Looginen tie eteenpäin
Vaihtoehtoisiksi polttoaineiksi on ehdotettu lukuisia vaihtoehtoja. Joitakin johtavia ehdokkaita ovat biopolttoaineet (esim. etanoli, butanoli, metanoli, biodiesel, uusiutuva diesel), maakaasu, vety, propaani ja dimetyylieetteri (DME). Jokaisella näistä vaihtoehdoista on omat hyötynsä ja haittansa.
Optimaalinen tie sen määrittämiseksi, mikä vaihtoehtoinen polttoaine (tai mitkä vaihtoehtoiset polttoaineet) palvelisivat parhaiten Yhdysvaltojen tarpeita, olisi aloitettava ”ihanteellisen” polttoaineen ominaisuuksien perusteellisella ja loogisella määrittelyllä. Tämän jälkeen kriittinen tehtävä on arvioida kutakin vaihtoehtoista polttoainevalintaa suhteessa seuraaviin ihanteellisen polttoaineen kriteereihin.
Ideaalisen polttoaineen ominaisuuksiin kuuluvat:
– Tuotetaan mistä tahansa primäärienergialähteestä (esim, tuuli, aurinko, biomassa, hiili, ydinvoima, vesivoima, merilämpö jne.)
– Kustannustehokas verrattuna bensiiniin, maakaasuun, akkuihin, biopolttoaineisiin, vetyyn jne.
– Merkittäviä varastointi- ja jakelujärjestelmiä on jo olemassa
– Ympäristöystävällinen (ei hiilidioksidipäästöjä, vähäpäästöinen)
– Käytännöllinen sovellutus (eli dieselmoottoreihin, polttoainesäiliökennoihin, polttokennojärjestelmiin, polttoainekäyttöön tarkoitettuihin polttomoottoreihin ja turbiinimoottoreihin) jne.)
– Todistettu, hyväksyttävä turvallisuushistoria
– Kestävä
– Tuotettu Yhdysvalloissa
NH3-polttoaine: lähin vaihtoehto ideaalipolttoaineelle
Kunkin potentiaalisen vaihtoehtoisen polttoaineen perusteellinen arviointi lueteltuja ideaalipolttoaineen kriteerejä vasten johtaa NH3:n (vedetön ammoniakki) valintaan johtavaksi vaihtoehtoiseksi polttoaineehdokkaaksi. NH3:a on kutsuttu ”toiseksi vedyksi”, ja sillä on kaikki vedyn edut. Tärkeää on, että NH3 tarjoaa todistetusti käytännöllisen ja edullisen vedyn varastoinnin ja toimituksen, joka on vetytalouden suurin este.
Vaihtoehtoisia polttoaineita koskevia tietoja
NH3:n suorituskyky ja hyödyt:
Tuotannon joustavuus NH3:a voidaan tuottaa mistä tahansa primäärienergialähteestä (esim, tuuli, aurinko, biomassa, hiili, ydinvoima, vesivoima, merilämpö jne.) Vety on ainoa muu polttoaine, joka voi esittää tämän väitteen.
Kustannustehokkuus NH3:n hinta on perinteisesti ollut energiasisällön (eli $/MM BTU) perusteella kilpailukykyinen bensiinin ja öljyn kanssa. NH3:a tuotetaan nykyisin maakaasusta ja hiilestä. Hiilen, maakaasun ja bensiinin tämänhetkiset (huhtikuu 2010) hinnat Yhdysvalloissa ovat 1,20 dollaria, 3,97 dollaria ja 20,00 dollaria miljoonaa BTU:ta kohti. Koska NH3:a valmistetaan nykyisin kivihiilestä ja maakaasusta, jotka molemmat ovat huomattavasti edullisempia kuin bensiini, NH3:n kustannukset ovat yleensä kilpailukykyisiä bensiinin kanssa niin kauan kuin kivihiilen, maakaasun ja bensiinin historiallinen suhteellinen kustannusero säilyy.
Infrastruktuuri Lannoitesovelluksissa käytettävän NH3:n varastoinnissa ja jakelussa käytetään jo nyt maailmanlaajuisesti merkittäviä varastointi- ja toimitusjärjestelmiä. Se on kolmen tärkeimmän vuosittain kuljetettavan kemikaalin joukossa. NH3:a on kuljetettu laivoilla, proomuilla, junavaunuilla, kuorma-autoilla ja putkistoissa vuosikymmenien ajan. Suuria (20 000-30 000 tonnin), edullisia NH3:n varastosäiliöitä on tällä hetkellä asennettu monille alueille Yhdysvalloissa. Pelkästään Iowassa on yli 800 NH3:n vähittäismyyntilaitosta.
Ympäristösuorituskyky NH3-polttoaine on ympäristöystävällistä, sillä se ei tuota hiilidioksidia ja sen kokonaispäästöt ovat alhaiset. Ainoa merkittävä saaste, jonka vety tai NH3 päästää, on NOx. Bensiinin ja dieselin pakokaasu sisältää myös NOx:ää, ja NH3:a käytetään yleisesti näiden päästöjen vähentämiseen. Kun NH3-polttoaineen tarjonta on ajoneuvossa, on vielä helpompaa ja kustannustehokkaampaa käyttää NH3:a reagoimaan NOx:n kanssa edullisella katalysaattorilla ja tuottamaan ympäristöystävällistä N2:ta ja H2O:ta.
Polttoaineen joustavuus Mahdollisuus käyttää mitä tahansa päämoottoria (esim, dieselmoottoreissa, polttokennoissa, polttomoottoreissa, kaasuturbiineissa jne.) on valtava etu, joka liittyy NH3-polttoaineeseen.
Saatavuus Yhdysvalloissa on vuosittain 15-20 miljoonaa tonnia nestemäistä NH3:a jakeluverkoissa. Tähän asti tätä NH3:a on käytetty pääasiassa lannoitteena ja kaupallisena kylmäaineena. Monissa osavaltioissa, kuten Iowassa, on laaja ”huoltoasemaverkosto”, jossa samoja matalapainelaitteita voitaisiin käyttää NH3-polttoaineen toimittamiseen maatalouskoneisiin ja lopulta maantieajoneuvoihin. Tällainen NH3-polttoaineen jakeluverkosto olisi melko helppo toteuttaa verrattuna esimerkiksi vetyyn.
Turvallisuus NH3:lla on laaja, todistettu kokemus hyväksyttävän turvallisesta käytöstä. Lisäksi kaksi erittäin uskottavaa tutkimusta on osoittanut, että NH3 olisi liikennepolttoaineena käytettynä turvallisempaa kuin propaani ja yhtä turvallista kuin bensiini. NH3:n turvallisuuteen liittyy monia väärinkäsityksiä, ja uskottavien, tosiasioihin perustuvien tietojen tarjoaminen tästä aiheesta on erittäin tärkeää ja NH3 Fuel Associationin keskeinen tavoite.
Joitakin NH3:n turvallisuuteen liittyviä tosiasioita:
- NH3 on heikko emäs, ja se neutralisoituu helposti heikoilla hapoilla, kuten sitruuna- ja etikkahapolla
- NH3:lla on paljon paremmat turvallisuustilastot (esim. ihmishenkien menetys) verrattuna bensiiniin, propaaniin ja maakaasuun
- Nolla hiiltä, ei synny kasvihuonekaasuja (GHG) poltettaessa
- NOx on helppo neutraloida (NH3:a käytetään aktiivisena kemiallisena reaktanttina NOx:n pelkistämisessä sekä CO2:n ja SO2:n talteenotossa)
- NH3:aa on vaikea sytyttää, jos se pääsee vapaaksi onnettomuuden sattuessa, ja se on kevyempää kuin ilmaa, ja se on kevyt (se leviää ilmaa kohti), ja sen haju varoittaa
- NH3 ei ole kasvihuonekaasu (GHG)
- Ei vahingoita otsonikerrosta
Kestävää NH3:a voidaan tuottaa tuulista, aurinkoenergiasta tai jostain muusta uusiutuvasta polttoaineesta nykyisillä tuotantomenetelmillä, ja kehitteillä oleva uusi teknologia lupaa alentaa merkittävästi kestävän tuotannon kustannuksia.