GRÜNER AMMONIAK – KRAFTSTOFF UND ENERGIESPEICHER FÜR EINE EMISSIONSFREIE SCHIFFFAHRT

Das Bündnis Campfire – es forscht an der dezentralen Herstellung grünen Ammoniaks aus erneuerbaren Energien – erhielt nun von einer Expertenjury positive Nachrichten: Es wird in den nächsten fünf Jahren durch das Bundesministerium für Forschung und Bildung (BMBF) mit acht Millionen Euro gefördert. Diese wird es nutzen, um ihre Vision von der emissionsfreien Schifffahrt voranzutreiben und eine grüne Ammoniak-Technologie zu etablieren. Elementarer Baustein des neuen Verfahrens sind keramische Dünnschichtmembranen, die eine hohe Effizienz und Lebensdauer aufweisen. Dank ihrer Eigenschaften ermöglichen sie ein effizientes Festkörper-Elektrolyseverfahren (SOEC) für die Wasserstoffsynthese aus Wasserdampf.

„Wir freuen uns, dass sich die Jury für unser Konzept entschieden hat, an dem wir mehr als sieben Monate intensiv gearbeitet haben und eine breite Wissensallianz schaffen konnten“, kommentiert Projektleiterin Dr. Angela Kruth vom Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP) in Greifswald die Neuigkeiten nicht ohne Stolz. Das Know-how bezüglich innovativer Energietechnologien sowie aus dem maritimen und chemischen Bereich ist in der Region – sie erstreckt sich von Rostock bis ins polnische Stettin ‒, seit vielen Jahren vorhanden. Nun wird es erstmals im Bündnis Campfire zu einem neuen Technologiepfad zusammengeführt. Das Bündnis verfolgt das Ziel, durch die Entwicklung innovativer Energietechnologien und der Verflechtung der lokalen Energiebranche mit der maritimen und chemischen Industrie einen neuen, zukunftsträchtigen Wirtschaftszweig in der Projektregion Nord-Ost zu etablieren. Die Erarbeitung des Konzepts wurde vom Leibnizer INP sowie dem Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität (IKEM) und der Hochschule Stralsund (HOST)koordiniert. Wichtige Impulse setzten auch die externen Partner wie beispielsweise das Zentrum für Brennstoffzellentechnik (ZBT) sowie das Institut für Kompetenz in der Automobilität (IKAM).

Inzwischen zählen 31 Partner zu Campfire. Dazu gehören erfolgreiche Unternehmen im Spezialschiffbau und der Energieerzeugung. Zudem sind auch große Reedereien und Düngemittel-Produzenten vertreten. Die beteiligten wissenschaftlichen Einrichtungen machen etwa ein Drittel der Projektpartner aus. Sie erforschen unter anderem Nanotechnologien und Brennstoffzellen für den Energiesektor.

CO2-NEUTRALES AMMONIAK AUS LUFT UND WASSER

Schwerpunkt des Innovationskonzepts ist die dezentrale Herstellung von grünem – also CO2-neutralen – Ammoniak aus Luft und Wasser. Die dafür notwendige Energie soll ausschließlich aus Wind- und Solaranlagen stammen. Herzstück dieses neuen Verfahrens sind – da sie eine hohe Effizienz und Lebensdauer aufweisen –, keramische Dünnschichtmembranen mit kubischen Perowskitstrukturen. Perowskite überzeugen mit ihrem Vorteil in Bezug auf Betriebstemperaturen, mechanischer Belastbarkeit sowie der physikalisch-chemischen Eigenschaften und Temperaturbeständigkeit als Hochtemperatur-Elektrolytmaterialien. Zudem können sie Sauerstoffionen, Protonen und Elektronen leiten. Für die Nutzung von Ammoniak als Energieträger spricht, dass das Gas – bei Normaldruck bei -33°C –,  bar verflüssigbar ist. Von daher kann es leicht gespeichert und transportiert werden. Ammoniak ist wasserstoffreich und enthält Energiemengen, die mit Dieselkraftstoff vergleichbar sind. Zudem könnte das Gas auch in konventionellen Verbrennungsmotoren genutzt werden. Die Endprodukte sind nur Wasser und Stickstoff. Letzterer kann gefahrlos an die Luft zurückgegeben werden. Im Rahmen von Campfire sollen durch die hohe Prozesseffizienz und niedrigen Kosten für die Ammoniaksynthese aus regenerativem Strom die Produktionsprozesse erstmals wirtschaftlich darstellbar werden.

ENTWICKLUNGSARBEIT STEHT BEVOR

Allerdings steht die Entwicklung dieser Materialien als erstes Forschungsvorhaben von Campfire noch bevor. Parallel dazu erarbeiten die ostdeutschen Experten technologisch-ökonomische Studien für die nachhaltige Produktion von Ammoniak und dessen Nutzung als Kraftstoff. Ebenso müssen rechtliche Rahmenbedingungen angepasst und aufwändige Genehmigungsverfahren vorbereitet werden. Das Bündnis setzt sich auch für einen nachhaltigen Politikrahmen ein. Dieser soll die wirtschaftlichen Voraussetzungen für das Projekt schaffen. „Es braucht eine realistische CO2-Bepreisung, die auch langfristige Klimakosten widerspiegelt. Statt fossile Brennstoffe zu subventionieren müssen klimaneutrale Kraftstoffe wirtschaftlich werden. Da hilft ein angemessener CO2-Preis“, betont IKEM-Geschäftsführer Simon Schäfer-Stradowsky. Je höher dieser ausfalle, desto schneller vollziehe sich der Umstieg auf neue Technologien.

Die Erfahrungen in der Ammoniakproduktion – bis jetzt werden dafür große Mengen fossiler Energieträger benötigt –, reichen bereits 150 Jahre zurück. Die Verbindung von Stickstoff und Wasserstoff ist eine der meistproduzierten Chemikalien und Ausgangsstoff unter anderem für Düngemittel.

Grün gewonnenes Ammoniak könnte nicht nur wertvoll für den Einsatz in Zero-Emission-Antrieben, die in den kommenden Jahren für die Schifffahrt entwickelt werden, sein. Ebenso lässt sich daraus nachhaltiger Dünger herstellen, was zur Sicherung der globalen Nahrungsmittelproduktion beiträgt. CO2-neutrales Ammoniak auf Basis von elektrochemischen Verfahren könnte aber auch in stationäre Energieversorgungssysteme eingespeist werden. „Die neuen Ammoniak-Technologien sind ein Schlüssel für die Bewältigung der künftigen gesellschaftlichen Herausforderungen“, so Kruth. Ein weiteres Ziel sei, die in der Region entstehenden High-Tech-Lösungen weltweit zu exportieren.

HINTERGRUND ZUR FÖRDERUNG

Schon im Jahr 2017 startete das BMBF unter dem Namen „Wir! – Wandel durch Innovationen in der Region“ die ostdeutsche Innovationsinitiative. Ab dem 1. April 2019 werden insgesamt 20 ostdeutsche Bündnisse mit innovativen Ansätzen den Strukturwandel in ihren Regionen vorantreiben. Dafür entwarfen die Akteure der interdisziplinären Zusammenschlüsse im vergangenen Jahr verschiedene Innovationskonzepte für ihre Region. Die Innovationsfelder reichen dabei von der Bioökonomie über neue Materialien und Rohstoffeffizienz bis hin zur Gesundheitsversorgung in ländlichen Räumen. Von den 100 Initiativen wurden nun 20 von einer Expertenjury ausgewählt. Sie werden in den nächsten fünf Jahren mit insgesamt 200 Millionen Euro vom Bund unterstützt.

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Bild oben: Grüne Energie ©Pixabay

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