Produkce amoniaku patří k průmyslovým chemickým procesům, které jsou v současnosti nejvíce náročné na energii. Amoniak je základní surovinou pro výrobu hnojiv a podílí se na obživě miliard lidí, ale za jeho výrobu platíme vysokou cenu v zátěži klimatu.
Američtí odborníci se tuto nepříznivou situaci snaží změnit s využitím malých modulárních reaktorů. Takové reaktory by mohly pohánět budoucí továrny na amoniak, které by nevypouštěly do atmosféry uhlík.
Výroba amoniaku v dnešní době spotřebuje více než 40 procent globální produkce vodíku, která je sama o sobě náročná. Hnojiva, jako například močovina nebo dusičnan amonný, přitom spolknou téměř 80 procent vyrobeného amoniaku. Z toho vyplývá, že výroba hnojiv je zatížená ohromnými emisemi.
Současné metody výroby amoniaku, spoléhající se na parní reformování zemního plynu, kterým se získává vodík, mají na svědomí asi 2 procenta využívání globální fosilní energie a zhruba 1,2 procenta emisí oxidu uhličitého. Poptávka určitě poroste, což ještě zvyšuje tlak na úsilí o dekarbonizaci tohoto odvětví.
Řešením by se mohly stát malé modulární jaderné reaktory. Nepodléhají výkyvům počasí a mohly by být umístěné poblíž továren na amoniak, což by zjednodušilo infrastrukturu. Navíc mohou dodávat energii nejen pro finální výrobu amoniaku, ale také pro výrobu vodíku a dusíku pro syntézu amoniaku, což by dále zjednodušilo výrobu a snížilo náklady.
Nový projekt Utah State University s podporou programu Nuclear Energy University Program (NEUP) ministerstva energetiky zahrnuje vývoj dvou designů pro dekarbonizované továrny na amoniak. Jeden z nich využívá sladkou vodu jako surovinu pro výrobu vodíku, druhý slanou či brakickou vodu s nezbytným odsolováním. Oba designy využívají malé modulární reaktory společnosti NuScale s 250 MW termálním a 77 MW elektrickým výkonem.
Pro výrobu vodíku v projektu předpokládají vysokoteplotní parní elektrolýzu. Tento přístup snižuje spotřebu elektřiny, protože využívá teplo z reaktoru pro tvorbu páry. K této elektrolýze ještě připojují teplo z exotermního Haber-Boschova procesu, tedy finální výroby amoniaku, což dále snižuje náklady na energii. Vývoj designů je v plném proudu. Pokud se osvědčí, možná se v budoucnu dočkáme jaderné výroby amoniaku.
Video: NuScale Power and Doosan Enerbility Commence Production Forgings of First NuScale Power Modules™
Green Ammonia: Revolutionizing Fertilizer Production | InnoVision Tech
Literatura
Malé modulární reaktory slibují ekonomickou produkci vodíku
Autor: Stanislav Mihulka (16.12.2020)
Americká agentura NRC dala zelenou prvnímu malému modulárnímu reaktoru
Autor: Stanislav Mihulka (01.08.2022)
První elektrárna s malým jaderným reaktorem v USA bohužel nevznikne
Autor: Stanislav Mihulka (09.11.2023)
Jaké malé modulární reaktory se budou v Česku budovat?
Autor: Vladimír Wagner (12.09.2024)
Diskuze:
Už se jim podařilo vyřešit problém nutnosti více obohaceného uranu pro menší aktivní zónu?
Martin Novák2,2025-09-18 09:04:22
Problém je ten že čím menší je aktivní zóna tím víc musí být obohacené palivo. Proto SSSR používal na družicích reaktory s bombovým uranem. V podstatě nejmenší možný reaktor je atomová bomba.
Zdá se že zatím to řeší tím že nedělají malé reaktory, 300MW není malý reaktor.
Víc menších reaktorů s víc obohaceným uranem bude vyrábět energii dražší než větší reaktor s méně obohaceným uranem. Nehledě k tomu že stavba, bezpečnost a logistika bude také dražší pro stejný výkon. Poláci plánují 24 "malých" 300MW reaktorů místo 6 velkých. Nejspíš jenom proto že bez slova "malý" by jim EU ty reaktory nepovolila.
Re: Už se jim podařilo vyřešit problém nutnosti více obohaceného uranu pro menší aktivní zónu?
D@1imi1 Hrušk@,2025-09-18 09:42:49
Dolní hranice reaktorů, které se dnes staví či plánují stavět, je zhruba 1000 MW, proti tomu 300 MW reaktor malý je. I proti letitým VVER-440, i když ty už jsou velikostí podobnější. I moderní uhelné bloky mívají výkon větší (třeba blok 6. elektrárny Ledvice má 660 MW).
300 MWe znamená zhruba 900 MWt. To je použitelné jako teplárna pro větší krajské město. Např. Ústí nad Labem s necelými 100 tisíci obyvatel zásobuje teplárna Trmice s tepelným výkonem 469 MW.
Re: Už se jim podařilo vyřešit problém nutnosti více obohaceného uranu pro menší aktivní zónu?
Emil Novák,2025-09-18 10:48:10
1) Malý modulární reaktor nutně neznamená malou aktivní zónu, u SMR obvykle není o tolik menší, jak by odpovídalo nižšímu výkonu reaktoru.
2) Menší aktivní zóna nemusí nutně znamenat více obohacené palivo, např. právě NuScale počítá s běžným obohacením do 5 %, dá se to kompenzovat buď nižším výkonem (hustotou výkonu) nebo kratší palivovou kampaní. Zde je pro představu hezký nástroj, kde si můžete nastavit rozměry aktivní zóny, obohacení a výkon reaktoru, nástroj ukáže, jak dlouho se s takovou konfigurací dá efektivně provozovat: https://whatisnuclear.com/neutronics-scoping-tool.html
Prostě zdroj energie...
Martin Prokš,2025-09-18 09:03:54
Dobrý den,
Jaderný reaktor (malý, velký, chytrý, olovem nebo solemi chlazený a já nevím jaký ještě) je prostě zdroj energie. Řiditelný zdroj významného výkonu s minimem odpadu.
K čemu se vyrobená energie ve formě tepla dále použije, je prostě věcí využití. Pára na turbínu a elektřina? Pára pro turbínu a mechanickou práci na propuslní systém ponorky či lodě? Pára pro chemické procesy? Pára pro vytápění? Cokoli?
Rozhodně souhlasím s větou: [citace]Multimiliardy, které teď platíme na OZE, by měly jít na vývoj štěpných a fúzních reaktorů."[konec citace]
Ale nesouhlasím s větou pana [citace]D@1imi1 Hrušk@,2025-09-18 08:40:22 "Dunkelflaute" jsou jen malou část roku, to by ten požadavek 4000 hodin ročně ovlivnilo jen málo.[konec citace]
Koukněte se na třeba na web který provozuje Fraunhofer institute energy-charts o Německu. Nacvakejte si tam celý zdrojový mix + spotřebu + import/export.
https://www.energy-charts.info/charts/power/chart.htm?l=en&c=DE&source=total&legendItems=0wiw3w1&week=37
A koukněte se po týdnech. Fialová jsou importy. Tam uvidíte, že DunkelFlaute je po dobu více jak půl roku od večera do rána. KalteDunkelFlaute je jen pár hodin/dní v roce. Je jen pár týdnů v roce, kdy Němci jsou přebytkoví - a pak mají opačný problém, kam ty kvanta zbytečné energie udat.
Re: Prostě zdroj energie...
D@1imi1 Hrušk@,2025-09-18 10:31:38
Děkuji za odkaz. Takovou fabriku by samozřejmě mělo smysl stavět pouze v místech, kde jsou optimální větrné podmínky, což jsem zmiňoval. Většina území Německa takové podmínky nemá a tu pilotní fabriku postavili v Dánsku, které má podmínky lepší. Třeba ve Španělsku to je nejspíš ještě lepší. 4000 hodin je pouze 46 % času v roce. Kdyby se povedlo technologii elektrolýzy dále zlevnit, stačilo by ještě méně času v roce.
Já bych do toho svoje prostředky investovat nechtěl, ale je spousta lidí, kteří občasným OZE* fandí, tak ať se realizují někde, kde to nepůsobí samé škody a má to alespoň teoretickou šanci být přinosné a ne Perpetuum Subsidiatum.
* jsou i stabilní OZE, např. voda či zemské teplo
Re: Re: Prostě zdroj energie...
F M,2025-09-20 13:48:19
Pozitivní je, že se konečně alespoň řeší stabilita dodávky/zdroje.
Ovšem je to další, žrout elektřiny. Nevyznám se v tom, ale teď se tak bude využívat spousta chemické energie, nevím jak to nakonec dopadne v součtu po započtení všeho, tedy jaký bude skutečný rozdíl dopadu obou alternativních řetězců na jednotku produkce.
Důležité je nepřehlédnout tu část, že OZE nemusí dávat smysl ani u toho amoniaku a pokud ano tak to může být jen lokálně. Pan Hrušk@ to píše, ale myslím, že dost lidí by to v rámci zápalu nezaregistrovalo, tak to radši zopakuju.
Otázka, o kolik (kolika násobně) se tato výroba prodraží, tedy ta hnojiva. Mimochodem je tam to 1,2% produkce CO2 (dle nich) vzhledem k důležitosti dostupnosti potravin bych zdražení více než o jednotlivá procenta viděl nerad. Tedy ještě neradi by jej viděli lidé v chudších zemích.
Dotace a jejich vliv, vlivné skupiny a jednotlivci by měli být jedním z hlavních témat EU.
Bonusově, už jsem to tu psal, ony ty různé skupiny zelené energie na sebe navzájem napráskají docela dost informací. Zde jsme se dozvěděli, že stabilní zdroj no řekněme je nečekaně - stabilní a z toho se dá s trochou myšlení vydedukovat, že ty intermitentní budou no - intermitentní. Nedávno u geotermální udávali nedostatek plochy na zeměkouli pro větrníky a soláry. U studie k větrníkům přišli na to, že energie z fve je nejdražší a ještě o hodně hůř vychází ta z budov. Asi už si to budu poznamenávat, v podstatě se z tady těch kraťoučkých kousků, v podstatě jediná solidní informace článku, dá poskládat celkový reálný obraz.
Voda jako stabilní zdroj je dobrá, ale má omezení v dostupnosti. Nevím jak by ta energie vyšla cenově pokud by se to stavělo dnes (bez úlev jako eko zdroj). Švédsko jí má tolik, že ji vesele exportuje. Slovákům také hodně přispívá do mixu.
A občasné zdroje pořád nic?
D@1imi1 Hrušk@,2025-09-17 23:15:19
Děkuji za dobrý článek.
Při této příležitosti připomenu, že výroba amoniaku si přímo říká o využití občasné elektřiny z OZE, protože na rozdíl od elektřiny či vodíku ho lze relativně dobře skladovat a není tudíž takový problém, když se ho většina vyrobí v létě a několik týdnů v roce se nevyrobí vůbec nic.
Pokud se OZE bez dotací neprosadí ani na tu výrobu amoniaku, v elektrické soustavě už tuplem nemají co pohledávat. A pokud se vodík vyrobený z OZE nepoužívá ani jako surovina pro výrobu amoniaku, už tuplem nemá smysl ho přimíchávat do zemního plynu, používat ho jako palivo ve vozidlech nebo nedej bože v letadlech.
Multimiliardy, které teď platíme na OZE, by měly jít na vývoj štěpných a fúzních reaktorů.
Re: A občasné zdroje pořád nic?
Kamil Kubu,2025-09-18 07:28:45
Problémem zapojení OZE do výroby amoniaku není až tak sezónnost jejich výkonnosti, jako stále drahá technologie elektrolýzy vody. Podle Fraunhoferů musí být elektrolyzér v kontinuálním provozu alespoň 4000 hodin ročně aby se cenou vodíku alespoň na dohled přiblížil oblasti zájmu. I při sezónním provozu by to vyžadovalo baterky alespoň na denní bázi ukládání přebytků pro noční provoz, což významně prodražuje celé řešení. Nehledě na nechvalně známé "dunkelflaute", které by vyžadovalo ještě větší záložní kapacitu. Přímé napájení výroby amoniaku z lokálního OZE zdroje je tedy více než diskutabilní. V okamžiku, kdy takovou výrobu napojím do sítě, tak už v žádném případě není možné hovořit o 100% využití OZE s výjimkou takových zemí jako je třeba Norsko, kde snad ani jinou než obnovitelnou energii nemají.
Ale s vaším závěrem rozhodně souhlasím. Peníze nacpané za posledních 15-20 let do OZE jsou zmařené investice, které by přinesly daleko větší užitek při investici do rozvoje jaderné energetiky. Za ty peníze jsme mohli v Evropě mít bezemisní zdroje produkující spolehlivě daleko větší množství energie, než všechny panely a větráky dohromady.
Re: Re: A občasné zdroje pořád nic?
D@1imi1 Hrušk@,2025-09-18 08:40:22
"Dunkelflaute" jsou jen malou část roku, to by ten požadavek 4000 hodin ročně ovlivnilo jen málo. Nicméně tady platí pořád to stejné - pokud se nevyplatí OZE používat na elektrolýzu vody ani tam, kde je vodík nezbytný jako chemická surovina, už tuplem se nevyplatí jím nahrazovat zemní plyn apod., když o kus dál parním reformováním ze zemního plynu naopak ten vodík vyrábějí.
Jinak amoniak lze relativně snadno nejen skladovat, ale i převážet. Takže se může výroba soustředit v místech, kde třeba většinu roku fouká vítr. Pokud ani takto nebudou občasné zdroje dávat ekonomicky smysl, už by se měly konečně opustit jako slepá vývojová větev energetiky. Ale ještě bych nad tím nelámal hůl zcela. Před rokem tu byl článek o pilotní fabrice na výrobu "zeleného" amoniaku v Dánsku. Třeba kdyby se to vyladilo a naškálovalo, nakonec by to nějak ekonomicky vyšlo i bez štědrých dotací. Ale dokud (pokud) OZE nezačnou dávat smysl alespoň v tomto odvětví, do klasické energetiky nepatří už vůbec nebo jen velmi okrajově ve specifických případech.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
