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Das Power-to-Ammonia-Verfahren hat zum Ziel, Energie aus erneuerbaren Energiequellen transportier- und speicherfähig zu machen, indem man Energie chemisch in Form von Ammoniak speichert.
Erneuerbare Energie ist an vielen Orten der Welt bereits heute verfügbar. Umgewandelt in den Energieträger Ammoniak lässt sich diese Energie über Pipelines und Schiffe zu den großen Verbrauchszentren transportieren. Dort kann er nach Bedarf verbraucht werden und muss sich nicht an der schwankenden Erzeugung der regenerativen Energien orientieren.
Ein wesentlicher Aspekt ist, dass das konventionelle Haber-Bosch-Verfahren weltweit etwas 2 % des gesamten gewerblichen Energiebedarfs beansprucht und pro Tonne erzeugtem Ammoniak 1,5 Tonnen des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid freigesetzt werden.[1]
Speicherung und Transport Bearbeiten
Ammoniak wird bei −33 °C flüssig. Bei 20 °C beträgt der Verdampfungsdruck ca. 9 bar. Große Tanks, zum Beispiel in Schiffen, können drucklos durch Kühlung auf −33 °C den Ammoniak transportieren. Für kleinere Tanks bieten sich Drucktanks an (ähnlich Propan/Butan). Die Energiedichte von Ammoniak beträgt flüssig 4,25 kWh/l beziehungsweise 6,25 kWh/kg (zum Vergleich: Benzin hat eine Energiedichte von 9,7 kWh/l oder 12,7 kWh/kg).
Ammoniak lässt sich auch gebunden als Feststoff speichern. In Frage kommen zum Beispiel folgende Salze: Ammoniumcarbamat, Ammoniumcarbonat und Ammoniumhydrogencarbonat. Diese zersetzen sich bereits unter 60 °C und geben den gebundenen Ammoniak wieder frei.
Herstellung§Bearbeiten
Im konventionellen Haber-Bosch-Verfahren wird aus Wasser zunächst Wasserstoff durch Elektrolyse gewonnen. Zusammen mit Stickstoff aus der Luft wird dann in einem Hochdruckreaktor über einem Katalysator Ammoniak hergestellt.
Im Solid State Ammonia Synthesis-Verfahren (SSAS-Verfahren) wird Ammoniak elektrolytisch direkt aus Wasser, Stickstoff (aus Luft) und Strom hergestellt. Diese Methode ist noch in der Erforschung.[2] Mit dieser Methode sollen nur noch 8,3 Kilowattstunden Strom pro Kilogramm Ammoniak benötigt werden.
Nutzung§Bearbeiten
Man kann Ammoniak in modifizierten konventionellen Kraftwerken und Motoren benutzen: Gas- und Dampfturbinen, modifizierte Verbrennungsmotoren. Ammoniak kann in speziellen Brennstoffzellen direkt rückverstromt werden. Außerdem kann wieder Wasserstoff aus Ammoniak gewonnen werden.
Ammoniak wird in großen Mengen in der Düngemittelindustrie verbraucht.
Erneuerbare Energie ist an vielen Orten der Welt bereits heute verfügbar. Umgewandelt in den Energieträger Ammoniak lässt sich diese Energie über Pipelines und Schiffe zu den großen Verbrauchszentren transportieren. Dort kann er nach Bedarf verbraucht werden und muss sich nicht an der schwankenden Erzeugung der regenerativen Energien orientieren.
Ein wesentlicher Aspekt ist, dass das konventionelle Haber-Bosch-Verfahren weltweit etwas 2 % des gesamten gewerblichen Energiebedarfs beansprucht und pro Tonne erzeugtem Ammoniak 1,5 Tonnen des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid freigesetzt werden.[1]
Speicherung und Transport Bearbeiten
Ammoniak wird bei −33 °C flüssig. Bei 20 °C beträgt der Verdampfungsdruck ca. 9 bar. Große Tanks, zum Beispiel in Schiffen, können drucklos durch Kühlung auf −33 °C den Ammoniak transportieren. Für kleinere Tanks bieten sich Drucktanks an (ähnlich Propan/Butan). Die Energiedichte von Ammoniak beträgt flüssig 4,25 kWh/l beziehungsweise 6,25 kWh/kg (zum Vergleich: Benzin hat eine Energiedichte von 9,7 kWh/l oder 12,7 kWh/kg).
Ammoniak lässt sich auch gebunden als Feststoff speichern. In Frage kommen zum Beispiel folgende Salze: Ammoniumcarbamat, Ammoniumcarbonat und Ammoniumhydrogencarbonat. Diese zersetzen sich bereits unter 60 °C und geben den gebundenen Ammoniak wieder frei.
Herstellung§Bearbeiten
Im konventionellen Haber-Bosch-Verfahren wird aus Wasser zunächst Wasserstoff durch Elektrolyse gewonnen. Zusammen mit Stickstoff aus der Luft wird dann in einem Hochdruckreaktor über einem Katalysator Ammoniak hergestellt.
Im Solid State Ammonia Synthesis-Verfahren (SSAS-Verfahren) wird Ammoniak elektrolytisch direkt aus Wasser, Stickstoff (aus Luft) und Strom hergestellt. Diese Methode ist noch in der Erforschung.[2] Mit dieser Methode sollen nur noch 8,3 Kilowattstunden Strom pro Kilogramm Ammoniak benötigt werden.
Nutzung§Bearbeiten
Man kann Ammoniak in modifizierten konventionellen Kraftwerken und Motoren benutzen: Gas- und Dampfturbinen, modifizierte Verbrennungsmotoren. Ammoniak kann in speziellen Brennstoffzellen direkt rückverstromt werden. Außerdem kann wieder Wasserstoff aus Ammoniak gewonnen werden.
Ammoniak wird in großen Mengen in der Düngemittelindustrie verbraucht.
