기후 변화에 대한 우려를 가장 먼저 염두에 두고 세계는 가능한 한 빨리 순 탄소 배출량을 XNUMX으로 만들기 위해 필사적입니다. 일반 승용차에 직접 전기화가 대중화되고 있지만 항공기나 대륙간 운송과 같이 에너지 집약적인 애플리케이션에는 아직 실용적이지 않습니다. 따라서 기존 화석 연료에 대한 청정 대체품에 대한 탐색이 계속되었습니다.
수소는 가장 일반적으로 인용되며 매우 깨끗하게 연소된다는 점에서 바람직합니다. 그것의 유일한 주요 연소 생성물은 물이지만, 연소 시 공기와 함께 연소될 때 약간의 질소 산화물을 생성할 수 있습니다. 그러나 수송, 저장 및 생산과 관련된 문제로 인해 수소는 아직 대량으로 보급되지 않았습니다.
그러나 이 모든 것은 다양한 정원 화학 물질인 암모니아의 도움으로 바뀔 수 있습니다. 암모니아는 이제 대안 솔루션으로 대두되고 있습니다. 수소의 공식은 질소 원자 XNUMX개와 수소 원자 XNUMX개로 구성되어 있기 때문에 대체 화학 형태로 수소를 저장하고 수송할 수 있는 잠재적인 방법으로 자주 인용됩니다. 그러나 최근에는 암모니아는 그 자체로 연료로 간주되고 있습니다..
이 일반적인 청소 제품이 어떻게 새로운 에너지 혁명의 일부가 될 수 있는지 살펴보겠습니다.
깨끗한 화상
수소와 마찬가지로 암모니아는 가연성입니다. 또한 탄소가 포함되어 있지 않으므로 연소 중에 이산화탄소를 생성하지 않습니다. 부피 기준으로 훨씬 더 나은 에너지 함량을 가지며 수소의 거의 두 배이지만 디젤의 33분의 253에 불과합니다. 또한 수소보다 저장하기가 훨씬 쉽습니다. -XNUMX°C에서 저장해야 하는 액체 수소와 비교하여 -XNUMX°C에서 액체입니다. 또한 암모니아는 거의 모든 물질의 작은 틈을 통해 빠져나갈 수 있는 수소와 같은 저장 문제가 없습니다. 종종 그 과정에서 그들을 손상시킵니다.
문제는 이 연료를 깨끗하게 얻는 것입니다. 현재 암모니아는 다음을 사용하여 만들어집니다. 하버 - 보쉬 공정, 수소와 질소를 결합하여 암모니아를 만듭니다. 화석 연료는 일반적으로 수소 공급원으로 사용됩니다. 증기 개질이라고 하는 과정에서 천연 가스의 메탄이 수소로 바뀌지만 이 과정에서 상당한 이산화탄소가 배출됩니다. 실제로 암모니아 생산은 현재 전 세계 탄소 배출량의 약 1%를 차지합니다.
녹색 암모니아는 수소가 대신 깨끗한 방식으로 공급되는 솔루션입니다. 여기에는 일반적으로 풍력이나 태양광 발전과 같은 재생 가능 에너지원으로 물을 분해하여 생성된 수소를 사용하는 것이 포함됩니다. 이를 통해 배출되는 이산화탄소가 훨씬 적은 암모니아를 생산할 수 있으며 그렇지 않으면 청정 연료로서의 잠재력을 망칠 수 있습니다.
배송용
해운업은 전 세계 이산화탄소 배출량의 2.5%를 책임지고 있습니다. 운송의 배출 발자국을 줄이기 위한 노력은 오랫동안 지속되어 왔습니다. 사방에, 그리고 암모니아는 그 싸움에서 최신 도구가 될 수 있습니다.
불행히도 암모니아의 고유한 연소 특성으로 인해 기존 해양 연료를 즉시 대체할 수 없습니다. 여기에는 일반적으로 거대한 저속 왕복 엔진을 작동하는 데 사용되는 디젤 및 중유가 포함되지만 액화 천연 가스가 약간 친환경적인 대안으로 인기를 얻고 있습니다.
이에 암모니아를 연료로 사용할 수 있는 선박용 엔진을 개발하기 위한 노력이 진행되고 있다. MAN이 개발한 암모니아로 작동하는 XNUMX행정 선박 엔진, 엔진을 사용하여 전력을 공급할 계획이 이미 마련되어 있습니다. 유조선 게다가 벌크선 및 컨테이너선으로. 이 회사는 구형 선박도 암모니아로 작동할 수 있도록 개조 패키지를 개발 중입니다.
암모니아는 엔진 자체 외에도 몇 가지 고유한 문제를 제시합니다. 디젤에 비해 에너지 밀도가 낮기 때문에 일반적으로 1,000m를 사용하는 선박입니다.3 연료 탱크는 대신 2,755m가 필요합니다.3 대신 암모니아를 사용하여 멀리 갈 수 있습니다. 그러나 잠재적인 옵션으로 여전히 수소 또는 배터리를 능가하며 4,117m가 필요합니다.3 14,000m3 동일한 에너지를 각각 저장합니다.
대부분의 새로운 연료와 마찬가지로 인프라 문제도 있습니다. 현재 연료로 대량의 암모니아를 제공하는 항구는 거의 또는 전혀 없으며, 선박의 동료를 지역 슈퍼마켓으로 보내 엔진을 작동시키기 위한 수천 병의 세척제를 구입하는 것은 실제로 실용적이지 않습니다. 그러나 암모니아 엔진이 실제로 잘 작동한다면 이를 잡을 수 있는 모든 기회가 있으며 해운 업계는 청정 연료의 주류 사용을 향한 추진을 시작할 수 있습니다.
발전소용
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일본은 암모니아 사용을 연구하고 있습니다. 석탄 발전소의 동시 연소 연료로 사용됩니다. 탄소 배출을 줄이기 위해 이러한 플랜트의 연료에 열량 기준으로 20% 암모니아 함량을 추가하려는 의도입니다. 다른 많은 사람들과 마찬가지로 더 깨끗한 연료 프로젝트, 혼합으로 시작하는 것은 기술적으로 덜 어렵고 공급망에 대한 압력도 완화합니다. 이 기술은 2023년에 테스트에 들어갈 것이며 20년까지 2025% 혼합 연료가 실용화되기를 희망합니다. 장기적으로 100% 암모니아 연소가 발전에 사용될 수 있기를 희망하지만 그 목표는 다음과 같습니다. 2040년 또는 그 이후.
발전용 무탄소 연료는 XNUMX시간 이용할 수 없는 재생 가능한 에너지원을 백업하는 데 유용한 도구가 될 것입니다. 그러나 암모니아 연소는 여전히 질소 산화물을 생성하므로 태양열 및 풍력 발전과 같은 옵션만큼 깨끗하지 않습니다.
발전에 암모니아를 사용하면 일본의 화학 수요가 크게 증가할 것입니다. 일본은 1.1년에 2019만 톤의 암모니아만 사용했습니다. 20년대 중반으로 설정된 암모니아와의 2030% 동시 연소 목표를 달성하려면 일본은 연간 20만 톤의 암모니아가 필요합니다. 이는 현재 세계 시장에서 거래되는 암모니아의 대략적인 총량이므로 단순히 더 구매하는 것은 선택 사항이 아닙니다.
3년까지 국내 공급망에서 최대 2030만 톤까지 확장할 계획이 있습니다. 30년까지 이를 2050만 톤까지 늘릴 계획입니다. 해외에서 수입, 업계에서는 연간 수십만 톤을 해상으로 운송할 수 있는 새로운 터미널을 건설할 수 있는 옵션을 모색하고 있습니다.
미래를 내다 보며
암모니아가 미래의 청정 연료로 각광받으려면 몇 가지 도미노가 유리하게 작용해야 합니다. 암모니아를 깨끗하고 재생 가능한 에너지원에서 생산하려면 대규모 생산 시설을 구축해야 합니다. 저장 및 운송 인프라가 따라야 하며 연료의 성능은 실제 세계에서 입증되어야 합니다. 또한 비용 경쟁력이 있어야 합니다. 태양열 및 풍력의 직접 전기와 같은 재생 에너지 옵션, 이는 그리드 전력 공간에서 어려운 요구입니다.
그러나 인간은 에너지를 위해 연료를 태울 때 익숙하고 안전하다고 느끼며, 액체 연료에는 대체 솔루션이 아직 일치하지 않는 뛰어난 실용성이 있습니다. 따라서 암모니아는 청정 에너지 미래를 향한 인류의 행진에서 별이 될 수 있습니다.
배너 사진: “오사카 일본" 페드로 세켈리
