Чи стане амоніак новою опорою енергетики? Найповніший аналіз MITEI про ціну та викиди

Амоніак знову у фокусі енергетики – як щільний за енергією та безвуглецевий носій і як зручний транспортер водню. Але його «зелена» роль залежить від того, як саме його виробляти. Команда MIT Energy Initiative (MITEI) представила найбільший зведений набір даних про глобальні ланцюги постачання амоніаку: від технологій і вартості до життєвих викидів.

Дослідження охопило 63 країни, порівняло «сірі», «сині» та «зелені» маршрути виробництва й проаналізувало торгівлю, зберігання та перевалку. Висновок простий і жорсткий: декарбонізувати амоніак можна, але це вимагатиме дорожчих технологій – і стратегічних рішень урядів та бізнесу.

Що саме прорахували дослідники

Команда MITEI зібрала розпорошені раніше оцінки у єдину базу: економіка, логістика і повний життєвий цикл викидів по ланцюгу «видобуток – виробництво – транспорт – імпортна обробка». У модель закладені ціни на електроенергію з ВДЕ та з мережі, ціни на природний газ, географія, а також фінансові параметри на кшталт ставок і премій за ризик.

• Охоплення: 63 країни та потенційні торгові маршрути.
• Технології: «сірий» амоніак (без уловлювання CO2), «синій» (з уловлюванням та зберіганням CO2), «зелений» (електроліз + ВДЕ), а також варіанти з ядерною електроенергією.
• Метрики: повна собівартість та життєві викиди парникових газів.

Ключові цифри: ціна проти викидів

Автори показали, наскільки змінюються викиди й вартість при різних технологіях та джерелах енергії. Декілька контрольних точок для розуміння масштабу:

• Haber–Bosch на природному газі (SMR) без CCS у середньому по США: приблизно 0,48 долара за кілограм амоніаку і 2,46 кг CO2e на кілограм продукту.
• SMR з уловлюванням та зберіганням CO2: орієнтовно +29 відсотків до вартості проти «сірого» варіанту та близько 61 відсотка зниження викидів.
• ATR з повітряним спалюванням + CCS: приблизно на 10 відсотків дорожче, ніж SMR з CCS, при цьому 0,75 кг CO2e/кг амоніаку.
• ATR з кисневим спалюванням + CCS: найнижчі викиди серед «синіх» маршрутів; собівартість близько 0,57 долара за кілограм.
• Електроліз з ВДЕ («зелений» амоніак): вища собівартість, але у сценарії повного переходу – зниження викидів на 99,7 відсотка при зростанні вартості на 46 відсотків.
• Живлення від атомної генерації: викиди близькі до нуля – приблизно 0,03 кг CO2e на кілограм амоніаку.

Як змінюється світовий баланс

Сценарний аналіз показав: глобальний перехід на «традиційний» синтез із CCS дозволяє скоротити викиди майже на 71 відсоток, додавши приблизно 23,2 відсотка до середньої вартості. Якщо ж перейти на електроліз з відновлюваною електроенергією – скорочення сягає 99,7 відсотка, але за ціною близько +46 відсотків до собівартості.

Географія має значення. Китай у моделях виринає як перспективний постачальник «зеленого» амоніаку для багатьох країн, а Близький Схід – як конкурентний осередок для «синіх» маршрутів завдяки дешевому газу. Амоніак на електриці з типової мережі виявляється дорожчим і вуглецево «важчим», ніж звичні процеси без CCS.

Політика, ринок і нові ігрові правила

Очікується, що попит на низьковуглецевий амоніак різко зросте до 2050 року – і значна частина поставок буде міжнародною. Японія та Корея вже включили амоніак до енергостратегій, тестують його у виробництві електроенергії та запроваджують кредити за підтверджене скорочення CO2 у проєктах «чистого амоніаку».

Для урядів та бізнесу нова база MITEI – це калькулятор компромісів: де будувати, яку технологію обрати, куди вигідно експортувати. Автори підкреслюють, що інструмент дозволяє чутливо змінювати припущення й бачити вплив на вартість і життєві викиди по всьому ланцюгу.

«Це найповніша робота про глобальний ландшафт амоніаку», – підкреслює дослідниця MITEI Гуянь Чзан. – «Якщо ми хочемо отримувати енергію без викидів вуглецю, у масштабі реальними залишаються водень і амоніак, а амоніак простіше транспортувати і він дешевший». «Раніше не існувало узгоджених наборів даних, які б кількісно описували наслідки цього переходу», – додає постдок MITEI Удже Шин. – «Цей масив заповнює критичний прогал у знаннях».

Для довідки

Сьогодні основна технологія – процес Габера–Боша – у 2020 році була відповідальна приблизно за 1,8 відсотка світових викидів парникових газів. Амоніак вже виробляють і перевозять у великих обсягах для потреб добрив, що спрощує створення нових ланцюгів постачання енергії з його участю.

Співавтори роботи – колишні постдоки MITEI Хаосян Лай та Гасім Ібрагім. Дослідження підтримав центр Future Energy Systems Center при MIT Energy Initiative.