Welche Rolle spielt Ammoniak in einem saubereren Energiemix?

Von Andrea Bolitho
Welche Rolle spielt Ammoniak in einem saubereren Energiemix?
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Die Zeit drängt, die Welt versucht, die Treibhausgas-Emissionen zu senken und die Auswirkungen des Klimawandels zu begrenzen. Welche Rolle spielt Ammoniak in einem saubereren Energiemix? Kann grünes Ammoniak helfen, die Abhängigkeit der Welt von fossilen Brennstoffen zu beenden? Thema in dieser Green-Japan-Folge.

Die Schifffahrtsindustrie setzt auf Ammoniak als vielversprechenden Kraftstoff der Zukunft im Rahmen eines sauberen Energiemix. Die Chemikalie ist vielseitig, reichlich vorhanden und kann gelagert und transportiert werden. Doch damit die mit Ammoniak betriebene Schifffahrt Realität werden kann, muss einiges passieren.

Die Schifffahrtsindustrie ist für etwa 3 Prozent der weltweiten CO₂-Emissionen verantwortlich. Einem Bericht der Internationalen Energieagentur (IEA) zufolge sollten wasserstoffbasierte Kraftstoffe - einschließlich Ammoniak - 30 Prozent des Treibstoffs im Seeverkehr ausmachen, um bis 2050 Null-Emissionen zu erreichen. Es gibt kein Patentrezept für kohlenstofffreie Schiffskraftstoffe, aber Ammoniak ist einfacher zu lagern als sein grüner Konkurrent Wasserstoff - und auch der Transport von Wasserstoff mit Ammoniak ist sicherer. 

Das japanische Schifffahrts- und Logistikunternehmen NYK Line und IHI Power Systems entwickeln den weltweit ersten Schlepper, der mit Ammoniak betrieben wird. 

"Wir müssen bis 2050 eine Netto-Nullbilanz erreichen, wir müssen die Emission von Treibhausgasen beenden", sagt Yokoyama Tsutomu, leitender Geschäftsführer, NYK Line Green Business Group. "Ammoniak ist die vorteilhafteste Lösung, denn erstens ist es emissionsfrei und stößt keine Treibhausgase aus, außerdem haben wir bereits Erfahrung mit dem Transport von Ammoniak."

Die Verwendung von Ammoniak ist mit erheblichen technischen Herausforderungen verbunden, da es für Menschen und Wasserlebewesen giftig ist. NYK Line kann diese Bedenken entkräften: 

"Sicherheit ist unser wichtigstes und vorrangiges Anliegen", so  Yokoyama Tsutomu. "Derzeit führen wir gemeinsam mit der japanischen Behörde, der japanischen Küstenwache, eine Bewertung durch. Wir ermitteln das mögliche Risiko und liefern auch die entsprechende Lösung."

Ammoniak umweltfreundlich herstellen

Ammoniak ist eine chemische Verbindung aus Wasserstoff und Stickstoff, es wird bereits in großem Umfang als Dünger und in Reinigungsmitteln verwendet, der derzeitige Produktionsprozess ist alles andere als sauber. Am Fukushima Renewable Energy Institute (FREA) verwendet das japanische Ingenieurbüro JGC zusammen mit dem AIST Strom aus erneuerbaren Energien zur Herstellung von sogenanntem "grünem Ammoniak". Ein umweltfreundlicher Ammoniakherstellungsprozess könnte erhebliche Vorteile mit sich bringen.

JGC plant den Bau eines grünen Chemiewerks in der Region Fukushima, um die vor Ort erzeugte erneuerbare Energie bestmöglich zu nutzen und so den CO₂-Ausstoß bei der Ammoniakproduktion zu verringern, und die Pläne gehen noch weiter. Kai Mototaka, Gruppenleiter bei JGC Corp Sustainable Solutions erklärt: "Die CO₂-Menge beträgt 1 bis 2 Prozent der weltweiten Emissionen, aber Ammoniak kann für einen anderen Sektor verwendet werden, einen neuen Markt für Energie, Stromerzeugung und Schifffahrt, sodass wir eine riesige Menge an CO₂ reduzieren können, nicht nur 1 bis 2 Prozent, sondern viel mehr. Wir gehen von vielleicht 10 bis 20 Prozent der gesamten CO₂-Emissionen aus, wenn Ammoniak für den Energiesektor verwendet wird."

Strom aus Ammoniak

Und genau das ist in Hekinan in Planung. Als Weltpremiere wird JERA, Japans größter Stromerzeuger, in seinem Kohle-Wärmekraftwerk ein Projekt zur Verwendung von 20 Prozent Ammoniak testen. Das Ziel ist, das Kraftwerk bis 2050 vollständig mit Ammoniak zu betreiben. Dann wird es in etwa so viel Strom produzieren, wie die benachbarte Stadt Hekinan mit ihren rund 70.000 Einwohnern benötigt. Ammoniak wird in dem Kraftwerk bereits verwendet, sodass die Wissenschaftler auf bestehende Technologien und Kenntnisse zurückgreifen konnten. Entscheidend ist jedoch, dass eine neue Versorgungskette geschaffen wird, bei der herkömmliches Ammoniak zusammen mit Kohlenstoffabscheidung verwendet wird - das sogenannte blaue Ammoniak. 

"Wir müssen eine neue Lieferkette außerhalb Japans aufbauen, wir denken an blaues Ammoniak und werden auch grünes Ammoniak entwickeln, aber grünes Ammoniak befindet sich noch in der Entwicklungsphase und das Volumen ist relativ gering", so Takahashi Kenji, Geschäftsführer der Dekarbonisierungssparte von JERA. 

Ammoniak hat beträchtliches Potenzial, und obwohl die Herausforderungen - einschließlich der Kosten - bestehen bleiben, hofft man, dass die Preise für erneuerbare Elektrizität weiter sinken werden, sodass grünes Ammoniak ein tragfähiger sauberer Brennstoff für die Zukunft sein wird.