Yara und Nel arbeiten zusammen, um die Kosten für Elektrolyseure zu senken.
kündigen grünen Ammoniak-Pilot in Norwegen bis 2022 an.
von Trevor Brown23. AUGUST 2019
Diese Woche gaben zwei norwegische Unternehmen, der Düngemittelhersteller Yara und der Elektrolyseurhersteller Nel, eine Vereinbarung zum Testen des alkalischen Elektrolyseurs der nächsten Generation von Nel an einem Ammoniak-Produktionsstandort bekannt. Die Parteien gehen davon aus, dass sie im Jahr 2022 einen 5-MW-Prototypen in Betrieb nehmen und grünen Wasserstoff direkt in die 500.000 Tonnen Ammoniak-Anlage von Yara in Porsgrunn einspeisen werden.
Diese Ankündigung baut auf der Ankündigung von Nel im Dezember 2018 auf, im Rahmen des PILOT-E-Programms ein Stipendium für ein „ grünes Düngeprojekt mit Yara “ zu vergeben. Unterstützt vom norwegischen Forschungsrat Innovation Norway und Enova ist PILOT-E ein „Förderprogramm mit dem Ziel“ um die Entwicklung und Implementierung der grünen Energietechnologie zu beschleunigen. “Der Schwerpunkt liegt nicht nur auf der Unterstützung der norwegischen Industrie, sondern auch auf dem Handel: der Entwicklung von Clean-Tech, die exportiert werden kann.
Wie der CEO von Nel in der Dezembermitteilung feststellte, "ist unser alkalischer Elektrolyseur der nächsten Generation ... im Grunde genommen maßgeschneidert für die großtechnische Ammoniakproduktion und andere industrielle Anwendungen."
„Es ist eine Ehre, eng mit Yara zusammenzuarbeiten, um effiziente, umweltfreundliche Ammoniakproduktionslösungen zu entwickeln, die durch das PILOT-E-Programm ausgelöst wurden“, sagt Jon André Løkke, Vorstandsvorsitzender von Nel…
Der von Nel entwickelte druckbeaufschlagte alkalische Elektrolyseur der nächsten Generation wird in den Yara-Werken in Porsgrunn für die Pilotierung in einer industriellen Umgebung installiert und verfügt über eine Kapazität von ca. 5 MW. Nach dem Projekt wird das Eigentum an dem Elektrolyseur unter bestimmten Bedingungen auf Yara übertragen, um den Betrieb in der Pilotanlage fortzusetzen.
Letzten Monat schrieb ich darüber, wie Yara grünes Ammoniak als Schlüssel zur Erfüllung seiner Verpflichtung ansah, „ bis 2050 klimaneutral “ zu sein. In diesem Artikel wurden sowohl Yaras Videomarketing für grünes Ammoniak als auch seine neuen Finanzierungsanreize erörtert, mit denen die Unternehmenskosten mit den Klimazielen in Einklang gebracht werden . Die Ankündigung von Yara in dieser Woche zeigt sowohl einen kleinen, aber konkreten Schritt in Richtung seiner kurzfristigen Emissionsreduktionsziele als auch eine bedeutende langfristige Chance.
Die Kapazität des Elektrolyseurs beträgt 5 MW, was 1% der Wasserstoffproduktion in Porsgrunn entspricht. Es wird voraussichtlich 2022 installiert.
„Wir sind sehr zufrieden mit der Partnerschaft mit Nel. Unsere Ammoniakanlage wird den ersten kleinen Schritt in Richtung einer kohlenstofffreien Düngemittelproduktion machen. Bei der Weiterentwicklung wird Yara Porsgrunn eine einzigartige Position einnehmen… “, sagt Jon Sletten, Werksleiter in Porsgrunn.
Im Oktober 2018 gab Yara den Abschluss eines Emissionsminderungsprojekts in seinem niederländischen Werk in Sluiskil bekannt, in dem eine Pipeline gebaut wurde, die diese Ammoniakanlage mit einer Versorgung mit kohlenstoffarmem Wasserstoff aus einem nahe gelegenen Ethylenwerk verbindet. Das Angebot an kohlenstofffreiem Wasserstoff in Porsgrunn wird geringer sein, aber ein weitaus größeres Potenzial zur Skalierung bieten. Sie können nicht immer neue Quellen für Wasserstoff als Nebenprodukt finden, aber Sie können immer modularere Elektrolyseure bauen. Das Werk in Porsgrunn ist nicht das erste Elektrolyseur-Anbindungsprojekt von Yara: Im Februar 2019 gab Yara bekannt, dass sie mit Engie an einer Machbarkeitsstudie für den Anschluss von mit Solarenergie gespeisten Elektrolyseuren in ihrem australischen Werk in Pilbara arbeiten .
PILOTPROJEKTZIEL: REDUZIERUNG DER ELEKTROLYSEURKOSTEN
Der in Porsgrunn installierte Elektrolyseur-Prototyp verdrängt das Erdgas (und eliminiert die CO 2 -Emissionen) für etwa 1% des Ammoniaks, der in seiner Anlage mit einer Jahreskapazität von 500.000 Tonnen produziert wird. Während 1% wichtig sind, handelt es sich eindeutig weniger um ein Emissionsreduktionsprojekt als vielmehr um ein Technologiekostenreduktionsprojekt.
Die Partner hoffen, dass sie gemeinsam an der Entwicklung der Elektrolyseurtechnologie der nächsten Generation von Nel arbeiten und diese in einem industriellen Umfeld testen können, um die zukünftigen Kosten für erneuerbaren Wasserstoff zu senken.
(Als Reaktion auf die Dringlichkeit der Klimakrise werden wir möglicherweise einen neuen Trend bei der nachhaltigen Finanzierung beobachten: Investitionen in wichtige, aber relativ teure Lösungen mit der ausdrücklichen Absicht, die Kostenkurve zu verschieben. Siehe Negative Emissions Commitment von Stripe, letzte Woche. die Zahlungsabwicklungsfirma, die wir auf dieser Website einsetzen, und kündigt ihre sofortige Absicht an, "negative CO 2 -Emissionen um jeden Preis zu kaufen ".)
Neben der Senkung der Technologiekosten kann Yara damit beginnen, neue Märkte für neue Produkte zu erschließen: grünes Ammoniak und grüne Düngemittel. Dabei muss davon ausgegangen werden, dass grüne Produkte zumindest anfänglich einen Preisaufschlag gegenüber ihren fossilen Partnern erzielen würden.
„Wir sehen uns auch das Kundensegment an, um zu prüfen, ob wir dies kommerzialisieren können, indem wir einen Teil unserer Produktion als CO₂-freies Düngemittel vermarkten“, sagt [Tove Andersen, EVP Production in Yara].
E24-Artikel, Nel og Yara skaliert den Wasserstoff billigere , 20. August 2019
Es ist wichtig zu beachten, dass 5 MW möglicherweise nicht der Maßstab des kommerziellen Produkts ist, sobald Nel es über den Prototyp hinaus entwickelt hat.
Die Serienversion des Elektrolyseurs der nächsten Generation hat möglicherweise nicht die Größe des 5-Megawatt-Yara-Piloten… Die Kapazität hängt von der Erfahrung des Unternehmens ab… Eines ist jedoch sicher, und das ist, dass [Nel] dies weiter vorantreiben möchte Optimieren Sie die Produktion in der Hoffnung, dass die Produktionskosten weiter sinken und die Technologie gegenüber anderen Lösungen noch wettbewerbsfähiger wird.
„Das gesamte Design des Elektrolyseurs der nächsten Generation basiert auf der Tatsache, dass wir im Werk eine vollautomatische Montage durchführen können“, sagt Jon André Løkke, CEO von Nel.
E24-Artikel, Nel og Yara skaliert den Wasserstoff billigere , 20. August 2019
Bjørn Simonsen, Vice President Investor Relations bei Nel, erklärte diese Woche per E-Mail: „Die Entwicklungsziele für unseren alkalischen Elektrolyseur der nächsten Generation sind niedrigere Stückkosten, höhere Betriebsflexibilität, höherer Druck, geringerer Platzbedarf und insgesamt höhere Effizienz.“ zu Nels aktueller Technologie.
"Niedrigere Stückkosten" beziehen sich auf Produktionseffizienzen, die sowohl von der Automatisierung als auch vom Volumen getrieben werden und in denen sich bedeutende neue Märkte am Horizont von Nel befinden (siehe unten).
„Höhere Betriebsflexibilität“ hat Auswirkungen auf erneuerbare Energien außerhalb des norwegischen ( 96% Wasserkraft ) Netzes, da es die Kompatibilität mit intermittierenden erneuerbaren Energieversorgungen (Wind oder Sonne) erhöht und die Fähigkeit des Elektrolyseurs verbessern könnte, ein schnelles bedarfsseitiges Management anzubieten ( DSM) innerhalb der Strommärkte.
„Höherer Druck“ ist ein entscheidender Aspekt für die Ammoniakproduktion, da der konventionelle Haber-Bosch-Ammoniaksynthesekreislauf unter hohem Druck arbeitet. Wasserstoff, der durch Atmosphärendruckelektrolyseure erzeugt wird, müsste daher einen energieintensiven Kompressionsschritt durchlaufen, der die Gesamtsystemeffizienz verringert. (Ich habe über einen alternativen Ansatz geschrieben, den die JGC Corporation in ihrer Pilotanlage für umweltfreundliches Ammoniak in Koriyama (Japan) verfolgt , wo ein neu entwickelter Katalysator die Niederdruck-Ammoniaksynthese mit regulären Niederdruck-Elektrolyseuren ermöglicht.) If Nels neuer Elektrolyseur erzeugt Hochdruckwasserstoff, dies würde die Kompressionskosten reduzieren oder eliminieren und die Ammoniakproduktionseffizienz erhöhen.
„Geringerer Platzbedarf“ bezieht sich auf die Anlagengröße, unterstützt das modulare Design und die kostengünstige Lieferung.
"Insgesamt höhere Effizienz" ist es, was grünes Ammoniak, das aus Luft und Wasser unter Verwendung von Elektrizität hergestellt wird, mit fossilem Ammoniak konkurrieren lässt.
In seiner Präsentation für das erste Quartal 2019 enthielt Nel eine Folie mit dem Titel „Scale & Automation reduziert die Investitionskosten für Elektrolyseure“. Sie besagt, dass Elektrolyseure die „fossile Parität“ erreichen, wenn die Investitionskosten (CapEx) eines Elektrolyseursystems auf 500 USD gesenkt werden / kW.
Laut dem Dia erwartet Nel eine Kostenreduzierung von 40% (von 700 USD / kW auf 420 USD / kW) durch die Erweiterung der Kapazität seiner Elektrolyseur-Produktionsfabrik in Notodden, Norwegen, von 40 MW pro Jahr auf 360 MW pro Jahr. Diese Erweiterung soll bis 2020 abgeschlossen sein.
Der nächste Schritt in der Vision von Nel zur Reduzierung der Wasserstoffkosten basiert auf der Realisierung von Märkten im „großen Maßstab der Zukunft“, die sowohl das Produktionsvolumen als auch die Größenvergrößerung von [Nels Elektrolyseuren] steigern können. Genau dies könnte der Porsgrunn-Pilot erreichen.
ELEKTROLYSEUR-AMMONIAK-TECHNOLOGIE DER NÄCHSTEN GENERATION
Die Website von Nel beschreibt die vorhandene alkalische Technologie wie folgt:
Die A-Serie, die energieeffizientesten Elektrolyseure der Welt, zeichnet sich durch einen Stromverbrauch von nur 3,8 kWh / Nm 3 Wasserstoffgas aus, der bis zu 2,2 MW pro Stapel beträgt. Elektrolyseure der Serie A können bis zu 3.880 Nm 3 / h Wasserstoff oder etwas mehr als 8 Tonnen pro Tag produzieren.
Die Website von Nel Hydrogen, Atmospheric Alkaline Electrolyser , wurde im August 2019 aufgerufen
Um diese Zahlen in den Kontext der industriellen Ammoniakproduktion zu übertragen, beträgt 3,8 kWh / Nm 3 ungefähr 45 MWh / Tonne (metrische Tonnen, unter der Annahme eines Einheitsumwandlungssatzes für Wasserstoff von 11.890 Nm 3 / Tonne). Ammoniak besteht zu 17,8 Gew .-% aus Wasserstoff. Daher strebt der Pilot von Nel-Yara die Erzeugung von Wasserstoff für seine Ammoniakanlage mit einer Energieeffizienz (Elektrolyseur- „Zellenstapel-Stromverbrauch“) von etwa 8 MWh / Tonne Ammoniak an. Ammoniakanlagen verbrauchen Energie in anderen Prozessen als dem Elektrolyseurzellenstapel, aber die Wasserstoffproduktion macht den weitaus größten Teil - wahrscheinlich mehr als 90% - des gesamten Stromverbrauchs aus.
2018 schrieb ich über eine detaillierte technoökonomische Analyse, die von Forschern des MIT und der University of Massachusetts - Amherst veröffentlicht wurde, zum Energiebedarf einer vollelektrischen Ammoniakanlage ( Nachhaltige Ammoniakproduktion aus Offshore-Windparks in den USA: Wirtschaftsrevue ). Nach dieser Studie würde die Wasserstoffproduktion durch Elektrolyse 93% der bei der Ammoniakproduktion verbrauchten Gesamtenergie ausmachen. Bei der bewerteten Technologie handelte es sich um eine frühere Generation von Nel-Elektrolyseuren (Norsk Hydro Atmospheric Type 5040). Die vom Elektrolyseur verbrauchte Gesamtenergie von 93%, der Zellenstapel 84% und der Rest der Anlage 9% (4,3 kWh / Nm 3 für die Elektrolyse und die restlichen 0,5 kWh / Nm 3) ist für das Gleichgewicht der Pflanze. ”). Abgesehen von der Wasserstoffproduktion verbrauchte die Luftzerlegungsanlage weniger als 1% für die Stickstoffproduktion und die Haber-Bosch-Anlage verbrauchte nur 5,5% der für die Ammoniaksynthese benötigten Gesamtenergie.
Wenn diese Verhältnisse als genaue Richtlinie für das Nel-Yara-Pilotprojekt dienen (dh der Elektrolyseurzellenstapel verbraucht 84% der Gesamtenergie), würde dies eine Erzeugung von erneuerbarem Ammoniak bei einem spezifischen Energieverbrauch von etwa 9,5 MWh pro Tonne bedeuten. Dies würde die von thyssenkrupp Industrial Services im Jahr 2018 veröffentlichten Zahlen ( 10 MWh pro Tonne ) und Siemens im Jahr 2017 ( 12 MWh pro Tonne ) übertreffen .
Wenn Nel diese ehrgeizigen Kosten- und Effizienzziele für seine Elektrolyseure erreichen kann, sieht es in Ammoniak eine gute erste Chance, identifiziert aber "ein enormes Zukunftspotenzial durch CO-freie Stahlproduktion".
Nel schätzt, dass der potenzielle Bedarf der Stahlindustrie an erneuerbarem Wasserstoff dreimal so hoch ist wie die globale Chance für umweltfreundliches Ammoniak. Das Unternehmen arbeitet bereits an der Lieferung eines 4,5-MW-Elektrolyseurs für die „ fossilfreie Stahlproduktion “ durch das Joint Venture HYBRIT.
Grüner Ammoniak- und fossilfreier Stahl ist ein weniger ausgereifter Markt, der erst nach 2025 in großem Maßstab entstehen wird.
Das Marktpotenzial ist jedoch enorm - wichtig für Nel, um für die Zukunft gut aufgestellt zu sein.
https://www.ammoniaenergy.org/...een-ammonia-pilot-in-norway-by-2022/ |
Thread abonnieren
