Ammoniak, eine Chemikalie, die traditionell in der Düngemittelindustrie verwendet wird, tritt nun auch in den Bereich der Energie ein, um Wasserstoff zu speichern und zu transportieren, oder als eigenständiger alternativer Transportkraftstoff.
Grüner Wasserstoff ist zu einem Schlüsselelement der EU- Pläne geworden, bis Mitte des Jahrhunderts Netto-Null-Emissionen zu erreichen . Bei der Elektrolyse kann Wasserstoff als Speicher für überschüssigen erneuerbaren Strom verwendet werden, der von Windkraftanlagen und Sonnenkollektoren erzeugt wird und der dann in das Netz zurückgespeist werden kann, um das Stromnetz auszugleichen.
„Strom macht jetzt nur noch 23% unseres Endenergieverbrauchs aus“, sagte Tudor Constantinescu, Hauptberater der Europäischen Kommission für Energiefragen, während einer von EURACTIV am Donnerstag (10. September) organisierten Online-Veranstaltung .
Und obwohl erwartet wird, dass sauberer Strom bis 2050 über 50% des Energiemixes wächst, „wird immer noch etwa die Hälfte des Endenergieverbrauchs in Form von gasförmigen und flüssigen Brennstoffen anfallen, und es ist wichtig, diese ebenfalls zu entkohlen“, betonte er .
Aus diesem Grund wird erwartet, dass aus Wasserstoff gewonnene Kraftstoffe in einer vollständig dekarbonisierten Wirtschaft eine „sehr wichtige Rolle“ spielen, betonte Constantinescu.
"Und Ammoniak ist definitiv einer von ihnen", sagte er.
Maersk betrachtet Ammoniak als sauberen maritimen Treibstoff
Ammoniak (NH3), eine chemische Verbindung aus Wasserstoff und Stickstoff, hat mehrere Eigenschaften, die es für bestimmte Anwendungen zu einer attraktiven Alternative zu reinem Wasserstoff machen, so die Redner auf der Veranstaltung.
Zunächst verflüssigt sich Ammoniak bei „nur“ -33 ° C unter Umgebungsdruck im Vergleich zu -253 ° C für Wasserstoff, erklärte Jutta Paulus, eine deutsche grüne Gesetzgeberin, die im Umweltausschuss des Europäischen Parlaments sitzt.
Der Transport oder die Lagerung von Ammoniak kann daher bei weniger extremen Temperaturen oder Drücken erfolgen, als dies sonst für reinen Wasserstoff erforderlich wäre, was die Handhabung erleichtert. Darüber hinaus enthält ein Kubikmeter Ammoniak etwa 50% mehr Energie als der gleiche mit Wasserstoff gefüllte Raum.
In der Seeschifffahrt ist diese höhere „Energiedichte“ ein attraktives Merkmal, da der Platz an Bord begrenzt ist und das Auftanken auf halber Strecke keine Option ist.
Der dänische Schifffahrtsriese Maersk befasst sich mit grünem Ammoniak als sauberem Transporttreibstoff. Das Unternehmen plant, „vor 2030 ein kommerziell rentables Netto-Null-Schiff auf See zu haben“, was ein wichtiger Schritt auf dem Weg des Unternehmens sein wird, bis 2050 vollständig klimaneutral zu werden, sagte Berit Hinnemann, Senior Innovation Project Manager bei Maersk.
"Ammoniak als zukünftiger Schiffstreibstoff hat vielversprechende Perspektiven", sagte Hinnemann. "Es hat eine Energiedichte, die es zu einer realistischen Option für die Tiefseeschifffahrt macht", sagte sie auf der EURACTIV-Veranstaltung.
Eine der Hauptstärken von Ammoniak ist, dass es bereits von der Düngemittelindustrie in großem Maßstab weltweit hergestellt und transportiert wird, sagte Hinnemann. Eine erhebliche Steigerung der Produktion von grünem Wasserstoff sei jedoch erforderlich, bevor Schiffe mit Ammoniakantrieb eine wirtschaftlich tragfähige Alternative zu herkömmlichen Schiffskraftstoffen darstellen können, warnte sie.
"Die Verwendung von Ammoniak als Schiffstreibstoff als solcher erfordert die Erweiterung der gesamten Wertschöpfungskette - von der Produktion über den Transport und das Bunkern bis hin zu Entwicklungen bei Schiffen, Motoren, Kraftstoffsystemen sowie Sicherheitsaspekten und Zertifizierungen", sagte Hinnemann.
Eine weitere attraktive Anwendung von Ammoniak besteht darin, Wasserstoff für den Transport über große Entfernungen zu „transportieren“, obwohl dies einen zusätzlichen Umwandlungsschritt erfordert, um Ammoniak wieder in Wasserstoff umzuwandeln, wenn es sein Ziel erreicht.
Länder wie Australien und Japan prüfen derzeit Ammoniak, um große Mengen grünen Wasserstoffs nach Europa zu transportieren.
"Der Druck und die Temperatur, bei der wir Ammoniak halten müssen, machen es attraktiver, und die Energiedichte ist besser", erklärte Tudor Constantinescu, der Beamte der Kommission.
"In Entfernungen von mehr als 2.500 Kilometern wird es möglicherweise zum bevorzugten Energieträger für den Transport von Wasserstoff - sogar mehr als Pipelines", sagte er.
Die deutsche Industrie sieht massive Importe von "grünem Wasserstoff" aus Australien
Laut dem Branchenverband BDI, der bis 2050 jährliche Importe von 340 Terawattstunden (TW / h) ansieht, werden große Mengen synthetischer Kraftstoffe aus erneuerbaren Energien benötigt, um die deutsche Wirtschaft vollständig zu dekarbonisieren - das entspricht der gesamten deutschen Stromflotte.
Reality-Check
Bevor Ammoniak die Show im Energiesektor der EU stehlen kann, muss die Produktion des Moleküls umweltfreundlicher werden - ähnlich wie Wasserstoff selbst, erklärte Constantinescu.
"Derzeit fließen etwa 5% des weltweiten Gasverbrauchs in die Produktion von Ammoniak", sagte der Beamte und fügte hinzu, "Ammoniak ist für etwa 160 Millionen Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr verantwortlich, was allen CO2-Emissionen Frankreichs entspricht."
Der mit Abstand größte Produzent und Konsument von Ammoniak ist heute die Düngemittelindustrie, die das Molekül als Baustein für die Herstellung von Düngemitteln auf Stickstoffbasis verwendet.
Tatsächlich „produziert und verbraucht die Düngemittelindustrie bis zu 50% des gesamten in Europa jährlich produzierten Wasserstoffs“, sagte David Herrero Fuentes von Fertiberia Spain, einem Düngemittelunternehmen.
„Fast 100% dieses Wasserstoffs wird heute durch die Dampfmethan-Reformierungstechnologie unter Verwendung von Erdgas als Ausgangsmaterial erzeugt. Für jede Tonne Ammoniak, die nach dieser Methode erzeugt wird, werden zwischen 1,7 und 2 Tonnen CO2 in die Atmosphäre freigesetzt “, sagte Fuentes, der auch Vorstandsmitglied des Branchenverbandes Fertilizers Europe ist.
Die Dekarbonisierung der Düngemittelindustrie ist daher eine Voraussetzung für die Aufnahme von grünem Ammoniak, sagte Constantinescu. "Zunächst geht es um die Düngemittelindustrie - die sonst schwer zu entkohlen ist - und dann natürlich um den Transport und als Energieträger", sagte er.
Um dorthin zu gelangen, müsse die Produktion von erneuerbarem Wasserstoff massiv ausgebaut werden, fügte er hinzu.
„Wir brauchen viel mehr erneuerbare Energien, um tatsächlich alternative Kraftstoffe einsetzen zu können. Weil Wasserstoff der erste Schritt eines alternativen Kraftstoffs ist und wir viel mehr erneuerbaren Strom benötigen, um grünen Wasserstoff produzieren zu können “, sagte Jutta Paulus, die grüne Europaabgeordnete.
Umwelt- und Sicherheitsbedenken
Der Zeitrahmen für den Einsatz von Ammoniak im Energiesektor wird auch davon abhängen, wie schnell Sicherheits- und Umweltprobleme angegangen werden können, fügte Paulus hinzu.
"Ammoniak ist ätzend, giftig, brennbar und umweltschädlich", fasst sie die chemischen Eigenschaften des Moleküls zusammen.
Das heißt aber nicht, dass es als alternativer Kraftstoff weggeworfen werden sollte, fügte sie hinzu. "Ich bin der festen Überzeugung, dass Ammoniak Teil des Spiels sein sollte, wenn wir über alternative Kraftstoffe sprechen", sagte sie. "Wir sollten es aufgrund der toxischen Eigenschaften nicht ausschließen, aber wir müssen eine Strategie haben, um damit umzugehen."
Laut Fuentes kann die Düngemittelindustrie helfen, die Probleme anzugehen.
"Wir in der Düngemittelindustrie verfügen über eine über 100-jährige Erfahrung in den Bereichen sichere Produktion, Verflüssigung, Lagerung und Transport", sagte er. "Als europäische Düngemittelindustrie freuen wir uns über diese Gelegenheit und verpflichten uns, eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von kohlenstofffreiem Ammoniak und kohlenstoffarmer Düngemittelproduktion zu spielen."
Um jedoch im kommerziellen Maßstab von fossiler auf erneuerbare Ammoniakproduktion umzusteigen, wird der Sektor "eine entschiedene, feste und kontinuierliche Unterstützung durch die Behörden und politischen Entscheidungsträger" benötigen, sagte Fuentes.
„Die Herstellung von grünem oder blauem Ammoniak ist heute im Vergleich zu herkömmlichem Ammoniak wirtschaftlich nicht machbar. Um dies zu ändern und die frühzeitige Einführung durch unsere Branche zu beschleunigen, benötigen wir eine Reihe von Mindestanforderungen und -richtlinien, die die Erstellung eines soliden Geschäftsmodells ermöglichen “, sagte er.
Ammoniak: Der andere Wasserstoff
Die Wasserstoffstrategie der EU eröffnet eine neue Ära der kohlenstoffarmen Wirtschaft. Düngemittelhersteller gehören zu den größten Produzenten und Anwendern von Wasserstoff in Europa, und kohlenstoffarmes Ammoniak könnte als Treibstoff für die Seeschifffahrt und zur Speicherung von Energie verwendet werden.
https://www.euractiv.com/section/energy/news/...the-hydrogen-economy/ |
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