Uusiutuvalla sähköllä tuotettu ammoniakki

Abstract

Opinnäytetyössä käsiteltiin uusiutuvalla sähköllä tuotettua ammoniakkia energialähteenä. Toimeksiantajana oli Lapin ammattikorkeakoulu. Työn tarkoitus oli selvittää, miten vihreä ammoniakki on hyödynnettävissä tulevaisuuden energialähteenä. Tavoitteena oli selvittää, miten vihreää ammoniakkia tuotetaan ja varastoidaan ja mitä etuja ja haittoja sen hyödyntämisestä on energialähteenä. Opinnäytetyö toteutettiin integroivana kirjallisuuskatsauksena.

Opinnäytetyön tuloksena saatiin tietoa vihreän ammoniakin valmistusmenetelmistä ja ammoniakin ominaisuuksista sopien pitkäaikaiseen varastointiin, sekä hyödyistä ja haasteista käytettäessä ammoniakkia energialähteenä. Vihreää ammoniakkia tuotetaan vedystä veden elektrolyysillä käyttäen uusiutuvaa energiaa. Prosessissa ei synny hiilidioksidipäästöjä. Vihreän ammoniakin kuljetus ja varastointi on edullista verrattuna vedyn varastointiin. Ammoniakin kuljetukseen ja jakeluun tarvittava infrastruktuuri on jo olemassa.

Opinnäytetyön tärkeimpinä tuloksina todettiin, että suurimmat haasteet ammoniakin hyödyntämisessä tulevaisuuden energialähteenä on kehittää tehokas vedyn talteenotto ammoniakista puhtaan vedyn tuottamiseksi. Ammoniakin tuotannossa ja varastoinnissa syntyviä kustannuksia täytyy alentaa. Haasteita tuovat lisäksi ammoniakin huono syttyminen ja palaminen, josta syntyy myös paikallispäästöjä. Ammoniakki on erittäin myrkyllistä ihmisen terveydelle ja haitallista vesistöille. Vihreän ammoniakin tuotanto kuluttaa runsaasti sähköä. Vihreän ammoniakin on arvioitu olevan kustannuksiltaan 2–4 kertaa kalliimpaa kuin perinteisin menetelmin valmistettuna.

Johtopäätöksenä todettiin, että vihreä ammoniakki energialähteenä edistää Pariisin ilmastosopimuksen tavoitteisiin pääsemistä. Vihreän ammoniakin ominaisuuksia täytyy edelleen testata ja talteenoton menetelmiä kehittää kustannustehokkaammaksi. Runsas sähkön kulutus vihreän ammoniakin tuotannossa täytyy huomioida huoltovarmuutemme kannalta.

The thesis dealt with ammonia produced with renewable electricity as an energy source. The client was Lapland University of Applied Sciences. The purpose of the work was to find out how green ammonia can be utilized as a future energy source. The goal was to find out how green ammonia is produced and stored and what are the advantages and disadvantages of using it as an energy source. The thesis was implemented as an integrative literature review.

As a result of the thesis, information was obtained on the production methods of green ammonia and the properties of ammonia suitable for long-term storage, as well as the benefits and challenges when using ammonia as an energy source. Green ammonia is produced from hydrogen by electrolysis of water using renewable energy. No carbon dioxide emissions are generated in the process. Transporting and storing green ammonia is inexpensive compared to storing hydrogen. The necessary infrastructure for the transport and distribution of ammonia already exists.

The most important results of the thesis stated that the biggest challenge in utilizing ammonia as a future energy source is to develop efficient hydrogen recovery from ammonia to produce pure hydrogen. The costs incurred in the production and storage of ammonia must be reduced. In addition, ammonia's poor ignition and combustion, which also creates local emissions, also pose challenges. Ammonia is highly toxic to human health and harmful to waterways. The production of green ammonia consumes a lot of electricity. Green ammonia is estimated to be 2–4 times more expensive than when produced using traditional methods.

As a conclusion, it was stated that green ammonia as an energy source contributes to reaching the goals of the Paris Climate Agreement. The properties of green ammonia still need to be tested and recovery methods developed to be more efficient. The high consumption of electricity in the production of green ammonia must be taken into account in terms of our security of supply.