Mit dem neuen PtX-Atlas wollen Forschende des Fraunhofer IEE sinnvolle Exportmöglichkeiten für grünen Ammoniak aufzeigen.

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Export nach Europa Klimaschutz mit grünem Ammoniak?

15.09.2022

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. Doch was genau hat es damit auf sich? Ein neuer globaler PtX-Altas liefert nun neue Daten zu den Produktionspotenzialen von grünem Ammoniak in 97 Ländern und Gebieten weltweit.

Das Fraunhofer Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE hat seinen globalen PtX-Atlas erweitert. 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-Forschenden 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.

Pfennig führt fort: „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.“

Zukunftsszenarien aus Analysen

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 PtX-Atlasses 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 aber als Energieträger für Wasserstoff verwenden. Die Stickstoff-Wasserstoff-Verbindung wird im sogenannten 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 PtX-Kohlenwasserstoffen wie E-Fuels, 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.

Geringste Importkosten bei Ammoniak

Betrachtet man allein die Produktion von grünem Ammoniak, ist Chile den Analysen zufolge mit Kosten von 67 Euro pro Megawattstunde der weltweit günstigste Standort. Im globalen Mittel liegen sie bei 92 Euro pro Megawattstunde. Damit ist Ammoniak in der Erzeugung etwa 21 Prozent günstiger als E-Fuels und Methanol. Im Vergleich zu Flüssigwasserstoff verursacht die Produktion von Ammoniak allerdings fünf Prozent 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 aufwändig 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 Prozent niedriger, bei weiter entfernten Ländern wie Australien sind es immerhin noch sieben Prozent.

Kanada ist weltweit günstigster Standort

Besonders gut sind die Bedingungen für Ammoniak-Importe aus Kanada. In keinem anderen Land mit großen Flächenpotenzialen zur nachhaltigen PtX-Erzeugung sowie guten sozioökonomischen Bedingungen sind die Gesamtkosten – Erzeugung plus Transport – so niedrig wie dort.

Die europäische Energiewirtschaft sieht bereits erste Importe aus Kanada vor und hat kürzlich Vereinbarungen über Lieferungen von bis zu einer Million Tonnen grünes Ammoniak ab 2025 geschlossen, das an der Ostküste des Landes erzeugt werden soll. Zudem sind die deutsche und die kanadische Regierung eine Wasserstoff-Partnerschaft eingegangen.

Auch Chile, Argentinien oder Marokko sind attraktive Länder für den Import von grünem Ammoniak nach Europa. Hier liegen die Gesamtkosten im Mittel bei rund 100 Euro pro Megawattstunde. Dabei könnte Marokko eine besondere Bedeutung bekommen: Das Land gehört bereits heute zu den größten Düngemittel-Exporteuren der Welt. Entsprechend umfassend sind Erfahrung und Kompetenz im Umgang mit Ammoniak. Auch ist die nötige Infrastruktur hier bereits gut ausgebaut.

Maßgeschneiderte, vertiefende Analysen

Mit dem interaktiven globalen PtX-Atlas können interessierte Personen eigenständig umfangreiche Auswertungen vornehmen. Auf Wunsch unterstützen dabei die Fachleute des Fraunhofer IEE – sie bieten maßgeschneiderte, vertiefende Analysen an.

Die methodischen Ansätze und die Datengrundlage sowie die wichtigsten aggregierten Ergebnisse der Analysen beschreiben die Fraunhofer-Forscher in einem Working Paper, das über diesen Link abrufbar ist.

Bildergalerie

  • Produktionskostenkurve von Ammoniak im Jahr 2050. Die potenzielle Produktionsmenge ist unterteilt in PV (gelbe Fläche), Wind (blaue Fläche) und Hybridstandorte (graue Fläche) und von den günstigsten bis zu den teuersten Produktionskosten sortiert.

    Bild: Fraunhofer IEE

  • Mittlere Gestehungskosten und Transportkosten nach Deutschland für Fischer-Tropsch Kraftstoffe (FT), Methanol (CH3OH), Flüssigmethan (CH4), Ammoniak (NH3) und Flüssigwasserstoff (LH2) im Jahr 2050. Die Auswahl der Länder orientiert sich an guten sozioökonomischen Bedingungen in Kombination mit großen Flächenpotenzialen zur nachhaltigen PtX-Erzeugung.

    Bild: Fraunhofer IEE

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