De stinkende brandstof die grote schepen zou kunnen aandrijven

De stinkende brandstof die grote schepen zou kunnen aandrijven

Door Adrienne Murray
Technology of Business reporter, Denemarken

Gepubliceerd duur3 dagen geleden afbeelding copyright Adrienne Murray afbeelding caption Marine motoren zoals deze worden klaargemaakt om op ammoniak te draaien

Een enorme motor van drie verdiepingen hoog gromt luid in een testcentrum in Kopenhagen. Vlakbij houdt een team van ingenieurs toezicht vanuit een controlekamer die lijkt op een scheepsbrug.

Gewoonlijk zou zo’n motor een groot schip over zee voortstuwen, maar deze wordt voorbereid om deel te nemen aan een baanbrekend project.

Ingenieurs willen zien of ze het kunnen laten draaien op vloeibare ammoniak.

Ammoniak is lange tijd een belangrijk onderdeel geweest van kunstmest, schoonmaakproducten en koelkasten.

Maar in de zoektocht naar nieuwe schonere brandstoffen, is de stinkende substantie naar voren gekomen als een koploper voor het aandrijven van zeeschepen.

image copyrightManimage captionDe testmotor moest naar Kopenhagen worden verscheept

Ongeveer 90% van alle goederen die wereldwijd worden verhandeld, wordt over zee vervoerd. Maar schepen zijn benzineslurpers. Zeetransport veroorzaakt ongeveer 2% van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen.

De Internationale Maritieme Organisatie (IMO) wil de uitstoot tegen 2050 halveren vanaf het niveau van 2008. Dat vereist een forse verschuiving naar groene technologie.

Brian Soerensen, hoofd onderzoek en ontwikkeling bij Man Energy Solutions, zegt dat er verschillende brandstoffen worden onderzocht: “Een van de opties die naar onze mening ammoniak zal zijn. Methanol kan een andere zijn, en biobrandstof kan een derde zijn.”

Ammoniak heeft een voordeel omdat het geen koolstof bevat en dus in een motor kan branden zonder kooldioxide uit te stoten.

Man Energy Solutions is van plan om begin 2024 een ammoniak-ready motor op een schip te installeren. De eerste modellen zullen dual-fuel zijn en ook op traditionele scheepsgasolie kunnen rijden.

afbeelding copyrightEPA

Hoewel het minder energierijk is dan de huidige scheepsbrandstoffen, heeft vloeibare ammoniak meer energie dan waterstof, een andere emissievrije brandstof.

Waterstof heeft al auto’s, vliegtuigen en treinen aangedreven. Het is goedkoper om te produceren dan ammoniak, maar moeilijker te hanteren omdat het moet worden bewaard bij minus 253C. Ammoniak wordt vloeibaar onder -34 ° C en bij hogere temperaturen onder druk.

“Ammoniak zit heel mooi in het midden”, zegt dr. Tristan Smith, een expert in koolstofarme scheepvaart van University College London. “Het is niet te duur om op te slaan en niet te duur om te produceren.”

Er zijn uitdagingen. Bij verbranding van ammoniak kunnen vervuilende stikstofoxiden vrijkomen, daarom moet de uitlaatgassen worden opgeruimd. Het is ook giftig en vereist daarom een ​​zorgvuldige behandeling en opslag.

Maar volgens de heer Soerensen zijn er al veiligheidskennis en een aantal haveninfrastructuur, want de kunstmestindustrie is goed ingeburgerd.

“Het wordt vandaag over zee vervoerd. We weten hoe we aan boord van een schip met ammoniak moeten omgaan, niet als brandstof, maar als lading.”

Copyright afbeelding Eidevik A Bijschrift afbeelding Viking Energy wordt ontwikkeld om te werken op ammoniak en vloeibaar aardgas

Ondertussen is de Noorse rederij Eidesvik van plan om tegen eind 2023 ammoniak-brandstofcellen op een schip te installeren. Net als batterijen wekken deze elektrische energie op om een ​​motor van stroom te voorzien. Projectpartner Prototech is al begonnen met het ontwikkelen van een testversie.

Het bevoorradingsschip, Viking Energy, zal rondreizen van 345 mijl (555 km) varen. Het hybride schip zal ook vloeibaar aardgas (LNG) gebruiken.

Vermund Hjelland, vicepresident technologie en ontwikkeling bij Eidesvik, zegt dat brandstofcellen efficiënter en kosteneffectiever zijn voor zulke korte, voorspelbare routes. “Je kunt kleinere tanks hebben en meer kilowatturen halen uit dezelfde hoeveelheid brandstof.

“Het beeld is anders dan bij een supertanker”, voegt hij eraan toe. “Het hangt er sterk van af of het gewicht een probleem is.”

Meer technologie van het bedrijfsleven

Wees een ‘geheim agent’ en andere nieuwe manieren om te oefenen Waarom het bescheiden sms-bericht een belangrijk campagnetool is Het explosieve probleem van ‘zombie’-batterijen De apps die beloven je seksleven te verbeteren De heftruckchauffeurs die nooit hun bureau verlaten

Jaarlijks wordt ongeveer $ 55 miljard (£ 42 miljard) ammoniak geproduceerd, voornamelijk voor kunstmest. Maar de industrie heeft een zware ecologische voetafdruk, goed voor 1,8% van de wereldwijde CO2-uitstoot. Meststoffen kunnen ook de water- en luchtkwaliteit schaden.

Voor de productie van ammoniak zijn stikstof- en waterstofgassen nodig. Vaak wordt deze waterstof gewonnen uit aardgas (methaan). Het proces maakt koolstof vrij en heeft veel kracht nodig.

Er ontstaan ​​nieuwe, schonere manieren om ammoniak te maken. Een methode, blauwe ammoniak, omvat het afvangen en opslaan van de koolstof. Veelbelovender, groene ammoniak, maakt het gebruik van fossiele brandstoffen helemaal overbodig.

afbeelding copyright Adrienne Murray afbeelding caption Deze testfabriek in Denemarken ontwikkelt een milieuvriendelijkere manier om ammoniak te maken

In het hart van het landelijke Jutland, in het westen van Denemarken, wordt onderzoek gedaan in een gloednieuwe proeffabriek in Foulum.

Haldor Topsoe, dat katalysatoren maakt die worden gebruikt bij de productie van ammoniak, samen met wetenschappers van de Universiteit van Aarhus, streeft ernaar ammoniak te maken uit water, lucht en hernieuwbare elektriciteit.

“Die drie grondstoffen kun je op veel plaatsen in de wereld vinden”, zegt Pat Han, hoofd onderzoek van Haldor Topsoe.

“In plaats van fossiele energie te gebruiken … nemen we gewoon wind- en zonne-energie, en binnen enkele minuten hebben we een vloeibare brandstof aan de andere kant”, zegt Han.

In een doorzichtige doos ter grootte van een zeecontainer zit een doolhof van manometers en geïsoleerde zilveren buizen.

“We gebruiken elektriciteit om water te elektrolyseren en waterstof te genereren. En dan gebruiken we lucht om stikstof aan het systeem toe te voegen”, legt Behzad Partoon uit, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Aarhus. Later zullen deze gassen worden gecombineerd om ammoniak te maken.

Een nieuwe technologie, een vaste-oxide-elektrolysecel (SOEC) genaamd, stroomlijnt deze stappen door het stikstofzuiveringssysteem te combineren met het waterstofproductieproces,

“We gaan meer energie besparen en de energie-intensiteit van de ammoniakproductie verminderen”, zegt de heer Partoon. “Het maakt het hele proces veel goedkoper.”

Nu testen ze de stabiliteit van de technologie over een langere periode en voeren ze aanpassingen uit, voordat ze opschalen naar industriële productiehoeveelheden.

Momenteel komt de stroom van het net. “Met echte groene energie is het niet ver van de realiteit”, zegt Anne Mette Frey, universitair hoofddocent aan de Universiteit van Aarhus. “Alles is klaar.”

afbeelding copyright Adrienne Murrayimage captionAmmonia kan worden gemaakt van water, lucht en hernieuwbare elektriciteit

Elders wordt groene ammoniak ontwikkeld, onder meer in Australië en Chili.

Er zijn andere mogelijke toepassingen zoals schonere mestproductie en de opslag van overtollige wind- en zonne-energie.

Haldor Topsoe verwacht dat groene ammoniak al in 2022 of 2023 op de markt zal komen.

Maar het zeevervoer kan met andere hindernissen worden geconfronteerd. Een rapport van het Global Maritime Forum suggereert dat het bereiken van de IMO-doelstelling voor 2050, door voornamelijk over te schakelen op groene ammoniakbrandstof, meer dan $ 1 biljoen aan investeringen nodig zou hebben.

Dr. Tristan Smith, een van de auteurs van het rapport, zegt dat dit haalbaar is. Naarmate de kosten voor hernieuwbare elektriciteit en technologie dalen, zal groene ammoniak concurrerender worden geprijsd, zegt hij. “Tegen het einde van de jaren 2020, misschien midden 2030, zullen we relatief lage prijzen hebben. Maar dat kan nog steeds duurder zijn dan olie.”

Brian Soerensen van Man Energy Solutions gelooft dat regeringen zullen moeten helpen bij de overgang. “Er zal een bepaald bedrag aan emissiebelasting moeten komen.”