伯塔大学机械工程系的Ayodeji Okunlola和他的同伴在《hydrogen energy》上发表的一篇论文，详细阐述了从加拿大西部到加拿大东部、美国、亚太地区和欧洲的低碳氢出口的技术经济评估。论文中表示，此前，从能源生产管辖区向能源消耗管辖区跨洲出口氢的可行性存在数据空白。他们的研发发现，将氢气从加拿大西部运到亚太地区的成本是 6.65 加元/公斤到 6.99 加元/公斤欧洲的运输成本至少 为8.14 加元/公斤。与运输液化氢相比，出口氨气可降低输送成本的25%以上。
澳大利亚正在通过这种方式扩大氢能以及衍生物的出口。立志成为全球氢氨发电第一大国的韩国是澳大利亚的重要客户。2022年9月来自油气新闻网的消息称，由韩国锌业、化工集团韩华公司（petrochemicals group Hanwha Impact Corp）、SK Gas组成的“Han-Ho氢能财团”计划在澳大利亚昆士兰州建立一个绿色能源出口中心，目标是到2032年每年生产100万吨绿氨用于出口。韩国锌业副董事Yun B. Choi在昆士兰州政府发布的声明中表示，“我们期待与合作伙伴合作，释放澳大利亚成为绿色氢及其衍生物（包括绿氨）的大型生产国和出口国的潜力。”
埃克森美孚规划中的绿氨和绿氢生产销售枢纽——斯拉根港口更是最大限度地发挥了绿氨的两种用途——不仅可以直接作为港口轮船的燃料，还可以将绿氨可作为氢的载体通过港口运输到全球。
氨—氢新经济即将到来
需要注意的是，绿氨的商业化进程还处于探索期。
作为燃料，氨目前存在不易点燃、燃烧稳定性较差等技术问题需要攻关；作为储能，它面临成本突破的问题。
泰国汇商银行经济商业研究中心 (EIC)的分析报告认为，绿氨商业化的主要挑战是生产成本。此外，大多数氨生产商仍在继续使用传统的氨生产方法，化学品制造商的意识水平亟待提高。
澳大利亚的一家绿色能源高管曾经描述过他对绿氨的期待：若干年后，澳大利亚海岸超级油轮星罗棋布，然而它们不会装载石油。船上的设备将利用源于风能和太阳能的电力淡化海水，并将淡水电解以生产氢气。反向燃料电池将氮气和氢气结合制氨，并装载到油轮的燃料箱。
来源：energynews
这位高管希望邮轮上的“所有能源和物质均来自太阳、空气和大海”，正在气候危机下成为一股新潮流，因绿氨引发的新经济也随之显现。北京理工大学特别研究员殷安翔对此抱有信心。他在接受媒体采访时认为，新一轮的“氨经济”可以称为“绿色氨经济”或者“氨—氢经济”。“这种绿氨经济与传统基于Haber-Bosch过程的合成氨路径相比，最大的特点是基于可持续的、低（无）排放的、温和的新型合成氨技术，从而减少乃至摒弃化石燃料的使用，与‘碳达峰’‘碳中和’的目标统一。”殷安翔说。
fengyanbin@modernmedia.com.cn