Im jahrhundertelangen Hype um CO2-Spitzenwerte und CO2-Neutralität suchen Länder auf der ganzen Welt aktiv nach der nächsten Generation von Energietechnologien und grünenAmmoniaksteht in letzter Zeit weltweit im Fokus der Aufmerksamkeit. Im Vergleich zu Wasserstoff wird Ammoniak aufgrund seiner offensichtlichen Vorteile bei Lagerung und Transport nicht mehr nur als traditioneller landwirtschaftlicher Dünger, sondern auch im Energiebereich eingesetzt.

Faria, ein Experte an der Universität Twente in den Niederlanden, sagte, dass grünes Ammoniak angesichts der steigenden Kohlenstoffpreise der zukünftige König der flüssigen Brennstoffe sein könnte.

Was genau ist grünes Ammoniak? Wie ist der Entwicklungsstand? Welche Anwendungsszenarien gibt es? Ist es wirtschaftlich?

Grünes Ammoniak und sein Entwicklungsstand

Wasserstoff ist der wichtigste Rohstoff fürAmmoniakProduktion. Daher kann Ammoniak entsprechend den unterschiedlichen Kohlenstoffemissionen im Wasserstoffproduktionsprozess auch nach Farbe in die folgenden vier Kategorien eingeteilt werden:

GrauAmmoniak: Hergestellt aus traditioneller fossiler Energie (Erdgas und Kohle).

Blaues Ammoniak: Rohwasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen, im Raffinationsprozess kommt jedoch eine Technologie zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung zum Einsatz.

Blaugrünes Ammoniak: Bei der Methanpyrolyse wird Methan in Wasserstoff und Kohlenstoff zerlegt. Der dabei gewonnene Wasserstoff dient als Rohstoff für die Ammoniakproduktion mit Ökostrom.

Grünes Ammoniak: Grüner Strom aus erneuerbaren Energien wie Wind- und Solarenergie wird verwendet, um Wasser zu elektrolysieren und Wasserstoff zu erzeugen. Anschließend wird Ammoniak aus Stickstoff und Wasserstoff in der Luft synthetisiert.

Da bei der Verbrennung von grünem Ammoniak Stickstoff und Wasser entstehen, aber kein Kohlendioxid, gilt grünes Ammoniak als „kohlenstofffreier“ Brennstoff und als eine der wichtigsten sauberen Energiequellen der Zukunft.

Das globale GrünAmmoniakDer Markt steckt noch in den Kinderschuhen. Weltweit wird der Markt für grünes Ammoniak im Jahr 2021 ein Volumen von rund 36 Millionen US-Dollar haben und bis 2030 voraussichtlich 5,48 Milliarden US-Dollar erreichen. Die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate beträgt 74,8 % und birgt erhebliches Potenzial. Yundao Capital prognostiziert, dass die weltweite Jahresproduktion von grünem Ammoniak im Jahr 2030 20 Millionen Tonnen und im Jahr 2050 über 560 Millionen Tonnen betragen wird, was mehr als 80 % der weltweiten Ammoniakproduktion entspricht.

Bis September 2023 wurden weltweit mehr als 60 Projekte zur Produktion von grünem Ammoniak umgesetzt, mit einer geplanten Gesamtproduktionskapazität von mehr als 35 Millionen Tonnen pro Jahr. Die ausländischen Projekte zur Produktion von grünem Ammoniak sind hauptsächlich in Australien, Südamerika, Europa und dem Nahen Osten angesiedelt.

Seit 2024 hat sich die heimische grüne Ammoniakindustrie in China rasant entwickelt. Unvollständigen Statistiken zufolge wurden seit 2024 mehr als 20 Projekte für grünen Ammoniakwasserstoff gefördert. Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group usw. haben fast 200 Milliarden Yuan in die Förderung von Projekten für grünen Ammoniak investiert, was in Zukunft eine große Menge an Produktionskapazität für grünen Ammoniak freisetzen wird.

Anwendungsszenarien von grünem Ammoniak

Als saubere Energiequelle bietet grünes Ammoniak in Zukunft vielfältige Anwendungsszenarien. Neben der traditionellen landwirtschaftlichen und industriellen Nutzung umfasst es vor allem auch die Stromerzeugung, Schiffskraftstoffe, Kohlenstofffixierung, Wasserstoffspeicherung und andere Bereiche.

1. Schifffahrtsindustrie

Die Kohlendioxidemissionen der Schifffahrt machen drei bis vier Prozent der weltweiten Kohlendioxidemissionen aus. Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) hat 2018 eine vorläufige Strategie zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen verabschiedet. Sie schlägt vor, die weltweiten Kohlendioxidemissionen der Schifffahrt bis 2030 im Vergleich zu 2008 um mindestens 40 Prozent zu senken. Bis 2050 soll eine Reduzierung um 70 Prozent erreicht werden. Um die Kohlendioxidemissionen in der Schifffahrt zu reduzieren und die CO2-Emissionen zu senken, ist der Ersatz fossiler Energieträger durch saubere Kraftstoffe das vielversprechendste technische Mittel.

In der Schifffahrtsbranche ist man allgemein davon überzeugt, dass grünes Ammoniak einer der wichtigsten Kraftstoffe für die Dekarbonisierung der Schifffahrtsbranche in der Zukunft sein wird.

Lloyd's Register of Shipping prognostizierte einst, dass der Anteil von Ammoniak als Schiffskraftstoff zwischen 2030 und 2050 von 7 % auf 20 % steigen und damit Flüssigerdgas und andere Kraftstoffe ersetzen und zum wichtigsten Schiffskraftstoff werden werde.

2. Energieerzeugungsindustrie

AmmoniakBei der Verbrennung entsteht kein CO2. Die Ammoniak-Mischfeuerung kann ohne größere Umbauten am Kesselkörper auch in bestehenden Kohlekraftwerken genutzt werden. Sie ist eine wirksame Maßnahme zur Reduzierung der Kohlendioxidemissionen in Kohlekraftwerken.

Am 15. Juli veröffentlichten die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission und die Nationale Energieverwaltung den „Aktionsplan für die kohlenstoffarme Umstellung und den Bau von Kohlekraftwerken (2024–2027)“. Darin wird vorgeschlagen, dass Kohlekraftwerke nach der Umstellung und dem Bau in der Lage sein sollen, mehr als 10 % grünes Ammoniak beizumischen und Kohle zu verbrennen. Dadurch werden Verbrauch und CO2-Emissionen deutlich reduziert. Die Beimischung von Ammoniak oder reinem Ammoniak in Wärmekraftwerke ist also ein wichtiger technischer Schritt zur Reduzierung der CO2-Emissionen im Bereich der Stromerzeugung.

Japan ist ein wichtiger Förderer der Stromerzeugung durch Ammoniak-Mischverbrennung. Das Land formulierte 2021 den „Fahrplan für Ammoniak-Kraftstoff 2021–2050“ und wird bis 2025 die Demonstration und Verifizierung von 20 % Ammoniak-Mischkraftstoff in Wärmekraftwerken abschließen. Mit fortschreitender Entwicklung der Ammoniak-Mischtechnologie wird dieser Anteil auf über 50 % steigen. Bis etwa 2040 wird ein reines Ammoniakkraftwerk gebaut.

3. Wasserstoffspeicher

Ammoniak wird als Wasserstoffspeicher verwendet und muss die Prozesse der Ammoniaksynthese, Verflüssigung, des Transports und der Rückgewinnung von gasförmigem Wasserstoff durchlaufen. Der gesamte Prozess der Ammoniak-Wasserstoff-Umwandlung ist ausgereift.

Derzeit gibt es sechs Hauptmethoden zur Speicherung und zum Transport von Wasserstoff: Speicherung und Transport in Hochdruckflaschen, Transport von gasförmigem Druck in Pipelines, Speicherung und Transport von flüssigem Wasserstoff bei niedrigen Temperaturen, Speicherung und Transport von flüssigem organischen Wasserstoff, Speicherung und Transport von flüssigem Ammoniak sowie Speicherung und Transport von metallischem Wasserstoff in fester Form. Bei der Speicherung und dem Transport von flüssigem Ammoniak wird Wasserstoff durch Ammoniaksynthese, Verflüssigung, Transport und Wiederverdampfung gewonnen. Ammoniak wird bei -33 °C oder 1 MPa verflüssigt. Die Kosten der Hydrierung/Dehydrierung betragen über 85 %. Diese Methode ist unabhängig von der Transportentfernung und eignet sich für die Speicherung und den Transport von Wasserstoff in großen Mengen über mittlere und lange Strecken, insbesondere über den Seeweg. Sie ist eine der vielversprechendsten Methoden zur Speicherung und zum Transport von Wasserstoff in der Zukunft.

4. Chemische Rohstoffe

Als potenzieller grüner Stickstoffdünger und Hauptrohstoff für grüne Chemikalien, grünAmmoniakwird die schnelle Entwicklung der Industrieketten „Grünes Ammoniak + grüner Dünger“ und „Grüne Ammoniakchemikalien“ stark fördern.

Im Vergleich zu synthetischem Ammoniak aus fossiler Energie wird erwartet, dass grünes Ammoniak als chemischer Rohstoff erst ab 2035 eine wirksame Wettbewerbsfähigkeit erreichen kann.