4 Milliarden US-Dollar besagen, dass grüner Wasserstoff von Dauer sein wird

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Die Debatte über grünen Wasserstoff geht weiter, aber die Greenbacks fließen weiterhin in neue Projekte, und die neuen Projekte werden immer größer. In den neuesten Nachrichten hat der in Saudi-Arabien gelistete Entsalzungskonzern ACWA Power gerade einen weiteren Schritt in seinem grünen Wasserstoffgürtel getan, mit dem Ziel, die Produktion auf 2 Millionen Tonnen pro Jahr an … grünem Ammoniak?!? zu steigern.

Vom grünen Wasserstoff zum grünen Ammoniak

Grüner Wasserstoff ist ein aufstrebender Akteur auf der globalen Energie- und Chemiebühne und wird hauptsächlich aus Wasser in Elektrolysesystemen hergestellt. Um den grünen Kreislauf zu schließen, werden die Elektrolyseure mit erneuerbarer Energie betrieben.

Zu den weiteren erneuerbaren Ressourcen für Wasserstoff gehören Biomasse und Abwasser, aber derzeit fließen die meisten Investorengelder in die Wasserelektrolyse (siehe viele weitere). CleanTechnica Berichterstattung hier).

Kritik am Einsatz von Wasserstoff wird häufig im Zusammenhang mit Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen laut. Allerdings ist der Transport nur die Spitze des Wasserstoff-Eisbergs. Wasserstoff ist ein allgegenwärtiges Element, das das Getriebe moderner Industrieländer und auch der globalen Nahrungsmittelversorgung schmiert.

Im Hinblick auf den Ausstieg aus fossilen Brennstoffen hat Wasserstoff ein großes Ziel vor sich, da fast der gesamte weltweite Wasserstoffvorrat aus Erdgas gewonnen wird und der Rest durch Kohle ersetzt wird. Eine Bereinigung der Lieferkette würde nicht nur zur Dekarbonisierung von Brennstoffzellenfahrzeugen beitragen. Es würde auch einen großen Teil des Kohlenstoffs aus der Lebensmittelverarbeitungs- und Chemieindustrie, einschließlich Ammoniakdünger, herausschneiden. Darauf weist auch die US Energy Information Agency hin Wasserstoff ist aktiv in der Energiespeicher- und Biodieselindustrie sowie der Raffination fossiler Brennstoffe.

Der Aspekt des Ammoniakdüngers ist besonders interessant, da Ammoniak – chemisches Symbol NH3 – größtenteils aus Wasserstoff besteht. Die Gewinnung von Umgebungsstickstoff aus der Luft rundet das Nachhaltigkeitsbild ab. Es wird auch über die Verwendung von Ammoniak als Transportmedium für Wasserstoff gesprochen, wobei die Herausforderung darin besteht, den Wasserstoff am Zielort zurückzugewinnen.

Grüner Wasserstoff: Das große Ganze

Grüner Wasserstoff ist ein wichtiger Faktor bei den Dekarbonisierungsbemühungen der Biden-Regierung, und auch andere Nationen treiben Großprojekte voran. Das bringt uns nach Ägypten, wo ACWA Power gerade die neueste Ergänzung seines Wasserstoffportfolios angekündigt hat. Angeblich im Wert von mehr als 4 Milliarden US-DollarDas neue Projekt für grünen Wasserstoff strebt eine potenzielle Produktion von 2 Millionen Tonnen grünem Ammoniak pro Jahr an.

Das neue Projekt beginnt mit einem Phase-I-Schritt von 600.000 Tonnen pro Jahr und baut auf einer Absichtserklärung auf, die letztes Jahr zwischen ACWA und vier ägyptischen Interessenträgern unterzeichnet wurde: dem Staatsfonds Ägyptens, der Suez Canal Economic Zone, der Egyptian Electricity Transmission Company und die Behörde für neue und erneuerbare Energien.

Zu den weiteren großen grünen Wasserstoffprojekten unter dem Dach von ACWA gehört das NEOM Green Hydrogen Project in Saudi-Arabien, das voraussichtlich jährlich 1,2 Millionen Tonnen grünen Ammoniak produzieren wird, sowie in der Pipeline befindliche Projekte für Usbekistan, Jordanien und Indonesien.

Das kleine Bild

All diese großen Zahlen sind beeindruckend, aber Fans von grünem Wasserstoff sind auch begeistert von dem Potenzial, grünen Wasserstoff in viel kleineren Maßstäben unter Nutzung verteilter erneuerbarer Energiequellen zu produzieren.

Insbesondere das US-Energieministerium hat den US-amerikanischen Landwirten Windkraftanlagen angeboten. Wenn wir ein oder zwei Schritte in die Zukunft blicken, könnten Landwirte, die nicht besonders viel Strom benötigen, immer noch einen gewissen Wert aus einer Windkraftanlage herausholen, indem sie damit einen kleinen Elektrolyseur betreiben. Je nach Bedarf des Landwirts könnte grüner Wasserstoff aus der Elektrolyseanlage vor Ort als Treibstoff oder Ammoniakdünger genutzt oder als neue Einnahmequelle verkauft werden.

Die Räder für die dezentrale Wasserstoffproduktion in kleinem Maßstab sind bereits in Bewegung, auch dank der Interessenvertreter von Brennstoffzellenfahrzeugen. Ein Beispiel ist Toyota, das ein Projekt zur Einführung gestartet hat kleine Wasserstoffproduktionssysteme in 7–11 Geschäften in Japan. Hier in den USA hat die Firma IVYS einen modularen Elektrolyseur entwickelt, der in einen Parkplatz passt. In einer interessanten Wendung hat die Extreme E-Rennstrecke auch Elektrolysesysteme eingesetzt, um netzunabhängige Ladestationen für Elektrofahrzeuge zu betreiben.

Die Transportverbindung

Um auf die Transportfrage für grünen Wasserstoff zurückzukommen: Das ist eine gute Frage. Teil der Transportlösung sind kleine Elektrolyseanlagen zur Wasserstoffnutzung vor Ort. Interessengruppen im Bereich des grünen Wasserstoffs sind auch bestrebt, bestehende Gaspipelines für die Wasserstoffverteilung in großem Maßstab zu nutzen.

Auch grünes Ammoniak ist im Gespräch, da es wirtschaftlicher und effizienter zu transportieren ist als Wasserstoff allein. Sobald das Ammoniak jedoch seinen Bestimmungsort erreicht, erhöht die Abtrennung des Wasserstoffs die Kosten und die Komplexität des Unterfangens.

Da die Wissenschaft Herausforderungen liebt, zeichnen sich bereits Lösungen ab. Zu denjenigen, die sich mit dem Problem befassen, gehört auch die Colorado School of Mines. Im Jahr 2018 gewann die Schule vom US-Energieministerium einen fünfjährigen Preis in Höhe von 2,2 Millionen US-Dollar für die Entwicklung einer wirtschaftlichen Ammoniakproduktions- und Cracklösung.

Wenn alles nach Plan verläuft, könnten die Auswirkungen auf den Markt für grünen Wasserstoff weitreichend sein.

Die Auszeichnung wird von ARPA-E vergeben, dem Büro des Energieministeriums, dessen Aufgabe darin besteht, risikoreiche und lohnenswerte Energieinnovationen zu unterstützen. „Ammoniak ist aufgrund seiner Verwendung als Düngemittel zur Ernährung der schnell wachsenden Bevölkerung die weltweit am meisten verbreitete Grundchemikalie.“ ARPA-E erklärt.

„Seine Synthese verbraucht die Hälfte der weltweiten Wasserstoffproduktionbenötigt mehr Energie und stößt mehr Kohlendioxid aus als jede andere Grundchemikalie“, fügen sie hinzu.

Jenseits von Haber-Bosch

Im Rahmen der Auszeichnung wird die School of Mines damit beauftragt, eine wirtschaftlichere und energieeffizientere Alternative zum Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahren zu entwickeln, das in herkömmlichen Haber-Bosch-Ammoniakproduktionssystemen eingesetzt wird. Teil der Bemühungen ist auch ein Folgeprozess, der aus Ammoniak Wasserstoff erzeugt.

„Das Team entwickelt einen neuartigen Typ poröser kristalliner Membranen für die selektive Ammoniakabtrennung, die es ermöglichen würden, dass die Reaktion über herkömmliche Gleichgewichtsgrenzen und niedrigere Betriebsdrücke hinaus abläuft“, erklärt die School of Mines. „Durch die Integration der Synthese- und Reinigungsschritte in einer einzigen Betriebseinheit wird erwartet, dass es auch energieeffizienter ist.“

Der neue Membranreaktor könne „in viel kleinerem Maßstab“ eingesetzt werden als Haber-Bosch-Systeme, fügt die Schule hinzu. Dies würde dazu beitragen, neue Möglichkeiten für die dezentrale Produktion von grünem Wasserstoff in kleinem Maßstab zu schaffen, bei der Ammoniak anstelle von Elektrolysesystemen zum Einsatz kommt.

„Mit einer großen Vertriebsinfrastruktur kann Ammoniak effizient transportiert werden wenn Sie Wasserstoff brauchen„Zerlegen Sie es einfach“, erklärt der leitende Forscher Colin Wolden.

Der Projektzeitraum endet im November 2024. CleanTechnica kontaktiert die Schule für ein Update, also bleiben Sie dran, um mehr darüber zu erfahren.

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Bild: Produktion von grünem Ammoniak aus grünem Wasserstoff mit freundlicher Genehmigung des Weltwirtschaftsforums.