Grünes Ammoniak für den Klimaschutz

18.10.2022

Grünes Ammoniak gewinnt in der Debatte um PtX-Importe und Klimaschutz mehr und mehr an Bedeutung. Mit gutem Grund, ist der Aufwand für Erzeugung und Transport der chemischen Verbindung doch relativ gering. Das Fraunhofer IEE in Kassel hat daher nun seinen globalen PtX-Atlas erweitert:

Der PtX-Atlas liefert jetzt auch Daten zu den Produktionspotenzialen von grünem Ammoniak in 97 Ländern und Gebieten weltweit. Auch die jeweiligen Erzeugungs- und Transportkosten stellt er dar. Der online frei zugängliche PtX-Atlas zeigt, wo in der Welt welche Mengen an grünem Wasserstoff und anderen PtX-Energieträgern zu welchen Kosten hergestellt und nach Europa exportiert werden können.

Mit der Erweiterung des PtX-Atlas haben die Kasseler Fraunhofer-Forscher die Detailanalysen von nahezu 600 Standorten um die Modell­ergebnisse zu grünem Ammon­iak ergänzt. »Unsere Analysen geben einen langfristig orientierten Ausblick auf die ­Importmöglichkeiten von ­grü­nem, also mit erneuer­baren Ener­gien erzeugtem Ammoniak«, sagt Projektleiter Maximilian Pfennig vom Fraun­hofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE. »So macht der PtX-Atlas deutlich, an ­welchen Standorten weltweit es sinnvoll ist, aus dem mit erneuerbarem Strom erzeugten Wasserstoff in einer weiteren Wandlungsstufe grünes Ammoniak für den Export nach Europa zu erzeugen – und wo andere PtX-Energieträger Vorteile haben.«

Dabei geht aus den Analysen für das Szenario-Jahr 2050 hervor, dass die Gesamtkosten von Ammoniak in vielen Fällen unter denen von E-Fuels, Me­thanol sowie Flüssigmethan und -wasserstoff liegen. »Damit kann grünes Ammoniak als ­Importprodukt und Alternative zu fossilen Energieträgern einen zentralen Beitrag zur Defossilisierung der Energie- und Rohstoffmärkte in Europa leisten«, erklärt Pfennig.

Die Erweiterung des PtX­Atlasses um grünes Ammoniak ist vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen des Projekts »DeV-KopSys 2 – Robuste Wege zur Erreichbarkeit der Klimaziele des Verkehrs in Rückkopplung mit dem Energiesystem« im Programm »Erneuerbar Mobil« finanziell gefördert worden.

Ammoniak: Grundstoff und Energieträger

Ammoniak lässt sich entweder direkt nutzen, etwa für die Produktion von Düngemitteln und Chemikalien, oder als Energieträger für Wasserstoff verwenden. Die Stickstoff-Wasserstoff-Verbindung wird im sog. Haber-Bosch-Verfahren hergestellt. Stammt der eingesetzte Wasserstoff aus einer Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Quellen, darf das Ammoniak das Label »grün« tragen – es ist weitestgehend klimaneutral.

Anders als Wasserstoff lässt sich Ammoniak ohne größeren Energieaufwand verflüssigen und speichern. Damit kann man es gut transportieren. Da Ammoniak ein etabliertes Produkt im Rohstoffmarkt ist, existieren bereits globale Infrastrukturen für das Speichern und Transportieren, etwa darauf ausgelegte Tankschiffe.

Gegenüber flüssigen PtX­Kohlenwasserstoffen wie E­Fuels, Methan und Methanol hat grünes Ammoniak wiederum den Vorteil, dass für dessen Produktion kein Kohlen­dioxid erforderlich ist. Der benötigte Stickstoff lässt sich ohne größeren Aufwand aus der Umgebungsluft gewinnen, wo er in großen Mengen verfügbar ist.

Betrachtet man allein die Produktion von grünem Ammoniak, ist Chile den Analysen zufolge mit Kosten von 67 €/MWh der weltweit günstigste Standort. Im globalen Mittel liegen sie bei 92 €/MWh. Damit ist Ammoniak in der Erzeugung etwa 21 % günstiger als E-Fuels und Methanol. Im Vergleich zu Flüssigwasserstoff verursacht die Produktion von Ammoniak allerdings 5 % höhere Kosten.

Der Vorteil von Flüssigwasserstoff schwindet jedoch, wenn man den Transport berücksichtigt: Da für weite Strecken speziell ausgerüstete Schiffe eingesetzt werden müssen, ist die Beförderung auf dem Seeweg sehr teuer. »Flüssigwasserstoff ist gegenüber Ammoniak in vielen Fällen nur dann konkurrenzfähig, wenn das Ammoniak nicht direkt genutzt wird, sondern in Europa aufwendig in Wasserstoff umgewandelt werden muss«, fasst Projektleiter Pfennig zusammen.

Auch im Vergleich mit E-Fuels, Methanol und Flüssigmethan sind die Importkosten von Ammoniak günstiger, zeigt der erweiterte PtX-Atlas. Beim Import aus nahegelegenen Regionen wie etwa Marokko liegen die Kosten um etwa 18 % niedriger, bei weiter entfernten Ländern wie Australien sind es immerhin noch 7 %.