Для чого Україні розвивати виробництва "зеленого" аміаку

Виробництво "зеленого" аміаку через його вуглецеву нейтральність, є однією із основ декарбонізації як економіки України зокрема, так і Європи загалом.

Крім того, локалізація виробництва аміаку в Україні позбавить Україну та ЄС від залежності від транспортування зрідженого аміаку із країни-агресора (аміакопровід Тольяті-Одеса), зробить виробництво стратегічного продукту децентралізованим та підвищить гнучкість виробництва.

Доданим ефектом генерація такого виду аміаку (за походженням) дозволяє здійснювати балансування об’єднаної енергетичної системи України шляхом згладжування надлишкових піків генерації сонячної та вітрової енергетики, а також дозволить раціонально використовувати надлишкову внутрішньодобову генерацію в умовах загального дефіциту електричної енергії.

Крім того, впровадження таких проектів дозволить зменшити витрати АТ "НЕК "Укренерго" на компенсацію послуг із зменшення навантаження виробникам електроенергії за "зеленим" тарифом.

Слід зазначити, що виробництво "зеленого" аміаку на промислових майданчиках атомних та гідроелектростанцій в умовах профіциту незбалансованої добової та сезонної генерації дозволить зменшити маневрове навантаження на генеруюче обладнання АЕС та зменшить кількість безгенераційних скидів рівня водного дзеркала водосховищ.

Це, як наслідок, призведе до збільшення рівня раціонального використання енергетичних ресурсів України.

- Місцевий аграрний сектор, який використовує метод прямого внесення аміаку в ґрунти для підвищення родючості. Децентралізація виробництва дозволить зменшити вартість аміаку для агробізнесу через зниження логістичних витрат.

-Молочнопереробні та молочноконсервні підприємства, що використовують аміак для знезараження та очищення сирого молока.

- Розвиток хімічних кластерів, заснованих на збереженні надлишкової або не збалансованої електрогенерації.

- Декарбонізація світового морського та річкового транспорту.

- Хімічні підприємства.

- Експорт "зеленого" аміаку через термінал Одеського припортового заводу.

Сировиною для виробництва аміаку NH3 є водень, у випадку "зеленого" аміаку, звичайно – зелений водень. Окрім водню використовується азот, який вилучають з атмосферного повітря.

Для виробництва 1 тони аміаку необхідно близько 2100 м3 (191 кг) водню, або близько 10 МВт потужності електролізера.

- Для вирішення локальних або регіональних потреб в "зеленому" аміаку необхідно будувати аміачні комплекси потужністю від 20 до 50 тис. т/рік. Основними елементами таких комплексів будуть електролізерний блок потужністю від 25 до 60 МВт і блок синтезу аміаку відповідно потужністю від 20 до 50 тис. т/рік.

- Для великотонажного виробництва "зеленого аміаку" в Україні склалася унікальна ситуація. На хімічних комбінатах в містах Черкаси, Рівне, Одеса, Кам’янське, Сєвєродонецьку, Горлівці агрегати з виробництва "брудного" аміаку з природного газу можуть виробляти сумарно до 4 млн. тон на рік.

Діючі агрегати складаються з двох частин: газопідготовки і безпосередньо синтезу аміаку. Обладнання газопідготовки в багатьох випадках застаріле і потребує реконструкцій, а колони синтезу на більшості агрегатів реконструйовані і можуть працювати на сучасному рівні.

Для запровадження великотонажного виробництва "зеленого" аміаку на діючих комбінатах доцільно залишити відділення синтезу (з компресією, охолодженням, складським господарством), а замість відділень газопідготовки побудувати потужності з виробництва "зеленого водню".

Наприклад, для виробництва 500 тис. т/рік "зеленого" аміаку на "Черкаському "Азоті" необхідно потужності електролізерів в 625 МВт. Відповідно, щоб перевести все виробництво звичайного аміаку в Україні (4 млн. т/рік) на виробництво "зеленого" аміаку, необхідно потужності електролізерів близько 6 ГВт з локалізацією на діючих аміачних заводах.

На даний час достатньо вивчені і підлягають під визначення "зеленого" аміаку дві технології: виробництва аміаку з біогазу та біометану та виробництво аміаку шляхом синтезу "зеленого" водню та атмосферного азоту.

В першому випадку для синтезу "зеленого" аміаку можна використовувати існуюче виробництво аміаку, де метан з природного газу заміщується очищеним біогазом (метаном з відновлювальної біомаси).

У випадку синтезу аміаку із "зеленого" водню, джерелом водню є електроліз води та атмосферний азот.

Окремо треба зауважити, що джерелом азоту в обидвох випадках може бути азот, що міститься у складі природного газу.

Виробництво "зеленого" аміаку в обидвох випадках потребує виділених проммайданчиків з забезпеченням відповідних умов хімічної, екологічної та громадської безпеки.

Синтез "зеленого" аміаку із "зеленого" водню додатково потребує забезпечення водопідготовки відповідного рівня для роботи електролізера.

Головним чинником сталості проєктів є вибір кінцевого споживача, який прийняв Зелений Перехід у повсякденному житті: вибираючи між продуктами споживання він орієнтується на екологічність, декарбонізацію, а також на децентралізоване споживання та виробництво енергії та продукції.

Звідси: він готовий до більш високих цін на забезпечення життєдіяльності під час переходу, та дає можливість бізнесу впроваджувати новітні технології за неконкурентною ціною, якщо в майбутньому ціни стануть альтернативними, а потім - конкурентними.

Етапи впровадження проєктів з виробництва "зеленого" аміаку

Зараз у Європі та світі найбільше страждають від високих цін на вуглеводні та Зеленого Переходу централізовані виробництва енергії, морський та водний транспорт.

Більше 1 млрд тонн СО2 викидають морські судна. Саме у судноплавстві зараз є центри розвитку технологій двигунів на аміаку та "зеленого" метанолу у якості альтернативного палива - для високотонажних суден водень є комерційно невигідним, у зв'язку з великим об'ємом та вимог до температури зберігання.

Другим драйвером є сонячна та вітрова генерація та надлишкова електрогенерація атомних та гідроелектростанцій.

Якщо зосередитися на Україні, то найближчі роки атомна та гідрогенерація може стати драйверами виробництва водню: спочатку за умов профіциту електроенергії, а на другому етапі - завдяки надлишковим територіям промислових майданчиках та локалізації металургійних виробництв, що використовують водень.

Ще одним з центрів виробництва водню є промислові майданчики НАК "Нафтогаз України" (Укрнафта, Укртранснафта, Кременчуцький НПЗ), що мають обладнану інфраструктури, парк ємностей та спеціальні відокремлені виробничі майданчики.

Тут виробництво "зеленого" аміаку потрібно розглядати з джерел відновлювальної енергетики шляхом транспортування електроенергії існуючими електромережами чи шляхом заміщення.

Передумови такої діяльності вже законодавчо пророблені в Україні.

Окремим кластером треба розглядати південь України, що має унікальні можливості як по генерації "зеленого" водню так і логістиці: пряма заправка суден, експорт аміаку по Дунаю, виготовлення аміаку вздовж узбережжя Дніпра з послідуючим виходом суден ріка-море для кабатажного плавання.

Найближчі роки, завдяки спеціальним тарифам на біометан, будуть розвиватися біогазові заводи, проте, по мірі зниження заохочувальної маржі, біогазові та біометанові виробництва будуть природним джерелом для виробництва "зелених" метанолу та аміаку.

На даний момент, вузьким місцем виробництва "зеленого" аміаку в Україні є розвиток технології електролізу. В Україні електролізери не виробляються, до початку повномасштабної агресії з боку Росії декількома підприємствами були означенні проєкти по їх випуску, але до промислового виробництва справа не дійшла.

Центрами виробництва високоякісних електролізерів є Північна та Центральна Європа, Канада, деякі азіатські та тихоокеанські країни.

Причому якість та ефективність китайських електролізерів значно нижча за європейські аналоги.

З точки зору інших технічних складових: підготовка води, виробничих майданчиків, ємносного парку та будівництва блоків синтезу - є достатньо європейських виробників та інжинірингових компаній. В Україні ліцензіатом з технології синтезу аміаку є ТОВ "ХТК".

Оскільки ринок тільки формується не тільки в Україні, але і по всьому світові, то зараз кількісний аналіз ускладнений. Враховуючи етапи впровадження можна говорити про наступні об'єми:

- для внутрішнього споживання аміаку Україною, задля заміщення аміаку російського виробництва у агрогалузі - не менше 40 000 тон аміаку на рік;

- для заміщення у хімічної промисловості (1,2 млрд кубічних метрів природного газу) - 1,3 млн тон на рік.

Враховуючи світовий ринок, та використовуючи надлишкову та незбалансовану електроенергію Україна вже зараз може запропонувати 50 000 гігават*годин (8 енергоблоків з середнім виробництвом 7000 ГВат*годин на рік без 6 енергоблоків Запорізької АЕС).

Питання гідрогенерації та СЕС та ВЕС важко дослідити в умовах війни, але приблизно 24% від встановленої потужності.

Звідси - потенціал, що може запропонувати Україна сягає більше 2 млн тон "зеленого" аміаку на першому етапі впровадження.

Андрій Закревський, голова правління Асоціації "Нафта та Газ України"

Леонід Родін, директор ТОВ "ХТК", кандидат хімічних наук

Станіслав Ігнатьєв, голова ради директорів "Асоціації "Відновлювальної Енергетики України"