تتجه البشرية إلى التخلي عن الوقود الأحفوري والاعتماد على الطاقة المتجددة لمكافحة تغير المناخ. ولكننا نواجه تحديًا يتمثل في عدم استقرار المصادر المتجددة، فهي تتعرض للتغيير الموسمي ولا يمكنها توفير الطاقة عند الطلب، على عكس المصادر التقليدية مثل الفحم و مولدات الغاز التي تعمل بشكل مستقر على مدار السنة. وقد دفع هذا التحدي العلماء للبحث عن وسيلة لتخزين طاقة هائلة لمدة تتراوح ما بين الشهور والسنوات على مستوى شبكة للتوزيع. وأحد الحلول المقترحة هو استخدام فائض الطاقة المتجددة لإنتاج وقود خالٍ من الكربون، مثل الهيدروجين القادر على تخزين الطاقة الكهربائية في الروابط الكيميائية.

للأسف، قابلية الهيدروجين الشديدة للاشتعال تجعل من تخزينه ونقله عملية مكلفة وخطيرة. و في المقابل، يمثل استخدام الطاقة المتجددة لتصنيع الأمونيا (النشادر) بديلًا أكثر أمانًا. فهي مادة كيميائية خالية من الكربون، وتحتوي على نسبة عالية من الهيدروجين (١٧,٨٪ بالوزن) وتمتاز عن الهيدروجين في عدة نقاط. على سبيل المثال، يكلف تخزين الأمونيا لمدة ١٨٢يومًا مبلغ ٠,٥٤ دولار لكل كيلوغرام هيدروجين مقارنة بمبلغ ١٤,٩٥ دولار لكل كيلوغرام لتخزين الهيدروجين النقي. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي الأمونيا على كثافة طاقة حجمية أعلى (٧,١ مقابل ٢,٩ ميجا جول/لتر). أما البنية التحتية لتخزين وتوزيع الأمونيا فهي موجودة بالفعل، إذ يتم حاليًا إنتاج ونقل حوالي ١٨٠ مليون طن من الأمونيا سنويًا.

بناء على ذلك، تمتلك مادة الأمونيا العناصر التي تجعلها مرشحًا مثيرًا للإهتمام للتغلب على التحديات الحاسمة التي تواجه الانتقال العالمي للطاقة المتجددة والمستدامة. يستعرض هذا العمل بحثًا مهمًا حول استخدام الأمونيا في البنية التحتية المستقبلية للطاقة، ويقيم التحديات المرتبطة باستعمال طاقة الأمونيا وتوزيعها تجاريا على نطاق واسع.

يقدم العمل دراسة جدوى شاملة للأمونيا لتطبيقات تخزين الطاقة، من المنظور التقني والاقتصادي. يتضمن المنظور التقني مقارنة كفاءة الطاقة بين الأمونيا و مواد كيميائية أخرى لتخزين الطاقة مثل الهيدروجين والميثانول. بالإضافة إلى  مناقشة التحديات العملية للطرق المختلفة لتسخير الطاقة من الأمونيا، والتي يمكن تقسيمها إلى مجموعتين رئيسيتين: خلايا الوقود والاحتراق. وتتم أيضًا دراسة الخصائص الكيميائية وخصائص السلامة للأمونيا. أما المنظور الاقتصادي فاحتوى على تحليل إمكانات سوق الأمونيا في تخزين الطاقة ومقارنتها بتقنيات تخزين الطاقة الأخرى، بما في ذلك البطاريات وتخزين المياه المرتفع.

تمثل الأمونيا بالفعل حلًا واعدًا كأحد أكثر الأساليب الأقل تكلفة لتخزين الطاقة في إطار زمني يتراوح من شهور إلى سنوات. كما أن إنتاجها باستخدام الطاقة المتجددة لديه القدرة على الحد من انبعاثات الكربون، وتحسين أمن الطاقة وخفض تكاليفها. ومن منظور تقني واقتصادي، فإن سهولة تخزين الأمونيا ونقلها يجعلها مرشحًا جذابًا لتحقيق التوازن المتأرجح بين العرض والطلب للطاقة المتجددة.

على صعيد آخر، تعاني خلايا الوقود التي تسخر طاقة الأمونيا حاليًا من كثافات منخفضة للطاقة وحساسية شديدة تجاه دخول الملوثات للخلية. أما أنظمة الاحتراق بأمكانها أن توفر طاقة عالية لكنها تطلق أكاسيد النيتروجين الضارة، والتي لا تتوافق مع المعايير البيئية. ومن ثم،  تُركز الأبحاث على تطوير خلايا وقود الأمونيا وفهم كيمياء احتراقها للقضاء على إنتاج أكسيد النيتروجين،علها تفتح بابًا جديدًا لطاقة نظيفة.