Looking for suitable chemical energy vector
この役割を果たす有望な候補はアンモニアです。アンモニア分子は1つの窒素原子と3つの水素原子からなります（比較して、メタン分子は1つの炭素原子と4つの水素原子を有します）。 アンモニアは、再生可能エネルギーを使って、水と空気という豊富にある原材料から合成することができます。
Ammonia, NH3
地球の大気はおよそ78パーセントが窒素で、これは空気から容易に分離することができます。 水素は水から電気分解という方法で得ることができる。 水素と窒素ができたら、ハーバーボッシュ法と呼ばれる業界標準の反応によってアンモニアを生産することができる。
アンモニアの生産量はすでに年間 1 億 8000 万トンで、800 億ユーロに相当します。
アンモニア (正しい化学名を付けると NH3) は、すでに重要な化学物質になっています。 現在、このアンモニアの 80% 以上が肥料産業で使用されていますが、エネルギー転換の中で、他にもはるかに広い用途があります。 液化石油ガス（LPG）と同様の貯蔵特性を持ち、常圧では摂氏-33度、常温では10気圧程度で液化する。
アンモニアは農業用肥料として世界中で大量に生産されていますが、現在は天然ガスやその他の化石燃料を使用して、水素原料と合成プロセスの動力源の両方を供給しています。
Green Hydrogen boosts ammonia’s potential
今日のアンモニアの産業利用にとって費用対効果が高い一方で、化石原料やエネルギー源の使用により、アンモニアはまだエネルギー ベクトルとしての役割を果たしていませんでしたが、現在それが変化しつつあります。
Siemens Green Ammonia Demonstrator
英国のラザフォード・アップルトン研究所にある Siemens Green Ammonia Demonstrator には、アンモニアエネルギーサイクルを完全に実証するためのすべてのテクノロジーが結集されています。 グリーン水素は、13キロワット（kW）の電気分解機を使用して製造され、毎時2.4立方メートル（Nm3/hr）の水素を発生させます。 窒素は7kWの空気分離装置で、圧力スイング吸収法の原理を利用して9Nm3/hrの窒素を生成します。
水素と窒素は、特注のハーバーボッシュ合成装置でアンモニアを生産するために結合され、1日に30kgのアンモニアを生産することができます。 アンモニアは350kgのタンクに液体として貯蔵され、30kWのレシプロ式火花点火発電機で発電されます。
デモ機の目的は、このプロセスを使用して従来の用途のアンモニア生産による排出を劇的に削減できるだけでなく、アンモニアが実用的な水素エネルギーのベクトルになり、再生可能エネルギーを大規模に貯蔵してエネルギーシステム全体の二酸化炭素排出をさらに削減できることを示すことにあります。
Scale-up technology is already tried and tested
アンモニアの特別な利点は、エネルギー ベクトルとして展開するために必要な技術が、必要な規模ですでに存在していることです：窒素を生産する産業用空気分離プロセスは日常的に行われており、水の電気分解は蒸気メタン改質がより安価な水素源となるまで工業ベースで行われてきました。 1918年にフリッツ・ハーバーが元素からのアンモニア合成でノーベル賞を受賞し、カール・ボッシュはこれを工業規模のプロセスに発展させた功績が認められ、1931年にノーベル賞を受賞しました。 電池は重要な役割を果たしますが、1 つの欠点は、電池によるストレージ コストが直線的であることです。 必要な電力を供給するためにガスタービンを選択し、次にそのエンジンをどれだけの時間稼働させるかで、必要なタンクの大きさが決まります。
The future for ammonia
大量のエネルギーを貯蔵するために、化学燃料はエネルギー密度が高く、便利な媒体を提供します。 しかし、その燃料を燃やすと二酸化炭素が排出されるという問題がある。 アンモニアは、炭化水素燃料を炭素を含まないものに置き換えるという難題を解決すると同時に、水素の大量貯蔵と流通という課題も克服することができる、と考えることができます。 アンモニアの魅力は、今日、非常に確立されたアンモニア産業があることです。
未来のエネルギーシステムについて多くの研究が行われていますが、これらは有用で有益ですが、システムを構築してテストし、それを展開する際の現実の問題について学ぶ必要がある時期がやってきます。 グリーン・エネルギーのベクトルとしてのアンモニアにとって、その時が今なのだと思います。