Síntesis de amoníaco verde en alta mar
Síntesis de la naturaleza (2023)Citar este artículo
133 Accesos
3 Altmetric
Detalles de métricas
El potencial mundial para la producción de energía renovable supera con creces la demanda mundial de energía. Sin embargo, la accesibilidad de la energía renovable está restringida por el uso actual de la tierra, la necesidad de preservar las áreas protegidas y los costos asociados con el transporte de energía a grandes distancias. Como consecuencia, la capacidad de energía renovable finita debe adaptarse cuidadosamente a los usos finales apropiados. En esta Perspectiva, abogamos por la producción de amoníaco verde en el océano para abordar este desafío político: las energías renovables locales deben usarse para generar electricidad con alta eficiencia, mientras que el almacenamiento de energía química en forma de amoníaco, comparativamente de baja eficiencia, debe ocurrir más lejos de consumidores de energía y ser transportados a costos relativamente bajos. Describimos los procesos de síntesis a adoptar, las bases tecnoeconómicas para esta asignación de recursos y los desarrollos técnicos necesarios que permitan establecer este sistema energético.
Esta es una vista previa del contenido de suscripción, acceda a través de su institución
Suscríbete a este diario
Reciba 12 números digitales y acceso en línea a artículos
$119.00 por año
solo $ 9.92 por número
Alquila o compra este artículo
Obtenga solo este artículo durante el tiempo que lo necesite
$39.95
Los precios pueden estar sujetos a impuestos locales que se calculan durante el pago
Explicación del petróleo y los productos derivados del petróleo (Administración de Información Energética de EE. UU., 2022); https://www.eia.gov/energyexplained/oil-and-petroleum-products/imports-and-exports.php
Carter, L., Quicke, A. y Armistead, A. Over a Barrel: abordar la seguridad del combustible líquido de Australia (The Australia Institute, 2022); https://australiainstitute.org.au/wp-content/uploads/2022/04/P1036-Over-a-barrel_liquid-fuel-security-WEB.pdf
Devlin, A. & Yang, A. Cadenas de suministro regionales para la descarbonización del acero: eficiencia energética y mitigación de primas verdes. Convertidores de energía. Administrar. 254, 115268 (2022).
Artículo CAS Google Académico
Hidrógeno: una perspectiva de energía renovable (Agencia Internacional de Energía Renovable, 2019); https://www.irena.org/publications/2019/Sep/Hydrogen-A-renewable-energy-perspective
Cesaro, Z. The Role of Green Ammonia in Sector Coupling and Seasonal Electricity Storage (Univ. Oxford, 2021); https://www.ammoniaenergy.org/wp-content/uploads/2021/11/20211105_ZCesaro_AEAConference_noappendix.pdf
Perspectiva de innovación: amoníaco renovable (Agencia Internacional de Energía Renovable y Asociación de Energía de Amoníaco, 2022).
Navegando el camino hacia un futuro renovable: soluciones para descarbonizar el transporte marítimo. Conclusiones preliminares (Agencia Internacional de Energías Renovables, 2019); https://www.irena.org/publications/2019/Sep/Navigating-the-way-to-a-renewable-future
Valera-Medina, A., Xiao, H., Owen-Jones, M., David, WIF y Bowen, PJ Amoníaco para potencia. prog. Combustión de energía. ciencia 69, 63–102 (2018).
Artículo Google Académico
Centro de Energía Renovable en Australia (British Petroleum, 2023); https://www.bp.com/en_au/australia/home/who-we-are/reimagining-energy/decarbonizing-australias-energy-system/renewable-energy-hub-in-australia.html
Moriarty, P. & Honnery, D. ¿Cuál es el potencial global de las energías renovables? Renovar. Sostener. Energía Rev. 16, 244–252 (2012).
Artículo Google Académico
Deng, YY et al. Cuantificación de un suministro mundial realista de electricidad eólica y solar. globo Reinar. Cambio 31, 239–252 (2015).
Artículo Google Académico
Windemer, R. Consideración del tiempo en la planificación del uso de la tierra: una evaluación de la toma de decisiones al final de la vida útil para esquemas eólicos terrestres gestionados comercialmente. Política de Uso de Suelo 87, 104024 (2019).
Artículo Google Académico
Katsouris, G. & Marina, A. Modelado de costos de parques eólicos flotantes (ECN, 2016); https://questfwe.com/wp-content/uploads/2018/02/Cost-Modeling-of-Floating-Wind-Farms-ECN-2016.pdf
Feldman, D. et al. Sistema solar fotovoltaico de EE. UU. y punto de referencia de costos de almacenamiento de energía: primer trimestre de 2020 (Laboratorio Nacional de Energía Renovable, 2021); https://www.nrel.gov/docs/fy21osti/77324.pdf
Dugger, GL & Francis, EJ Diseño de un barco de planta de energía térmica oceánica para producir amoníaco a través de hidrógeno. En t. J. Hidrog. Energía 2, 231–249 (1977).
Artículo CAS Google Académico
Wang, H., Daoutidis, P. y Zhang, Q. Aprovechamiento de la energía eólica del océano con amoníaco verde en alta mar. ACS sostener. química Ing. 9, 14605–14617 (2021).
Artículo CAS Google Académico
Salmon, N. & Bañares-Alcántara, R. Impacto de la conectividad de la red en el costo y la ubicación de la producción de amoníaco verde: Australia como estudio de caso. Entorno Energético. ciencia 14, 6655–6671 (2021).
Artículo Google Académico
Beerbühl, SS, Fröhling, M. & Schultmann, F. Planificación combinada de programación y capacidad de producción de amoníaco basada en electricidad para integrar energías renovables. EUR. J.Oper. Res. 241, 851–862 (2015).
Artículo Google Académico
Nayak-Luke, R. & Bañares-Alcántara, R. Viabilidad tecnoeconómica del amoníaco verde insular como vector energético libre de carbono y sustituto de la producción convencional. Entorno Energético. ciencia 13, 2957–2966 (2020).
Artículo CAS Google Académico
Cheema, II y Krewer, U. Envolvente operativa del diseño del proceso de Haber-Bosch para convertir energía en amoníaco. RSC Avanzado. 8, 34926–34936 (2018).
Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Smith, C., Hill, AK & Torrente-Murciano, L. Papel actual y futuro del amoníaco de Haber-Bosch en un panorama energético libre de carbono. Entorno Energético. ciencia 13, 331–344 (2020).
Artículo Google Académico
Humphreys, J., Lan, R. & Tao, S. Desarrollo y avances recientes en catalizadores de síntesis de amoníaco para el proceso Haber-Bosch. Adv. Sustento de energía. Res. 2, 2000043 (2021).
Artículo CAS Google Académico
Smith, C. & Torrente-Murciano, L. Excediendo el equilibrio de un solo paso con separación por absorción integrada para la síntesis de amoníaco usando energía renovable: redefiniendo el bucle Haber-Bosch. Adv. Materia Energética. 11, 2003845 (2021).
Artículo CAS Google Académico
MacFarlane, DR et al. Una hoja de ruta para la economía del amoníaco. 4 julios, 1186–1205 (2020).
Artículo CAS Google Académico
Ahluwalia, RK, Papadias, DD, Peng, J.-K. & Roh, Análisis del nivel del sistema HS de las opciones de almacenamiento de hidrógeno (Laboratorio Nacional de Argonne, 2019); https://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review19/st001_ahluwalia_2019_o.pdf
Salmon, N. & Bañares-Alcantara, R. en Ingeniería química asistida por computadora vol. 49 (editores Yamashita, Y. & Kano, M.) 1903–1908 (Elsevier, 2022).
Fasihi, M., Weiss, R., Savolainen, J. & Breyer, C. Potencial global del amoníaco verde basado en plantas híbridas de energía eólica y fotovoltaica. aplicación Energía 294, 116170 (2021).
Artículo CAS Google Académico
James, B., Houchins, C., Huya-Kouadio, JM & DeSantis, DA Informe final: análisis de costos del sistema de almacenamiento de hidrógeno. OSTI.GOV https://www.osti.gov/servlets/purl/1343975 (2016).
Bellosta Von Colbe, J. et al. Aplicación de hidruros en almacenamiento y compresión de hidrógeno: logros, perspectivas y perspectivas. En t. J. Hidrog. Energía 44, 7780–7808 (2019).
Artículo CAS Google Académico
Salmon, N., Bañares-Alcántara, R. & Nayak-Luke, R. Optimización de los sistemas de distribución de amoníaco verde para el transporte intercontinental de energía. iScience 24, 102903 (2021).
Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Shatat, M. & Riffat, SB Tecnologías de desalinización de agua que utilizan fuentes de energía convencionales y renovables. En t. J. Tecnología baja en carbono. 9, 1–19 (2014).
Artículo Google Académico
Salmon, N. & Bañares-Alcántara, R. El amoníaco verde como vector de energía espacial: una revisión. Sostener. Combustibles energéticos 5, 2814–2839 (2021).
Artículo CAS Google Académico
Alkaisi, A., Mossad, R. & Sharifian-Barforoush, A. Una revisión de los sistemas de desalinización de agua integrados con energía renovable. Energía Procedia 110, 268–274 (2017).
Artículo Google Académico
Curto, D., Franzitta, V. & Guercio, A. Una revisión de las tecnologías de desalinización de agua. Appl. ciencia 11, 670 (2021).
Artículo CAS Google Académico
Do Thi, HT, Pasztor, T., Fozer, D., Manenti, F. & Toth, AJ Comparación de tecnologías de desalinización que utilizan fuentes de energía renovable con análisis de ciclo de vida, PESTLE y decisiones de criterios múltiples. Agua 13, 2023 (2021 ).
Artículo Google Académico
Roy, P., Rao, IN, Martha, TR & Kumar, KV Evaluación de la temperatura del agua de descarga de una central térmica utilizando técnicas de teledetección. Energía Geosci. 3, 172–181 (2022).
Artículo Google Académico
Destilación multiefecto. AquaSwiss http://aquaswiss.eu/desalination-solutions/multi-effect-distillation/ (2016).
Destilación de Efecto Múltiple (MED). Veolia https://www.veoliawatertechnologies.com/asia/en/technologies/multiple-effect-distillation-med (2023).
Dresp, S. et al. Desdoblamiento electrolítico directo del agua de mar: actividad, selectividad, degradación y recuperación estudiadas desde la estructura del catalizador molecular hasta el nivel de la celda del electrolizador. Adv. Materia Energética. 8, 1800338 (2018).
Artículo Google Académico
Dresp, S., Dionigi, F., Klingenhof, M. & Strasser, P. Separación electrolítica directa del agua de mar: oportunidades y desafíos. ACS Energía Lett. 4, 933–942 (2019).
Artículo CAS Google Académico
Hauch, A. et al. Avances recientes en la tecnología de celdas de óxido sólido para electrólisis. Science 370, eaba6118 (2020).
Artículo CAS PubMed Google Académico
Taibi, E., Blanco, H., Miranda, R. & Carmo, M. Green Hydrogen Cost Reduction (Agencia Internacional de Energías Renovables, 2020).
SOEC Topsoe https://www.topsoe.com/our-resources/knowledge/our-products/equipment/soec#:~:text=The%20TOPSOE%E2%84%A2%20SOEC%20electrolyzer,and%20oxygen%20 (O2) (2022).
Smit, R., Whitehead, J. & Washington, S. ¿Hacia dónde nos dirigimos con los vehículos eléctricos? Calidad del aire Clima Cambio 52, 18–27 (2018).
Google Académico
Babarit, A. et al. Viabilidad técnico-económica de flotas de convertidores de energía eólica productores de hidrógeno en alta mar. En t. J. Hidrog. Energía 43, 7266–7289 (2018).
Artículo CAS Google Académico
Heidari, S. Modelización económica de la energía eólica marina flotante. Tesis de maestría, Mälardalen Univ. (2016).
ERA5 (Centro Europeo de Pronósticos Meteorológicos a Medio Plazo, 2021); https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/reanalysis-datasets/era5
Salmon, N. & Bañares-Alcántara, R. Un análisis tecnoeconómico espacialmente granular global de la producción de amoníaco verde en alta mar. J. Limpio. Pinchar. 367, 133045 (2022).
Artículo CAS Google Académico
Más sabio, R. et al. La encuesta de obtención de expertos predice una disminución del 37% al 49% en los costos de la energía eólica para 2050. Nat. Energía 6, 555–565 (2021).
Artículo Google Académico
Análisis de precios y mercado de fertilizantes de amoníaco (S&P Global, 2022); https://ihsmarkit.com/products/fertilizers-ammonia.html
García, L. DTN Perspectivas de fertilizantes. Agricultor progresivo https://www.dtnpf.com/agriculture/web/ag/crops/article/2022/03/15/russia-ukraine-war-drives-world (2022).
Volatilidad del mercado de amoníaco: precios récord y un período prolongado de interrupción del suministro en el Mar Negro: ¿qué significa esto para los nuevos mecanismos de fijación de precios? (Argus Media, 2022); https://view.argusmedia.com/rs/584-BUW-606/images/FER-White%20Paper%20Ammonia%20Market%20Volatility.pdf
Crozier, C. & Baker, K. El efecto de la generación de electricidad renovable en el valor de la interconexión transfronteriza. aplicación Energía 324, 119717 (2022).
Artículo Google Académico
Proyectos. Océanos de energía https://oceansofenergy.blue/projects/ (2021).
Hill, JS Sunseap completa una granja solar flotante en alta mar en el Estrecho de Johor. Renovar la economía https://reneweconomy.com.au/sunseap-completes-offshore-floating-solar-farm-in-straits-of-johor/ (2021).
Golroodbari, SZ & van Sark, W. Simulación de las diferencias de rendimiento entre los sistemas fotovoltaicos marinos y terrestres. prog. Fotovoltio. Res. aplicación 28, 873–886 (2020).
Artículo Google Académico
Golroodbari, SZM et al. Pooling the cable: un estudio de viabilidad técnico-económica de la integración de la tecnología solar fotovoltaica flotante en alta mar dentro de un parque eólico marino. Sol. Energía 219, 65–74 (2021).
Artículo Google Académico
Driscoll, H., Salmon, N. & Bañares-Alcántara, R. Valoración tecnoeconómica de la producción de amoníaco verde en alta mar utilizando energía mareomotriz y eólica en Pentland Firth. En Symposium on Ammonia Energy (Universidad de Orleans, 2022).
Farr, H., Ruttenberg, B., Walter, RK, Wang, Y.-H. & White, C. Efectos ambientales potenciales de las instalaciones de energía eólica marina flotantes en aguas profundas. Costa del Océano. Administrar. 207, 105611 (2021).
Artículo Google Académico
Lindeboom, H. et al. Efectos ecológicos a corto plazo de un parque eólico marino en la zona costera holandesa; una compilación Reinar. Res. Lett 1341, 35101–35113 (2011).
Artículo Google Académico
Van de Ven, D.-J. et al. Los requisitos potenciales de la tierra y las emisiones relacionadas con el cambio de uso de la tierra de la energía solar. ciencia Rep. 11, 2907 (2021).
Artículo PubMed PubMed Central Google Académico
Ottinger, M. & Kuenzer, C. Datos de radar de apertura sintética de banda L transportados por el espacio para análisis geocientíficos en aplicaciones terrestres costeras: una revisión. Sensor remoto 12, 2228 (2020).
Artículo Google Académico
Descargar referencias
Este trabajo fue apoyado financieramente por Rhodes Trust.
Departamento de Ciencias de la Ingeniería, Universidad de Oxford, Oxford, Reino Unido
Nicholas Salmon & René Bañares-Alcántara
También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar
También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar
Ambos autores contribuyeron a la conceptualización de la investigación. NS realizó el análisis y dirigió la redacción del manuscrito. RB-A. proporcionó información y ayudó a escribir el manuscrito.
Correspondence to René Bañares-Alcántara.
Los autores declaran no tener conflictos de intereses.
Nota del editor Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.
Springer Nature o su licenciante (p. ej., una sociedad u otro socio) posee los derechos exclusivos de este artículo en virtud de un acuerdo de publicación con los autores u otros titulares de derechos; el autoarchivo del autor de la versión manuscrita aceptada de este artículo se rige únicamente por los términos de dicho acuerdo de publicación y la ley aplicable.
Reimpresiones y permisos
Salmon, N., Bañares-Alcántara, R. Síntesis de amoníaco verde en alta mar. Nat. Sintetizador (2023). https://doi.org/10.1038/s44160-023-00309-3
Descargar cita
Recibido: 06 noviembre 2022
Aceptado: 31 de marzo de 2023
Publicado: 01 junio 2023
DOI: https://doi.org/10.1038/s44160-023-00309-3
Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:
Lo sentimos, un enlace para compartir no está disponible actualmente para este artículo.
Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenido Springer Nature SharedIt