Man könnte die Treibhausgasemissionen der Ammoniakproduktion gegenüber heute um 95 Prozent senken, wenn man dafür Wasserstoff einsetzt, bei dessen Herstellung nicht mehr als ein Kilogramm CO2 pro Kilogramm Wasserstoff freigesetzt wird.
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Forschende der ETH Zürich und der Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) haben in einer Studie für Europa berechnet, unter welchen Bedingungen es sich lohnt, die Ammoniakproduktion auf grünen oder nahezu grünen Wasserstoff umzustellen, wie es im ETH-Newsletter vom Mittwoch hiess.
Dünger aus grünem Wasserstoff
Zwei Ergebnisse stechen dabei heraus. So wäre es in einigen europäischen Ländern wie Norwegen, Spanien, Ungarn und Polen bereits heute wirtschaftlich, Ammoniak aus grünem oder nahezu grünem Wasserstoff herzustellen. In diesen Ländern könne nachhaltiger Strom aus Sonnen- oder Windenergie besonders kostengünstig hergestellt werden. Gründe dafür seien die vorteilhaften geografischen Bedingungen, staatliche Förderung oder generell tiefe Stromkosten.
Der Strom müsse zudem nicht völlig fossilfrei sein, um grosse positive Effekte für das Klima zu erzielen. Laut der Studie ist es auch sinnvoll, nur mehrheitlich erneuerbaren Strom zu nutzen. In Zeiten ohne Sonne und Wind könnte man Strom aus dem Netz beziehen, der teilweise aus fossilen Quellen stammt.
«Wenn man nahezu grünen Wasserstoff für die Ammoniakproduktion verwendet, erreicht man damit sehr schnell sehr viel, das ist wie eine ‹tief hängende Frucht›», erklärt Studienautor Giovanni Sansavini. «Dies im Gegensatz zu anderen Anwendungen, wo Wasserstoff einfach ein Energiespeicher ist und es Umwandlungen von einer Energieform in die andere braucht. Bei der Ammoniakproduktion hingegen dient Wasserstoff direkt als Rohstoff, ineffiziente Umwandlungen entfallen», führt er aus.
Emissionen deutlich senken
Die Berechnungen zeigten: Man könnte die Treibhausgasemissionen der Ammoniakproduktion gegenüber heute um 95 Prozent senken, wenn man dafür Wasserstoff einsetzt, bei dessen Herstellung nicht mehr als ein Kilogramm CO2 pro Kilogramm Wasserstoff freigesetzt wird.
Der dafür benötigte Strom müsste deutlich grüner sein als der heutige Strommix in Deutschland, Polen und den Niederlanden. Diese drei Länder sind die grössten Ammoniakproduzenten in Europa. Wollte man die Wasserstoffproduktion nicht nur zu 95 Prozent, sondern vollständig dekarbonisieren, wären die Kosten enorm. «Die letzten 5 Prozent der Dekarbonisierung sind die aufwendigsten und teuersten. Sie würden die Kosten nahezu verdoppeln», so die Studie.
Neben Landwirtschaft
Gemäss Studie ist es denkbar, neue Solar- oder Windparks direkt neben bestehenden Ammoniakproduktionsanlagen zu errichten. Dafür sind jedoch grosse Flächen nötig. Wie die Studie zeigt, ist der Flächenbedarf umso geringer, je günstiger die geografischen Bedingungen für die Stromerzeugung aus Sonnen- oder Windenergie in einer Region sind. Südeuropa und Gebiete an der Atlantikküste sind hier im Vorteil. «Weil der Flächenbedarf gross ist, sollte man vor allem an eine kombinierte Landnutzung denken. Zum Beispiel an einen Wind- oder Solarpark, in dem gleichzeitig Landwirtschaft betrieben werden kann», sagt Studienautor Giovanni Sansavini.
«Kosten und Umweltauswirkungen müssen in einem angemessenen Verhältnis stehen. Es sollte erlaubt sein, dass in grünem Wasserstoff ein Rest fossiler Energie steckt», sagt Sansavini. Am Beispiel der Ammoniakherstellung hat das Forschungsteam eine Empfehlung für diesen Restanteil errechnet: Bis zu einem Kilogramm CO 2 -Emissionen pro Kilogramm Wasserstoff wäre akzeptabel und sinnvoll.
Wasserstoff wird heute aus Erdgas gewonnen, was mit hohen Treibhausgasemissionen und einer Abhängigkeit von Erdgas-exportierenden Ländern verbunden ist. Käme dafür als saubere Alternative grüner Wasserstoff zum Einsatz, würde dies helfen, den Klimazielen näherzukommen und die Abhängigkeit zu verringern.
