Ammoniak – Treibstoff der Zukunft?

DISCLAIMER: Die hier aufgeführten Ansichten sind Ausdruck der Meinung des Verfassers, nicht die von EURACTIV Media network.

Stakeholder Opinion

Ammoniak wird immer noch als kaum mehr als eine wichtige Chemikalie für Düngemittel angesehen. [Shutterstock]

Ähnlich wie Wasserstoff könnte Ammoniak eine Schlüsselrolle bei der Entkarbonisierung der europäischen Schwerindustrie und des Verkehrs spielen. Warum schafft der Stoff es eigentlich nicht auf die gleiche Weise in die Schlagzeilen?

Kazuhiro Morita ist Vorstandsmitglied und Executive Vice President sowie CTO von Mitsubishi Heavy Industries Engineering.

Im Kampf um das Erreichen des Netto-Null-Ziels bis 2050 ist eines klar geworden: Es gibt nicht die eine Lösung, um uns dorthin zu bringen. Unsere besten Chancen liegen in der schnellen Umsetzung einer Mischung aus CO2-freien und kohlenstoffarmen Technologien sowie Brennstoffen. Neben den erneuerbaren Energien, der Kohlenstoffabscheidung, der Wasserstofftechnologie und vielen anderen hat sich ein Kandidat bisher weitgehend der öffentlichen Wahrnehmung entzogen: Ammoniak.

Ammoniak verbrennt CO2-frei und ist eine weit verbreitete Chemikalie. Als Brennstoff kann es eine Kreislaufwirtschaft ermöglichen, in der es gelagert, transportiert, verwendet und in seine Bestandteile Stickstoff und Wasserstoff zurückverwandelt werden kann.

Doch während die Beliebtheit von Wasserstoff als sauberer Brennstoff, der für das Erreichen von Netto-Null-Emissionen unerlässlich ist, in ganz Europa zunimmt, wird Ammoniak immer noch als kaum mehr als eine wichtige Chemikalie für Düngemittel angesehen.

Das muss sich ändern. Denn sowohl Wasserstoff als auch Ammoniak werden erforderlich sein, wenn Europa die Schwerindustrie und den Verkehr erfolgreich dekarbonisieren will.

Ammoniak und sein Versprechen

Ammoniak könnte bei der Entkarbonisierung auf vielfältige Weise helfen.

Es wird in der Regel durch katalytische Dampfreformierung aus fossilen Brennstoffen hergestellt und verursacht etwa ein Prozent der weltweiten CO2-Emissionen. Es kann aber auch durch die Kombination von Stickstoff mit Wasserstoff synthetisiert werden, wobei letzterer CO2-frei mit erneuerbarer Elektrizität erzeugt werden kann.

Durch die Kommerzialisierung dieser erneuerbaren Produktion von Ammoniak würde der erste Sektor, der von der daraus resultierenden Dekarbonisierung profitiert, die Düngemittelindustrie selbst sein – und mit ihr die Lieferkette der Nahrungsmittelproduktion.

Doch Ammoniak kann sich auch als Brennstoff behaupten: Es verbrennt nicht nur CO2-frei wie Wasserstoff, sondern hat auch eine höhere Energiedichte und ist leichter zu lagern und zu transportieren als Wasserstoff, da es keiner kryogenen Lagerung bedarf.

Ammoniak kann jedoch auch als Speichermittel für Wasserstoff dienen, wodurch dieser leichter über größere Entfernungen transportiert werden kann. In Japan gilt Ammoniak bereits als der rentabelste Träger für Wasserstoff.

Sowohl als eigenständiger Kraftstoff als auch als Trägermedium für Wasserstoff ist Ammoniak darüber hinaus ein effektiver Kandidat für den Einsatz in der Schifffahrtsindustrie. Es kann ausreichend Energie für Langstreckenreisen liefern – wobei zu bedenken ist, dass es immer noch ein größeres Volumen als das derzeit verwendete Schweröl (HFO) hat, was sich auf die Lagerfläche auf einem Schiff auswirken dürfte.

Und das Potenzial von Ammoniak geht über den Schwertransport hinaus. In seiner Rede auf einer von EURACTIV ausgerichteten virtuellen Konferenz sagte Tudor Constantinescu, Hauptberater der Generaldirektion Energie bei der Europäischen Kommission, kürzlich: „Nur drei große Tanks mit 20.000 Kubikmetern Ammoniak könnten so viel Energie speichern wie 1,8 Millionen stationäre Batterien in Haushalten.“

Kommende Herausforderungen

Wenn Ammoniak ein so hervorragender Brennstoff für die Energiewende ist, warum spricht man dann nicht in den gleichen lobenden Worten über ihn wie über Wasserstoff?

Eine Hauptsorge ist, dass Ammoniak giftig und entflammbar ist. Es gibt jedoch existierende Verfahren, wie beispielsweise Gaswäscher, um diesem Problem zu begegnen. Diese müssten lediglich außerhalb der Sektoren bekannt gemacht werden, die Ammoniak und seine Nebenprodukte bereits verwenden. Ammoniak produziert außerdem Stickoxide (NOx) – zu einer Zeit, in der die Internationale Seeschifffahrtsorganisation strengere Beschränkungen für solche Schadstoffe erlässt.

Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass die Herstellung von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse, die mit erneuerbarer Elektrizität erfolgt, im Vergleich zu den herkömmlichen fossilen Rohstoffen noch nicht in ausreichendem Umfang rentabel ist – und daher auch nicht die Produktion von grünem Ammoniak. Das meiste Ammoniak wird heute mit Erdgas hergestellt.

Der Ausbau der erneuerbaren Produktion von Ammoniak insgesamt und die Senkung der damit verbundenen Kosten – in Verbindung mit Wasserstoff – wird entscheidend sein, um diese Rentabilität zu erreichen und die Wettbewerbslücke gegenüber fossilen Brennstoffen zu schließen.

Während Initiativen zur Entwicklung der mit erneuerbaren Energien durchgeführten Ammoniakproduktion bereits im Gange sind, könnten andere Ansätze erforderlich sein, um die Lücke zu schließen, bis die Technologie ausgereift ist.

Die Rolle des Ammoniak bei der Dekarbonisierung stärken

Wie die Wasserstoffstrategie der EU sowie Japans globale Grünes-Ammoniak-Initiative zeigen, wird es für die Entwicklung des Marktes für CO2-freies Ammoniak entscheidend sein, als Zwischenschritt auch die kohlenstoffarme Syntheseproduktion zu entwickeln. Denn sollten politische Entscheidungsträger die Nachfrage nach Ammoniak ankurbeln, ist ein ausreichendes Angebot erforderlich, um diese Nachfrage zu befriedigen – während die Produktion von erneuerbarem Ammoniak zeitgleich ebenfalls zunimmt.

Der CO2-arme Ansatz kombiniert die traditionelle Ammoniaksynthese mit Erdgas mit der Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS). CCS stellt sicher, dass der Großteil des Kohlendioxids abgetrennt wird, bevor es in die Atmosphäre gelangt, und anschließend entweder gelagert oder als Ausgangsmaterial für synthetische Kraftstoffe und Chemikalien verwendet werden kann.

Auf diese Weise kann die Nachfrage angekurbelt und mit ausreichenden Vorräten gedeckt werden, bis erneuerbare Methoden ausgereift und wirtschaftlich tragfähig genug sind, um sich letztendlich komplett durchzusetzen.

Daneben muss Ammoniak als Speicher für regenerativen Strom und als Träger für Wasserstoff skalierbar entwickelt und seine Realisierbarkeit im Vergleich zu anderen Speichermöglichkeiten – wie kryogenem oder Druckwasserstoff oder organischen Wasserstoffverbindungen wie Methylcyclohexan (MCH) – bestimmt werden.

Und wie beim Wasserstoff müssen auch bei Ammoniak die Versorgungskette und die Infrastruktur über das hinaus entwickelt werden, was die Düngemittelindustrie bereits besitzt. Nur so ist die Technologie für potenzielle künftige Nutzer leicht zugänglich.

Um die notwendigen technischen Entwicklungen voranzutreiben, ist jetzt eine starke Regulierung zugunsten von grünem Ammoniak erforderlich – Regulierung und Technologie müssen sich parallel entwickeln. Und wie immer muss Europa versuchen, seine Aktivitäten in einen internationalen Kontext einzubetten und mit allen Beteiligten zusammenzuarbeiten, um die Marktreife von Ammoniak zu beschleunigen.

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