Ammoniak als Wasserstoff-Transportmedium

Ammoniak gehört zu den am häufigsten produzierten Grundchemikalien der Welt und wird bereits seit 100 Jahren (BASF) zur Herstellung von Dünger verwendet. Heute rückt Ammoniak als Energieträger für die Energiewende immer mehr in den Fokus.

Die Nutzung von Ammoniak als Wasserstoff-Vektor beruht auf einem chemischen Kreislauf, der drei Hauptschritte umfasst. Zuerst wird der regenerativ gewonnene Wasserstoff (H2) mit Stickstoff (N2) aus der Luft über eine modifizierte Haber-Bosch-Synthese zu Ammoniak umgesetzt.

Das so gewonnene Ammoniak wird anschließend verflüssigt, um es effizient transportieren und lagern zu können. Am Ort des Bedarfs erfolgt die Rückgewinnung (Ammoniak-Cracken): Mithilfe von Katalysatoren in speziellen Reaktoren wird das NH3 unter Zufuhr von Wärme wieder in seine Bestandteile Wasserstoff und Stickstoff zerlegt. Der H2 steht dann zur direkten Nutzung bereit, während der N2 in die Atmosphäre entweicht.

Herstellung, Lagerung und Transport von Ammoniak ist seit Jahrzehnten erprobt und industriell etabliert. Dies ist ein wesentlicher Vorteil für NH3 als Energieträger, da eine weitreichende Infrastruktur an Tanklagern, Schiffen und Verladeeinrichtungen bereits existiert.

Logistische und ökonomische Vorteile

Ammoniak als Energieträger bietet gegenüber dem direkten Transport von reinem Wasserstoff (H2) signifikante logistische und ökonomische Vorteile:

Vereinfachte Verflüssigung und Lagerung: Wasserstoff muss für den Transport entweder stark komprimiert oder auf extrem niedrige Temperaturen (rund -253°C) abgekühlt werden. Ammoniak hingegen verflüssigt sich bei -33°C oder bei Raumtemperatur bereits unter einem Druck von etwa 9 bar. Dies reduziert den Energie- und Kostenaufwand für Lagerung und Transport drastisch.
Höhere Energiedichte: Ammoniak besitzt eine wesentlich höhere volumetrische Wasserstoffdichte als flüssiger Wasserstoff. Es kann mehr H2 pro Volumeneinheit transportiert werden.
Nutzung bestehender Infrastruktur: Wie bereits erwähnt, kann auf die weltweite, bewährte Infrastruktur der chemischen Industrie zurückgegriffen werden.

Internationale Pilotprojekte

Zur Etablierung globaler Lieferketten sind bereits zahlreiche Pilotprojekte angelaufen:

Pilotprojekt „NEOM Green Ammonia Project“ zwischen Saudi-Arabien und Japan: In Saudi-Arabien wird im Rahmen des NEOM-Projekts die Produktion von Grünem Ammoniak in Partnerschaft mit Air Products und ACWA Power geplant. Dieses Ammoniak soll in großem Umfang, unter anderem nach Japan, exportiert werden.
Pilotprojekt "Hydrogen Energy Supply Chain (HESC)" zwischen Australien und Japan (Asian Renewable Energy Hub (AREH); ): Auch Australien nutzt seine reichhaltigen erneuerbaren Energiequellen, um groß angelegte Projekte zur Herstellung von grünem Ammoniak zu entwickeln, das ebenfalls nach Japan sowie in andere asiatische Staaten exportiert werden soll.
Weiteres Projekt (Europa/Afrika): Ein weiteres Beispiel ist das Projekt Hyphen in Namibia. Dort ist die Produktion von grünem Ammoniak für den Export in europäische Länder, wie Deutschland, geplant, was die globalen Ambitionen dieser Technologie unterstreicht.

Chinas Spitzenstellung bei der Kommerzialisierung

Die technologische Entwicklung schreitet rasant voran, wobei ein aktuelles Projekt aus China die tatsächliche Kommerzialisierung vorantreibt:

Die Tochtergesellschaft FZU Zijin Hydrogen Power von Zijin Mining hat in Foshan, Provinz Guangdong, die erste kommerzielle Ammoniak-zu-Wasserstoff-Betankungsstation Chinas in Betrieb genommen. Diese Anlage mit einer Kapazität von 1.000 kg H2 pro Tag ist die größte ihrer Art im Land. Das innovative Modell nutzt die direkte Versorgung mit flüssigem Ammoniak zur Wasserstoffproduktion vor Ort und macht damit den teuren Transport von H2 in Gasflaschen-Anhängern überflüssig. Durch den Einsatz spezialisierter Niedertemperaturkatalysatoren (vermutlich das teure und seltene Edelmetall Ruthenium) wird eine Ammoniakzersetzungsrate von über 99,5% bei Temperaturen unter 480°C erreicht, was die Wasserstoffkosten für Endverbraucher um 40–50% senken soll. Dieses Projekt demonstriert, dass China hier erneut bei einer interessanten Schlüsseltechnologie die Nase vorne hat und ein skalierbares Modell für die Ammoniak-Wasserstoff-Umwandlung erfolgreich kommerziell realisiert.

Sollen nicht unerwähnt bleiben: Risiken und Nachteile

Trotz der überzeugenden Vorteile (Transport, Lagerung, Energiespeicherdichte) birgt die Nutzung von Ammoniak auch signifikante Gefahren, die strenge Sicherheitsmaßnahmen erfordern:

Toxizität: Ammoniak ist ein giftiges Gas. Lecks bei Lagerung oder Transport können schwere Gesundheitsrisiken für Mensch und Tier darstellen. Ammoniak ist gut wasserlöslich und ist dadurch für Wasserorganismen besonders gefährlich
Korrosion: NH3 wirkt korrosiv gegenüber bestimmten Materialien, was spezielle Anforderungen an die verwendeten Komponenten der Infrastruktur, wie Leitungen und Tanks, stellt und einer "einfachen" Umwidmung bestehender Leitungsnetze für andere Medien Grenzen setzt.
Emissionen und Rückstände: Bei der Zerlegung des Ammoniaks muss sichergestellt werden, dass die Reaktion vollständig abläuft. Ungespaltenes Ammoniak ist selbst ein Umweltgift und kann zur Umweltbelastung beitragen. Zudem ist die Herstellung von Ammoniak und die spätere Aufspaltung am Ort des Wasserstoffbedarfs ein energieintensiver Prozess, dessen Effizienz durch Forschung, etwa beim Fraunhofer-Institut (Forschungsprojekt „AmmoCatCoat“ Fraunhofer ISE), kontinuierlich verbessert werden muss.

Weltweite Projekte zur Kommerzialisierung von Ammoniak als Wasserstoff-Transportmedium

Um dem Eindruck entgegen zu wirken, nur China würde in diesem Bereich der Energiewende die einzigen Erfolge verzeichnen, hier noch einige Projekte in anderen Ländern. Deren Schwerpunkt liegt bei der großtechnischen Produktion von Wasserstoff, der in zahlreichen Produktionsprozessen der chemischen Industrie, der Stahlherstellung und als Energieträger für Transport und Wärme eingesetzt werden soll.

Lokale Ammoniak-Produktion für den Export

Diese (geplanten) Projekte konzentrieren sich – wie bei den Beispielen zuvor - auf die Herstellung von Grünem Ammoniak in Regionen mit reichlich erneuerbaren Energien für den Export nach Europa und Asien.

Hyphen (Namibia): Dieses deutsch-namibische Großprojekt plant die Errichtung von Wind- und Solaranlagen mit einer Kapazität von bis zu 7 Gigawatt (GW). Ab 2027 ist die Produktion von zunächst 1 Million Tonnen und später 2 Millionen Tonnen Grünes Ammoniak pro Jahr für den internationalen Export vorgesehen, unter anderem nach Deutschland.

Ägypten und Angola: Ägypten hat Lieferungen von grünem Ammoniak an europäische Abnehmer angekündigt. Dabei soll das Ammoniak mittels Wind- und Solarenergie hergestellt und von 2027 bis 2032 schrittweise nach Deutschland verschifft werden. In Angola plant die Ölgesellschaft Sonangol zusammen mit deutschen Partnern den Bau von Anlagen zur Elektrolyse und zur Produktion von grünem Ammoniak, der auf der Basis von Wasserkraft erzeugt werden soll, mit einer Kapazität von bis zu Tonnen pro Jahr.

Mexiko (Marengo I): Das Projekt im Bundesstaat Campeche am Golf von Mexiko plant die Produktion von jährlich Tonnen grünen Ammoniak für grünen Wasserstoff. Der Strom dafür wird von kombinierten Wind- und Solaranlagen (insgesamt über 600 Megawatt) geliefert.

Ammoniak-Cracking-Anlagen (Rücküberführung in elementaren Wasserstoff)

Air Liquide (Antwerpen-Brügge, Belgien): Der französische Industriegaskonzern hat am 13. November 2025 die weltweit erste Pilotanlage zum Ammoniak-Cracking im industriellen Maßstab erfolgreich in Betrieb genommen. Die Anlage im Hafen von Antwerpen-Brügge hat eine Kapazität von 30 Tonnen Ammoniak pro Tag und dient als Testumgebung für die proprietäre Technologie, die später für Großanlagen (Weltmaßstab) genutzt werden soll. Dies ist ein entscheidender Schritt zur Demonstration der Skalierbarkeit dieser "fehlenden" Schlüsseltechnologie in Europa.

Uniper und thyssenkrupp Uhde (Gelsenkirchen, Deutschland): Die Partner arbeiten am Bau einer Demonstrationsanlage mit einer Kapazität von 28 Tonnen Ammoniak pro Tag in Gelsenkirchen-Scholven. Ziel ist es, die Technologie zur industriellen Reife zu bringen. Diese Pilotanlage dient als technologische Basis für das geplante Großprojekt am Wasserstoff-Importterminal in Wilhelmshaven, wo importiertes Ammoniak im industriellen Maßstab zu Wasserstoff umgewandelt werden soll.

Schwimmende Cracker-Lösungen (Norwegen): Ein norwegisches Konsortium, darunter Höegh Evi und Wärtsilä, hat einen modularen, schwimmenden Ammoniak-Cracker entwickelt, der in schwimmende Speicher- und Regasifizierungseinheiten (FSRUs, bislang für Erdgas konzipiert) integriert werden kann. Diese Technologie ermöglicht es, Ammoniak direkt auf See oder in Hafenbereichen in Wasserstoff umzuwandeln, wodurch sie flexibel und hochskalierbar ist (bis zu 210.000 Tonnen Wasserstoff pro Jahr).

Anmerkung: Wer weitergehendes Interesse hat...

Ammonia Energy Association
https://www.ise.fraunhofer.de/de/forschungsprojekte/ammocatcoat.html