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氨:航運的永續燃料選擇

2021.12.07 永續發展
  • 全球現有高達九成的貨輪以重油 (heavy fuel oil, HFO) 為動力。在一般的長途運輸過程中,每艘大型船舶將排放超過5,000噸的二氧化碳以及有害污染物,包括氮氧化物 (NOx) 、硫氧化物 (SOx) ,以及粒狀物,例如煤煙。然而,如果以氨取代重油,相同的航程將可接近零排放;以全球現今每日超過5,000艘貨輪運行於海洋而言,此舉將有顯著氣候效益。
  • 氨,是一種具有惡臭的有毒化學物,主要用於農業和清潔產品;但它同時也是一種靈活的燃料與能源載體—氨的體積能量密度比液態氫高出將近30%,且有較為寬鬆的溫度與壓力儲存環境需求,使其更容易運送。氨不僅在減少長途和航空運輸排放具有可行性,對於推動氫經濟發展,也將發揮重要作用—氫,在工業中可作為原料、還原劑,且更具有零碳排能源載體的潛力。
  • 然而,氨本身並不適合直接使用,純氨具有較低的火焰速率,導致難以有效燃燒;對此,研究人員提出利用燃燒過程中的廢熱以部分分解/裂解氨,產生氨、氮和氫的燃料混合物—對於大型貨輪而言,這類技術也相對容易大規模應用。
  • 對於航空業而言,由於零碳排飛機的認證與技術開發成本極高,故其勢必亟需於液氫、氨、電池、或合成碳氫燃料之間抉擇,以作為其綠色燃料的轉型方向。
  • 將氨作為燃料和肥料並非全然新的技術,甚至可追溯到19世紀初期,二戰後石油儲備枯竭時,氨的技術即開始發展;而現今,儘管氨已經是全球交易量最大的化學產品之一,但尚未被應用於能源所需。研究指出,若要將氨用於遠洋海運,現有的製氨能力必須在2050年之前成長四倍,而全球的氨市場規模更將達到5兆美元。
  • 對於氨是否即為運輸與產氫的最佳解決方案,尚有待評估;各類使用情況須個別評析,而液態氫與液態有機氫載體 (liquid organic hydrogen carriers, LOHC) 也各具優點,最佳解方取決於實際應用、佔地面積、重量、位置等因素。
  • 在某些難以減低碳排放量的行業,氨具有應用潛力,且有助於推動氫經濟,更甚於建立氫氨經濟。現有綠氫技術直接利用再生能源,生產過程已然達到零碳;然而,綠氫若要擴大規模,勢必需要廉價且豐富的再生能源供應。藍氫則結合碳捕捉與儲存的技術執行,而氨可進行裂解並成為氫,因此藍氫技術或可與氨的技術互相結合,成為氣候友善的解決方案,並以氫能設施的長期投資,換取短期減量成果,以達到巴黎協定目標。
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