A Conceptual Analysis of Ammonia as a Sustainable Fuel
2025 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
Ammonia is increasingly recognised as a promising low-carbon fuel, offering potential applications in combustion engines, turbines, and power generation systems. Its high energy density and carbon-free emission profile make it an attractive alternative for decarbonising the transportation and energy sectors. However, challenges related to its combustion behaviour, storage requirements, and economic feasibility pose significant barriers to widespread adoption. This study presents a comprehensive assessment of ammonia as a fuel through a systematic review of peer-reviewed literature, experimental studies, technical reports, and industry publications. Key parameters, including engine performance, and production and storage cost, were analysed. The results indicate that ammonia provides significant environmental benefits and competitive energy performance under optimised conditions, but faces limitations such as low flame speed, narrow flammability limits, and infrastructure challenges. Discussions highlight strategies to overcome these barriers, including co-fueling with hydrogen or conventional fuels, advanced combustion control, and cost-effective storage solutions. Overall, the study demonstrates that ammonia holds substantial potential as a sustainable fuel, but successful implementation requires integrated technological, economic, and infrastructural approaches. These findings provide critical guidance for researchers, policymakers, and industry stakeholders seeking to advance ammonia-based energy solutions.
Abstract [sv]
Ammoniak erkänns alltmer som ett lovande lågutsläppsbränsle med potentiella tillämpningar i förbränningsmotorer, turbiner och kraftgenereringssystem. Dess höga energitäthet och koldioxidfria utsläppsprofil gör det till ett attraktivt alternativ för att minska koldioxidutsläpp inom transport- och energisektorerna. Samtidigt utgör utmaningar kopplade till dess förbränningsegenskaper, lagringskrav och ekonomiska genomförbarhet betydande hinder för bredare adoption. Denna studie presenterar en omfattande bedömning av ammoniak som bränsle genom en systematisk granskning av vetenskapliga artiklar, experimentella studier, tekniska rapporter och branschpublikationer. Nyckelparametrar, inklusive motoreffektivitet samt produktions- och lagringskostnader analyserades. Resultaten visar att ammoniak erbjuder betydande miljöfördelar och konkurrenskraftig energiprestanda under optimerade förhållanden, men har begränsningar såsom låg flamshastighet, smala brännbarhetsgränser och infrastrukturella utmaningar. Diskussionen lyfter strategier för att övervinna dessa hinder, inklusive samförbränning med väte eller konventionella bränslen, avancerad förbränningskontroll och kostnadseffektiva lagringslösningar. Sammantaget visar studien att ammoniak har stor potential som hållbart bränsle, men att framgångsrik implementering kräver integrerade teknologiska, ekonomiska och infrastrukturella åtgärder. Dessa resultat ger värdefull vägledning för forskare, beslutsfattare och industraktörer som vill främja utvecklingen av ammoniakbaserade energilösningar
Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 67
Series
TRITA-ITM-EX ; 2025:529
Keywords [en]
ammonia fuel, combustion properties, sustainable energy, economic feasibility, low-carbon fuel
Keywords [sv]
ammoniakbränsle, förbränningsegenskaper, hållbar energi, ekonomisk genomförbarhet, lågutsläppsbränsle
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-372224OAI: oai:DiVA.org:kth-372224DiVA, id: diva2:2010245
Subject / course
Thermal Engineering
Educational program
Degree of Master
Presentation
2025-09-05, 00:00
Supervisors
Examiners
2025-10-302025-10-302025-10-30Bibliographically approved