پتانسیل اقتصادی توربین‌های مبتنی بر سوخت گاز آمونیاک

مطالعه مشترک بین GE Gas Power و شرکت سازنده صنایع سنگین ژاپنی IHI Corp نشان می‌دهد که آمونیاک می‌تواند یک سوخت جایگزین بالقوه ارزان‌تر برای توربین‌های گازی در ژاپن نسبت به هیدروژن مایع باشد. جفری گلدمیر، مدیر بخش فناوری‌‌‌های کربن‌‌‌زدایی جنرال‌‌‌الکتریک در این خصوص اظهار کرد: در حالی که این مطالعه بر ژاپن متمرکز بود، بینش مفیدی را در مورد اقتصاد فنی استفاده از توربین‌‌‌های گازی با سوخت کم‌کربن ارائه می‌دهد. او گفت که نکته کلیدی این است که آمونیاک پتانسیل واقعی را برای استفاده در نیروگاه‌ها دارد.

دو شنبه 1404/02/01 05:53 دسته بندی: اخبار انرژی و نیرو کد خبر: 221

بخش اول این مطالعه مربوط به تعیین هزینه‌های زمین بود. در همین حال، بخش دوم مطالعه به دنبال ارائه محدوده‌ای برای هزینه تراز شده برق یا انرژی (LCOE) برای دو سوخت در صورت احتراق در یک توربین گازی بود. در حالی که این مطالعه بر اساس توربین‌های گازی ساخته‌شده توسط جنرال الکتریک صورت پذیرفت، گلدمیر پیشنهاد کرد که این هزینه‌ها برای سایر سازندگان تجهیزات اصلی (OEMs) مشابه است.

او می‌گوید: ما می‌دانیم که هزینه ترازشده انرژی تا حد بسیاری به هزینه‌های سوخت وابسته است. با این حال، این مطالعه همچنین هزینه‌‌‌های جدیدی را در نظر می‌گیرد که احتمالا در صورت احتراق هیدروژن یا آمونیاک در یک توربین گاز برای نیروگاه ایجاد می‌شود. به این سادگی نیست که فقط یک محفظه احتراق جدید نیاز باشد، شاید چند لوله جدید، سیستم‌های کنترل جدید و شیرهای جدید اضافه شود. گلدمیر گفت که مشخصات هزینه نیروگاه ارتقایافته باید شامل کنترل آلودگی برای رسیدگی به افزایش انتشار اکسید نیتروژن ناشی از سوزاندن آمونیاک باشد. در همین حال، آمونیاک از نظر سمیت و آلودگی، سوختی بسیار متفاوت از هیدروژن یا گاز طبیعی است و بنابراین این احتمالا هزینه‌ای را به نیروگاه شما اضافه می‌کند.

در نهایت، هزینه‌ها می‌تواند افزایش یابد و آمونیاک گران‌تر از گاز طبیعی مایع شود. از دیدگاه LCOE، نه‌تنها این سوخت گران‌‌‌تر است، بلکه سرمایه‌گذاری بیشتری نیز به نیروگاه تحمیل می‌کند. گلدمیر خاطرنشان کرد که ارزیابی این مطالعه تا حد زیادی بر اساس برنامه‌های کاربردی گرینفیلد است. او گفت: با این حال، صاحبان نیروگاه‌های موجود هنوز هم می‌توانند از آموخته‌‌‌های این مطالعه استفاده کنند، به‌‌‌ویژه برای درک اینکه چرا LCOE هیدروژن مایع بسیار بالاتر از آمونیاک است.

او افزود: در وهله اول، باید به این نکته توجه کرد که هزینه‌های سوخت برای آمونیاک و هیدروژن مایع به طور چشمگیری متفاوت است. حتی اگر شما هر گونه افزایش سرمایه را در نظر نگیرید و فقط به تاثیر هزینه‌های سوخت نگاه کنید، هزینه‌های سوخت بزرگ‌ترین اهرمی است که چرا LCOE شما افزایش می‌یابد. بنابراین، با کنار گذاشتن هر گونه تفاوت از نظر فناوری، و با فرض اینکه می‌توانید آن را بدون ایجاد تغییرات عمده در نیروگاه راه‌اندازی کنید، LCOE شما به طور خودکار بالا می‌رود. در نهایت، این مطالعه نشان می‌دهد که هزینه سوخت برای هیدروژن می‌تواند ۵۰‌درصد بیشتر از آمونیاک باشد.

شرکت‌های جنرال الکتریک و IHI اخیرا اعلام کردند که به طور مشترک فناوری احتراق آمونیاک را تا سال ۲۰۳۰ توسعه می‌دهند. در حقیقت این مطالعه از یادداشت تفاهمی در ژوئن ۲۰۲۱ بین GE و IHI برای تعریف «نقشه راه تجاری توربین گاز آمونیاک» نشات می‌گیرد که قصد دارد از مصرف آمونیاک به عنوان سوخت بدون کربن در توربین‌‌‌های گاز موجود و جدید حمایت کند. بر اساس این تفاهم‌نامه، شرکت‌ها موافقت کردند تحقیقاتی را در مورد حجم بازار آمونیاک و همچنین مطالعات امکان‌سنجی برای آمونیاک به عنوان خوراک تاسیسات نیروگاه‌های گاز در ژاپن و آسیا انجام دهند.

به‌ویژه، در ماه ژانویه، این شرکت‌ها تفاهم‌نامه دیگری را برای توسعه فناوری‌‌‌های احتراق آمونیاک تا سال ۲۰۳۰ امضا کردند که می‌تواند توربین‌‌‌های گاز سنگین کلاس F جنرال الکتریک (توربین‌‌‌های گازی ۶F.۰۳، ۷Fو ۹F) را قادر سازد تا ۱۰۰‌درصد آمونیاک را به عنوان سوخت تزریق کنند. ژاپن به طور عملی آمونیاک را به عنوان یک سوخت برای تولید برق کربن‌زدایی‌شده دنبال می‌کند. اهداف فعلی مستلزم آن است که ۱۰‌درصد از برق ژاپن تا سال ۲۰۵۰ و حداقل یک‌درصد (حدود یک گیگاوات) تا سال ۲۰۳۰ از هیدروژن یا آمونیاک تامین شود. در همین حال، ناوگان گازسوز جنرال الکتریک، نزدیک به ۵۰‌درصد از ظرفیت گازسوز ژاپن را تشکیل می‌دهد که عمدتا از واحدهای کلاس F (واحدهای ۷F و ۹Fs، ۵۰Hz و ۶۰Hz) تشکیل شده است.

با این حال، گلدمیر گفت که آموخته‌های این مطالعه می‌تواند دینامیک پیچیده مربوط به هزینه انتقال به هیدروژن و آمونیاک در سراسر جهان را روشن کند. شما می‌توانید فاصله‌ای را که سوخت در حال حمل است تغییر دهید، اما پاسخ نهایی واقعا به طور چشمگیری تغییر نمی‌کند. کارشناسان خاطرنشان کرده‌اند کشورهایی که دسترسی مستقیم محدودی به منابع انرژی کم‌کربن دارند، می‌توانند از آمونیاک به عنوان عامل واردات هیدروژن استفاده کنند، زیرا آمونیاک دارای محتوای هیدروژن بالایی در واحد حجم است و به راحتی می‌توان آن را به مایع تبدیل کرد.

آمونیاک همچنین می‌تواند برای تولید هیدروژن خالص برای استفاده در توربین‌‌‌های گازی شکسته شود، اما همچنین می‌توان آن را احتراق کرد، مستقیما به داخل نیروگاه‌‌‌های زغال‌‌‌سنگ‌سوز یا توربین‌‌‌های گازی فعلی وارد کرد یا به صورت مشترک در آنها سوزاند. در نهایت، مانند هیدروژن، می‌توان از آن به عنوان یک ذخیره فصلی برای صنعت برق نیز استفاده کرد و جایگزین بالقوه ارزان‌‌‌تری برای باتری‌‌‌ها ارائه کرد.

جذب انرژی گاز آمونیاک در آسیا

با این حال، علاقه به آمونیاک به عنوان سوخت برای توربین‌‌‌های گازی در حال افزایش است که با پیشرفت‌‌‌های اخیر فناوری تقویت شده و عمدتا توسط شرکت‌های آسیایی هدایت می‌شود. میتسوبیشی پاور، سازنده توربین‌‌‌های گازی ژاپنی، در ماه مارس ۲۰۲۱ اعلام کرد که یک توربین گاز کلاس ۴۰ مگاواتی را توسعه خواهد داد که می‌تواند مستقیما ۱۰۰‌درصد آمونیاک را احتراق کند، ابتکاری که به نقشه راه ژاپن برای سوخت آمونیاک پاسخ می‌دهد. در سپتامبر ۲۰۲۲، شرکت مادر میتسوبیشی پاور، صنایع سنگین میتسوبیشی (MHI) با موسسه تحقیقاتی اندونزیایی ITB برای انجام تحقیقات مشترک در مورد توسعه یک توربین گازی با سوخت آمونیاک و در نهایت نمایش روی یک توربین گازی H-۲۵ به توافق رسیدند.