研究称小型氨装置可缩短化肥供应链
对13000种情景的分析显示,在可再生电力成本较低的地区,模块化氨装置可与大型集中式工厂竞争。其成本和排放水平主要取决于选址、电力来源及电解槽价格。
模块化生产挑战集中式模式
据Pravda.Ru报道,保罗·谢勒研究所的研究表明,在低成本可再生电力供应充足的地区,小型模块化氨装置可能成为大型化工综合体的有力替代方案。研究人员分析了13000种情景,评估装置规模、选址和供电方式对氨生产成本及排放的影响。
传统氨产能集中在大型工厂,而这些工厂往往远离农场和化肥用户。集中生产具有规模经济,但产品可能需要运输数千公里。霍尔木兹海峡等主要航线或欧洲港口发生中断,可能推高化肥成本,并进一步传导至食品价格。在消费地附近建设装置,可降低对长途运输的依赖,并为农业市场提供更稳定的本地原料来源。
研究第一作者Tom Thurlow表示,分散式工厂可以缩短供应链、减少温室气体排放并提高化肥供应稳定性。但小型装置不会自动获得成本或低碳优势,选址和电力来源才是决定性因素。
电力决定成本与排放
传统氨厂以天然气制取氢气,再将氢气与氮气结合。Pravda.Ru称,传统氨合成占全球二氧化碳排放量的2%。替代方案从空气中分离氮气,并通过电解水制氢。紧凑型装置还可在较低压力下运行,更容易接入本地能源系统。
如果电解槽使用高碳电力,减排优势就会消失。在煤电占主导的地区,电制氨对大气的影响可能高于天然气制氨。Pravda.Ru以波兰和南非为例,说明电力结构可能削弱其环保价值。相反,富余的风电和光伏发电可以提供低成本电力,并将原本可能被限发的能源用于生产氨。
宏观经济学家Artem Loginov对Pravda.Ru表示,氨是消纳富余可再生能源的合理途径。交通运输往往可以直接电气化,但化工生产离不开氢;本地合成还可降低物流加价风险。
竞争力具有明显地域差异
瑞士、中国和荷兰因资金成本相对有利、能源结构较清洁,被列为较早采用该技术的候选市场。Pravda.Ru还称,在中国和欧洲部分能够获得廉价可再生电力的地区,电解制氨价格已可与市场价格相当。但在多数地区,可再生路线仍高于传统生产成本。
金融分析师Nikita Volkov对该媒体表示,电解槽成本进一步下降有望改善小型工厂的经济性,并增强农业抵御外部冲击的能力。公共政策同样关键,特别是影响电力供应和投资成本的脱碳激励措施。
对化肥市场的影响
模块化生产不会在所有地区取代大型氨综合体。它更可能在依赖化肥进口、运输距离较长或化石燃料价格波动带来额外成本的市场补充分散式产能。农户和本地加工企业可获得更稳定的供应,而现有生产商和贸易商将面对靠近需求端的新竞争者。
这项技术能否商业化,取决于本地条件,而不是统一的全球结论。廉价低碳电力、融资条件和合适的运行环境,必须足以抵消传统大型工厂的规模优势。在这些条件同时具备时,紧凑型装置可能改变化肥采购方式并降低物流风险。若电价高昂或煤电占比较高,天然气制氨仍将保持成本和排放优势。