Land

Global flag icon
Global
Albania flag icon
Albania
Brazil flag icon
Brazil
Chile flag icon
Chile
France flag icon
France
Germany flag icon
Germany
India flag icon
India
Ireland flag icon
Ireland
Netherlands flag icon
Netherlands
Norway flag icon
Norway
Peru flag icon
Peru
Spain flag icon
Spain
Sweden flag icon
Sweden
Turkey flag icon
Turkey
United Kingdom flag icon
United Kingdom
United States flag icon
United States

Grønn ammoniakk: Klimavennlig drivstoff for lange distanser og tunge oppgaver

Hydrogen er på alles lepper, men visste du at ammoniakk er vel så bra som energibærer og drivstoff? Omlegging fra fossilt drivstoff til grønn ammoniakk kan kutte kraftig i utslippene fra skipsfart og industri.

Ulf Eriksen
Ulf Eriksen
Vice President

Ulf Eriksen leder enheten Hydrogen i Statkrafts forretningsområde Vind- og solkraft Europa.

Statkraft inngikk i februar 2021 en intensjonsavtale med Yara International og Aker Horizons om å starte produksjon av grønt hydrogen og grønn ammoniakk på Yaras fabrikk på Herøya i Porsgrunn.

Grønn ammoniakk er ammoniakk som er fremstilt fra grønt hydrogen, og grønt hydrogen er hydrogen som er fremstilt ved elektrolyse med strøm fra fornybare kilder, i dette tilfelle vannkraft.

Samarbeidspartnerne betegner satsingen som et av de største klimatiltakene i norsk industrihistorie. Initiativet er også et bidrag til å utvikle ny industri, fremskynde grønn omstilling, skape nye arbeidsplasser og gi Norge et konkurransefortrinn i den raskt voksende hydrogenøkonomien.

– Bakgrunnen for samarbeidet er et felles ønske om å etablere ny, norsk industri og samtidig bidra til å løse klimaproblemene, sier Ulf Eriksen, direktør i enheten Hydrogen i Statkraft.

– Statkraft mener, i likhet med mange andre, at det ikke er mulig å løse klimaproblemene uten å ta i bruk hydrogen. Verden trenger en karbonfri energibærer som kan erstatte olje eller gass som drivstoff eller i industrielle forbrenningsprosesser som krever høy temperatur. Både skipsfarten og deler av industrien har utfordringer med klimagassutslipp som bare kan løses med hydrogen – enten i ren form eller bundet i ammoniakk.

I dag brukes hydrogen enten til å produsere ammoniakk til gjødsel, slik Yara gjør i Porsgrunn, eller det brukes til raffinering av olje. Produksjonen av hydrogen skjer ofte lokalt der det skal brukes. Noe hydrogen går også til transport, men volumet er foreløpig lite. Det kan det bli en endring på.

Yaras fabrikkanlegg på Herøya i Porsgrunn
Yaras fabrikkanlegg på Herøya i Porsgrunn. (Foto: Yara International)

Hydrogen i flere farger

Hydrogen har de siste årene fått mye oppmerksomhet som energibærer og som mulig drivstoff i skip og kjøretøyer.

Hydrogen er en fargeløs gass, så når det snakkes om grått, blått og grønt hydrogen, er det produksjonsprosessen det handler om. I dag er nesten all kommersielt tiĺgjengelig hydrogen såkalt grått hydrogen, som er laget ved reformering av naturgass.

– Det er den rimeligste måten å produsere hydrogen på, men restproduktet er CO2, så det er verken bærekraftig eller klimavennlig, sier Eriksen.

– Hvis du kan kombinere hydrogenproduksjonen med fangst og lagring av CO2, får du blått hydrogen. Denne teknologien er forløpig svært kostbar og krever storskalaprosjekter. De første blå prosjektene ligger derfor trolig minst fem-ti år frem i tid.

Eriksen mener at grønt hydrogen, som er produsert gjennom elektrolyse basert på fornybar kraft, blir den viktigste og billigste måten å produsere miljøvennlig hydrogen på i fremtiden.

– Det vil antageligvis være behov for både grønt og blått hydrogen i en periode der etterspørselen etter ren hydrogen øker raskt, men etter hvert forventes grønt hydrogen å ta over i takt med utbyggingen av fornybar kraft i verden. Med fortsatt fall i prisene på fornybar energi anslår vi at grønt hydrogen vil kunne slå fossilt hydrogen på pris allerede i 2030.

Statkraft anslår i sitt lavutslippsscenario at kostnadene for å produsere solkraft vil halveres frem til 2050. For vindkraft forventes et kostnadskutt på 40-45 prosent.

Klimavennlig mineralgjødsel

Det er grønt hydrogen som skal produseres på Herøya, men i stedet for å bruke hydrogenet direkte er planen å gjøre det om til ammoniakk (NH3). Hva er hensikten med det?

– Det er flere grunner til å lage grønn ammoniakk av grønt hydrogen, sier Ulf Eriksen.

– For det første kan det erstatte den grå ammoniakken i dagens gjødselproduksjon. Yaras fabrikk på Herøya slipper årlig ut 800.000 tonn CO2, like mye som 300.000 fossildrevne personbiler. Å bruke grønn ammoniakk til kunstgjødsel er derfor et svært godt klimatiltak og et viktig bidrag til klimakuttene som Norge må gjøre frem mot 2030.

Drivstoff og energilagring

Ammoniakk, som består av ett nitrogenatom og tre hydrogenatomer, kan i likhet med ren hydrogen brukes både til energilagring og som drivstoff i brenselceller. Som drivstoff er ammoniakk spesielt egnet for langtransport skipsfart.

– Skipsfarten står for om lag to prosent av verdens klimagassutslipp, og 80 prosent av disse utslippene kommer fra skip i langfart. Det har vært foreslått å bruke ren hydrogen som drivstoff i skip, men utfordringen er at hydrogen har relativ lav energitetthet i gassform. Skal du ha nok drivstoff til langtransport på skip, må hydrogenet holdes flytende, noe som krever en nedkjøling til minus 253 grader celsius, sier Eriksen.

Det er her ammoniakk kommer inn som et bedre alternativ.

– Ammoniakk blir flytende allerede ved minus 33 grader celsius, noe som gjør det betydelig enklere å produsere og frakte som drivstoff. Ammoniakk har også høyere energitetthet i flytende form enn hydrogen. Dessuten finnes det allerede infrastruktur for ammoniakk, og det er billigere å produsere, lagre og transportere. Det er derfor vanskelig å se at flytende hydrogen skal kunne konkurrere med ammoniakk for skip i langfart.

Containerskip
(Foto: Shutterstock)

Fordeler og ulemper

Ammoniakk er imidlertid ikke uten ulemper, siden stoffet er en giftig og etsende gass med stikkende lukt. Lukten har imidlertid den fordelen at en lekkasje vil oppdages lenge før konsentrasjonen i lufta er farlig.

Hydrogen er ikke giftig, men er på den annen side eksplosivt. I komprimert form er stoffet en lett gass som stiger raskt til værs, men i flytende form er den tyngre og har dermed tilleggsutfordringer knyttet til sikkerhet. Ved forbrenning resulterer hydrogen bare i vanndamp, mens ammoniakk fører til utslipp av nitrøse gasser (NOx).

– NOx er selvfølgelig en utfordring, men her finnes det tekniske løsninger som reduserer problemet, blant annet en katalysator laget av ammoniakk. Det viktigste med bruken av ammoniakk er at det er en praktisk og gjennomførbar mulighet til å redusere klimagassutslipp fra skipsfarten, sier Eriksen.

Stort marked

Markedspotensialet for grønn ammoniakk er enormt. Hvis all dagens langdistanse skipsfart går over til ammoniakk som drivstoff, vil det kreve lag 500-600 millioner tonn ammoniakk per år. Det er er tre-fire ganger så mye som dagens globale ammoniakkproduksjon.

Norge har store muligheter for å ta en betydelig del av dette markedet. God tilgang på ren og fornybar energi, en lang og solid kompetanse innenfor produksjon av hydrogen og ammoniakk, samt eksisterende fabrikkanlegg og infrastruktur på Herøya, gjør at forholdene ligger godt til rette for å komme raskt i gang.

Yara, Statkraft og Aker Horizons mener planene vil kunne realiseres i løpet av en periode på fem-sju år, gitt at kraft er tilgjengelig på Herøya, og at myndighetene gir sin støtte.

Ammoniakkmolekyl
Ammoniakk har kjemisk betegnelse NH3. Et ammoniakkmolekyl har ett nitrogenatom og tre hydrogenatomer. (Illustrasjon: Shutterstock) 

Stor skala, lav pris

Foreløpig er det mer kostbart å produsere grønt hydrogen basert på fornybar elektrisitet enn grått hydrogen fra naturgass. Ulf Eriksen tror dette vil endre seg, slik at grønt hydrogen og grønn ammoniakk blir konkurransedyktig på pris i fremtiden:

– Storskala produksjon og økt tilgjengelighet av fornybar energi vil redusere kostnadene ved å fremstille grønt hydrogen. Samtidig vil økte priser på CO2-kvoter gjøre alle typer fossile brensler dyrere. Dermed vil prisen på grått hydrogen øke, mens grønt hydrogen blir rimeligere, sier han.

Hydrogenmolekyler

Fakta om ammoniakk

  • Ammoniakk (NH3) brukes i dag først og fremst til gjødsel.

  • Det høye innholdet av hydrogen gjør ammoniakk egnet som drivstoff og energibærer.

  • Flytende ammoniakk har 1,5 ganger høyere energitetthet enn flytende hydrogen og er derfor enklere å lagre og transportere.

  • Grønn ammoniakk er ansett som det beste karbonfrie drivstoffalternativet til langdistanse skipsfart.

  • Grønn ammoniakk er laget av grønt hydrogen som er produsert med fornybar energi.

  • Yara International er en av verdens største produsenter av ammoniakk. Selskaperts ammoniakkfabrikk på Herøya i Porsgrunn har en årskapasitet på 500.000 tonn

Karakteristiske data for sammenlignbare energibærere

Flytende Energitetthet Spes. energi Kokepunkt
Ammoniakk 12,7 MJ/liter 18,6 MJ/kg -33,4 °C
Dieselolje 36,2 MJ/liter 43,1 MJ/kg 180–380 °C
Hydrogen 8,5 MJ/liter 119,9 MJ/kg -252,87 °C
Propan 26 MJ/liter 46 MJ/kg -42 °C

Kilde: Store norske leksikon

Slik virker en brenselcelle

Hydrogen_brenselscelle_600x514.jpg

  • En brenselcelle er et batteri som omformer et brennbart stoff direkte til elektrisitet. Det brennbare stoffet kan være hydrogengass, metanol eller etanol.

  • En brenselcelle har to elektroder nedsenket i en elektrolytt. Det brennbare stoffet, for eksempel hydrogen, ledes inn ved den ene elektroden (den negative polen) og avgir elektroner til denne. Samtidig reagerer stoffet med elektrolytten under dannelse av H+-ioner. Den andre elektroden (den positive polen) tilføres luft eller oksygen, og elektroden avgir da elektroner (strøm). Oksygenet reduseres ved at det i elektrolytten dannes OH–-ioner som reagerer med H+-ionene til vann.

  • Brenselceller er svært effektive. En forbrenningsmotor har en virkningsgrad på om lag 35 prosent, og en dampturbin har rundt 50 prosent, mens en brenselcelle har en teoretisk øvre grense på nær 100 prosent. På nåværende stadium regnes riktignok en virkningsgrad på 50–60 prosent som et bra resultat.

Kilde: Store norske leksikon



Relaterte artikler