Fraunhofer-Leitprojekt »AmmonVektor«: Grünes Ammoniak als dezentraler, sektorenübergreifender Energievektor

Fraunhofer entwickelt im Rahmen des Fraunhofer-Leitprojekts »AmmonVektor« einen nachhaltigen Energieträger für den Transport von Wasserstoff. Forschende aus sieben Fraunhofer-Instituten haben die gesamte Wertschöpfungskette im Blick: Es entstehen Reaktoren und Katalysatoren für eine flexible, energieeffiziente Ammoniak-Synthese sowie Technologien für die Spaltung von Ammoniak und dessen Nutzung zur Erzeugung von Strom, Wärme und für die chemische Synthese. Ebenfalls werden Speicher- und Logistikkonzepte erstellt und Geschäftsmodelle erarbeitet. Alles unter der Zielsetzung, in Zukunft Wasserstoff dezentral verfügbar zu machen.

Teilprojekt 1
Entwicklung von Prozessen, die den Betrieb von dezentralen Anlagen für die lastflexible und bedarfsorientierte Ammoniaksynthese ermöglichen

Teilprojekt 2
Sichere Logistikalternativen und Szenarien für den Transport und die Speicherung von Ammoniak

Teilprojekt 3
Dezentrale Wasserstoffrückgewinnung: Optimierung von Crackkatalysatoren hinsichtlich ihrer Aktivität und Stabilität für den Betrieb in verschiedenen Reaktoren

Teilprojekt 4
Strom- und Wärmebereitstellung: Umsetzung von Ammoniak in Festoxidbrennstoffzellen-Systemen und motorische Verbrennung

Teilprojekt 5
Wertschöpfungsketten: Analyse der optimierten Technologien in Bezug auf Resilienz sowie ökonomische und ökologische Nachhaltigkeit

Im Zuge der Energiewende ist die Transformation hin zu erneuerbaren Energie- und Rohstoffquellen unverzichtbar. Nur so können die UN-Klimaschutzziele eingehalten und die Attraktivität Deutschlands als Industriestandort langfristig gesichert werden. Die Etablierung einer nachhaltigen und zuverlässigen Energieversorgung stellt Gesellschaft und Industrie jedoch vor immense Herausforderungen: Erneuerbare Ressourcen sind nicht gleichmäßig über den Globus verteilt. Wirtschaftsstarke Regionen – vor allem in Europa – sind aufgrund von Mangel an verfügbaren freien Flächen, ausreichender Sonneneinstrahlung und Windkraft auf den Import erneuerbarer Energieträger aus Ländern der MENARegion, Australien oder Chile angewiesen. Hierzu zählt insbesondere grüner Wasserstoff. Dessen Transport über lange Distanzen, unter hohem Druck oder tiefkalt verflüssigt, ist im Vergleich zum Transport von Öl sehr aufwendig und aufgrund des Mangels an geeigneten Schiffen noch nicht realisierbar.

Eine Alternative ist die Umwandlung in Energievektoren wie Ammoniak, das sich in seiner flüssigen Form technisch einfach und ohne großen Energieaufwand transportieren lässt. Zudem ist durch die Düngemittelproduktion bereits eine weltweite Transportinfrastruktur für Ammoniak etabliert. Ob als Energiespeicher, Brennstoff, Transportmedium oder weiterhin als Grundstoff für die Düngemittelindustrie – Ammoniak hat das Potential, in Zukunft Erdgas in vielen Bereichen abzulösen.

Dezentrale Lösungen

Während die aktuelle Forschung und Entwicklung hauptsächlich auf die großtechnische Produktion und Nutzung von Ammoniak ausgerichtet ist, können kleinere, an lokale Bedarfe und Potenziale angepasste dezentrale Anlagen einen wichtigen Beitrag zur Energiesouveränität liefern. Solche Anlagen ermöglichen zum einen die Bereitstellung importierten Ammoniaks für dezentrale Anwendungen im kleineren Maßstab. Zum anderen lässt sich regional erzeugte regenerative Energie effizient speichern und verteilen, zum Beispiel zur Wasserstoffversorgung oder als direkter Brennstoff für energieintensive Unternehmen, insbesondere KMU, die nicht an geplante Pipelines angebunden sind. Des Weiteren ergibt sich ein Bedarf – für die Mobilität – aus der Synthese und der Nutzung in Brennstoffzellen, da über Pipelines bereitgestellter Wasserstoff die hohen Reinheitsanforderungen nicht gewährleistenkann.

• Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT
• Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT
• Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
• Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
• Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML
• Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM
• Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM