Une approche innovante pour la production d’ammoniac vert

Déjà un changeur de jeu pour la civilisation en tant qu’engrais, l’ammoniac pourrait désormais détenir la clé de la transition énergétique mondiale.

Sans ammoniac pour créer des engrais azotés, nous ne pourrions pas nourrir plus de la moitié de la population mondiale. Au cours des 100 dernières années, l’ammoniac issu du procédé Haber-Bosch a nourri la planète et a servi de base à d’innombrables produits industriels. Or, ce produit chimique sans carbone, composé d’une molécule d’azote et de trois molécules d’hydrogène, pourrait détenir la clé pour résoudre certains des plus grands défis de la transition énergétique. La production d’ammoniac peut réduire l’intermittence déstabilisante des sources d’énergie renouvelables, réduire l’impact des différences géographiques dans la disponibilité des énergies renouvelables, fournir un stockage d’énergie à long terme et devenir un carburant de transport sans carbone pour nettoyer le commerce mondial.

First Ammonia, basée à New York, exploite l’incroyable potentiel de l’ammoniac pour stabiliser le système énergétique et nettoyer l’industrie. La société a récemment finalisé un accord d’achat d’électrolyseur pluriannuel de 5 GW avec la société technologique danoise Topsoe pour faire progresser une approche innovante de la production d’ammoniac propre en commercialisant un électrolyseur à oxyde solide de nouvelle génération pour la production intermittente d’ammoniac pur.

Méthodes de production vertes

Les 185 millions de tonnes d’ammoniac produites aujourd’hui sont le produit de méthodes de production polluantes à base de gaz naturel et de charbon et sont responsables d’environ 2 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone. Les premières méthodes vertes de production d’ammoniac vont assainir ce secteur. Lorsque la demande d’énergie est faible et que les énergies renouvelables sont abondantes, l’électricité excédentaire sera utilisée pour produire de l’hydrogène pur avec un courant traversant l’eau, qui est ensuite convertie en ammoniac pur.

First Ammonia est reconnue dans l’industrie pour son engagement audacieux dans la commercialisation d’une technologie innovante de nouvelle génération – l’électrolyseur à oxyde solide. Les électrolyseurs actuels sont incapables de répondre aux besoins mondiaux en hydrogène et en ammoniac : un électrolyseur alcalin vieux de 100 ans ne peut pas cycler assez vite pour suivre le rythme des énergies renouvelables intermittentes, et les nouveaux électrolyseurs à membrane échangeuse de protons nécessitent une électrolyse peu fréquente. métaux terrestres, anéantissant les espoirs d’atteindre de faibles coûts ou une véritable échelle.

Les électrolyseurs à oxyde solide présentent une conception céramique élégante qui atteint des niveaux d’efficacité sans précédent à des températures élevées, garantissant que chaque bit d’énergie est converti en précieux ammoniac vert. L’industrie avait depuis longtemps reconnu que les électrolyseurs à oxyde solide pouvaient être révolutionnaires, mais la technologie semblait précommerciale. Maintenant, avec la réservation de capacité de First Ammonia, Topsoe construira une usine d’électrolyseur à oxyde solide de 500 MW avec le potentiel d’étendre la capacité de production à 5 GW à l’avenir.

L’approche de First Ammonia en matière de production d’ammoniac vert est conçue pour être complémentaire aux énergies renouvelables afin de démarrer un cycle vertueux pour augmenter la pénétration des énergies renouvelables dans le réseau. Le réseau est bloqué à de nombreux endroits. Parce qu’un ciel sans nuage ou un vent fort peut provoquer une augmentation soudaine de la production d’énergie renouvelable – souvent plus que ce qui est nécessaire ou que le réseau peut gérer en toute sécurité – des quantités incroyables d’énergie renouvelable sont perdues. En l’absence d’un acheteur pour absorber les pics d’énergie renouvelable, de nombreux gouvernements paient l’argent des contribuables pour fermer les générateurs d’énergie renouvelable, les empêchant ainsi de submerger le réseau. Par exemple, en 2020, le gouvernement allemand a payé environ un milliard d’euros pour éteindre les générateurs d’énergie renouvelable. En construisant systématiquement des usines d’ammoniac vertes dans des endroits qui regorgent déjà d’énergie renouvelable, First Ammonia prévoit d’absorber ces pics déstabilisants. Cela transformera non seulement l’énergie gaspillée en un produit précieux, mais permettra également d’intégrer des générateurs d’énergie renouvelable supplémentaires dans le réseau.

Une grande variété d’utilisations

L’une des plus grandes forces de l’ammoniac est son incroyable polyvalence dans d’innombrables applications. Il a de nombreux rôles pour un avenir sans carbone. Le besoin le plus urgent d’ammoniac pur se situe dans l’industrie des engrais. Avec 70 % de la production d’ammoniac à partir du gaz naturel, les prix de l’ammoniac et des engrais fluctuent dangereusement avec les prix du gaz naturel. En 2000-2020, le prix de l’ammoniac variait entre 100 et 600 dollars la tonne. Plus tard, les pénuries de gaz naturel en 2021 ont poussé les prix à 1 000 dollars la tonne dans toutes les régions, et même à 1 500 dollars la tonne aux États-Unis en 2022. De nombreuses usines d’ammoniac ont été contraintes de fermer et ont cessé de produire des engrais. Ces chocs menacent les moyens de subsistance et les approvisionnements alimentaires des agriculteurs. L’utilisation d’électricité renouvelable libérerait l’industrie des engrais et le système alimentaire de l’emprise volatile des combustibles fossiles.

L’ammoniac est également une batterie qui stocke indéfiniment l’énergie sous forme chimique. Il peut déplacer l’énergie des endroits submergés par une production renouvelable excédentaire vers des endroits qui ont un besoin urgent de carburants sans carbone, équilibrant ainsi l’approvisionnement énergétique à l’échelle mondiale. Ainsi, un endroit riche en énergies renouvelables comme l’Australie peut produire de l’ammoniac pour le livrer à un endroit comme le Japon qui a besoin d’un carburant sans carbone. En fait, étant donné le besoin urgent de sources de carburant alternatives, le Japon prévoit de remplacer tout son charbon par de l’ammoniac d’ici 2050 pour produire de l’électricité sans carbone à partir de centrales au charbon. À court terme, le Japon commencera avec moins de mélanges ammoniac-charbon. mélange de carburant. JERA, le plus grand producteur d’électricité du Japon, utilisera un mélange de carburant à 20 % d’ammoniac et de charbon d’ici 2035 et prévoit de fonctionner à 100 % d’ammoniac d’ici 2040. Si ce temps est consacré à toutes les centrales au charbon au Japon, d’ici 2035, le Japon aura besoin de 20 énergies. millions de tonnes d’ammoniac, soit environ 10 % de l’approvisionnement mondial en ammoniac aujourd’hui.

L’ammoniac est également nécessaire pour décarboner le transport maritime, qui est responsable de 3 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone. Étant donné que l’ammoniac ne contient pas de molécules de carbone, il ne produit pas de dioxyde de carbone lorsqu’il est brûlé. Heureusement, un mélange d’ammoniac et d’hydrogène a des propriétés de combustion similaires à celles du gaz naturel. La technologie se développe également pour utiliser l’ammoniac dans les piles à combustible, qui peuvent atteindre des rendements plus élevés que l’ammoniac utilisé pour la combustion. Selon les projections nettes zéro de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), 45 % de la demande d’énergie pour le transport maritime en 2050 seront satisfaites par l’ammoniac.

La production d’engrais, le stockage d’énergie, l’expédition et la manutention ne sont que quelques-unes des utilisations potentielles de l’ammoniac. L’ammoniac peut également être utilisé pour décarboner le transport terrestre, car la filiale de First Ammonia, First Ammonia Motors, développe un moteur à combustion interne fonctionnant à 100 % d’ammoniac. Avec autant d’utilisations potentielles de l’ammoniac, il est difficile de savoir laquelle aura la priorité. Ce qui est clair, c’est que le monde aura besoin de beaucoup plus d’ammoniac à l’avenir pour lutter contre le changement climatique et alimenter l’économie.

La production d’ammoniac vert est lancée

First Ammonia voit l’importance de commencer la production d’ammoniac vert dès aujourd’hui. Les premières usines d’ammoniac vert en développement sont situées dans le sud-ouest des États-Unis et le nord de l’Allemagne, où les stocks d’énergie renouvelable existants produisent constamment de l’électricité excédentaire pendant les périodes de faible demande. Les centrales allemandes fourniront une énergie précieuse à l’Allemagne et au reste de l’Europe à un moment où la disponibilité de l’énergie est dangereusement peu fiable. Les plans globaux de First Ammonia couvrent cinq continents.

L’équipe de First Ammonia apporte une variété d’expériences à leurs projets. Le PDG Joel Moser a une longue expérience de succès dans les investissements mondiaux dans les infrastructures. CCO Matthew Wittman a passé sa carrière dans le domaine financier de projets d’énergie renouvelable en Europe. Des liens étroits avec les bourses d’études sur l’énergie de la School of International and Public Affairs de l’Université de Columbia enrichissent First Ammonia des dernières informations sur la transition énergétique. Une riche diversité de points de vue réunis dans les bureaux de First Ammonia à New York, Houston et Berlin conduisent désormais à des approches innovantes de la production d’ammoniac vert. La création de cette industrie propre permettra d’économiser de l’énergie propre pour nos économies et notre planète.

Veuillez noter que cet article sera également publié dans le douzième numéro de notre magazine parution trimestrielle.

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