Der Ammoniak-Umweg

Es gibt eine chemische Reaktion, ohne die etwa die Hälfte der Menschheit nicht ernährt würde. Sie heißt nach ihren Entwicklern Haber-Bosch-Verfahren, läuft seit 1913 und verbindet Wasserstoff mit dem Stickstoff der Luft zu Ammoniak. Aus dem Ammoniak wird Dünger.

Diese eine Reaktion verbraucht ein bis zwei Prozent der gesamten Energie der Welt und verursacht etwa denselben Anteil der weltweiten Treibhausgase. Der Wasserstoff, den sie braucht, stammt heute fast vollständig aus Erdgas.

Foto: Montage eines Hochdruckofens der Ammoniakanlage I in Oppau, 1913 — die erste großtechnische Anlage nach dem Haber-Bosch-Verfahren — via Wikimedia Commons — CC BY-SA 3.0 / BASF Corporate History

Auf der Leiter aus dem ersten Teil steht diese Anwendung ganz oben, in der Gruppe ohne Konkurrenz. Hier ist Wasserstoff kein Energieträger, den man auch durch Strom ersetzen könnte. Er ist Rohstoff. Es gibt keine Alternative.

Und genau deshalb ist das die Stelle, an der jede Wasserstoffdiskussion anfangen müsste.

Warum der Import als Ammoniak kommt

Deutschland wird den grünen Wasserstoff, den es einplant, nicht selbst erzeugen. Also wird importiert. Und hier entscheidet die Physik über die Form.

Das weltweit erste und bislang einzige Schiff für flüssigen Wasserstoff, die Suiso Frontier, fasst 1.250 Kubikmeter. Für Ammoniak existiert eine gewachsene Logistik, weil Ammoniak seit Jahrzehnten als Chemikalie gehandelt wird.

Deshalb ist der einzige tatsächlich abgeschlossene deutsche Importvertrag ein Ammoniakvertrag: 397.000 Tonnen aus Ägypten nach Rotterdam, 2027 bis 2033.

Der Umweg, der die Sache aufhebt

Nun ist das Ammoniak in Rotterdam. In Deutschland entsteht ein Netz für Wasserstoff. Um das eine in das andere zu bringen, müsste das Ammoniak wieder gespalten werden.

Dieser Schritt heißt Cracken, und über ihn ist wenig bekannt, weil es ihn im großen Maßstab noch nicht gibt. Die verfügbaren Verfahren stehen auf der Reifeskala für Technologien bei etwa der Hälfte — semikommerziell, einzelne Reaktoren im Bereich weniger Kilogramm Wasserstoff je Stunde. Der Energieverlust liegt je nach Verfahren zwischen 13 und 34 Prozent.

Man müsste also eine Anlagengattung erst großtechnisch entwickeln, um einen Stoff aufzutrennen, der die Energie bereits transportfähig enthält.

Und dann kommt die Frage, die den ganzen Weg auflöst:

Grüner Ammoniak wird als Ammoniak gebraucht. Wer ihn spaltet, nimmt ihn genau der Verwendung weg, für die es keinen Ersatz gibt.

Solange die weltweite Ammoniaksynthese noch auf Wasserstoff aus Erdgas läuft — und das tut sie, bei ein bis zwei Prozent des Weltenergieverbrauchs —, ist jede Tonne grüner Ammoniak dort gebunden. Sie ersetzt eine Tonne graue. Das ist die höchste Sprosse der Leiter, und sie ist nicht ansatzweise besetzt.

Was daneben passiert

Derselbe Vorgang wiederholt sich in anderen Sektoren, jedes Mal in dieselbe Richtung: Ein knapper Stoff wird dort eingesetzt, wo eine Alternative existiert — und fehlt dann dort, wo keine existiert.

Schifffahrt. Maersk hat 25 Containerschiffe für grünes Methanol bestellt und Abnahmeverträge über 500.000 Tonnen im Jahr geschlossen. Im Oktober 2024 kamen Kontrakte über bis zu 22 Schiffe mit Flüssigerdgas-Antrieb dazu, rund 4,6 Milliarden US-Dollar, mit der Begründung, dass grünes Methanol langsamer hochläuft als geplant. Ammoniak als Schiffstreibstoff steht dort für große Schiffe nicht vor 2030 auf dem Plan. Das ist keine Prognose, das sind unterschriebene Bestellungen.

Luftfahrt. Für das Fliegen gibt es auf absehbare Zeit keine direkte elektrische Lösung. Es braucht flüssige Ersatzstoffe, und die Rohstoffe dafür sind knapp. Was ein ganzer Algenteppich im Atlantik als Flugbenzin hergäbe und was ein Jahr Abregelung, haben wir durchgerechnet.

Was der Algenteppich als Flugbenzin hergäbe

Straße. Hier wird die Konkurrenz per Verordnung erzeugt. Beimischungsquoten schreiben vor, dass ein Anteil biogener Herkunft in den Kraftstoff muss — bei E5 und E10 ist das Ethanol aus Pflanzen. HVO 100 besteht vollständig aus hydrierten Pflanzenölen und Altfetten; für die Hydrierung wird wiederum Wasserstoff gebraucht. Beide binden genau die Rohstoffe, auf die Luft- und Schifffahrt angewiesen sein werden. Und beide versorgen einen Sektor, in dem die direkte elektrische Lösung längst am Markt ist.

Die Bio-Treppe: HVO 100, Tank gegen Teller

Und die E-Fuels im Pkw. Aus Wasserstoff lassen sich flüssige Kraftstoffe herstellen. Im Auto träte das Ergebnis gegen eine Technologie an, die ausgereift, verfügbar und im Betrieb günstiger ist. Dazu kommt ein Punkt, der in der Debatte selten vorkommt: Ein Verbrennungsmotor bildet Stickoxide aus dem Stickstoff der Luft, weil im Zylinder hohe Temperaturen herrschen. Das hängt am Verbrennungsvorgang, nicht am Kraftstoff. Ein Fahrzeug mit E-Fuel wird die Prüfwerte einhalten und die Luft in den Innenstädten trotzdem nicht besser machen als eines, das gar nichts ausstößt.

Die Reihenfolge

Aus alledem ergibt sich eine Reihenfolge, die sich in einem Satz sagen lässt.

Zuerst wird der graue Wasserstoff ersetzt, der heute schon verbraucht wird — in der Ammoniaksynthese, in den Raffinerien, in der Methanolherstellung. Das sind die Anwendungen ohne Alternative, und dort liegt die größte Menge vermiedenes Treibhausgas je eingesetzter Kilowattstunde.

Erst wenn das gedeckt ist, stellt sich die Frage nach Schiff und Flugzeug. Und erst danach, weit danach, die Frage nach Heizung, Auto und Kraftwerk.

Heute läuft es umgekehrt. Gebaut wird für die unteren Sprossen, während die oberste nicht besetzt ist.

Warum uns das angeht

Der rote Faden dieser drei Teile ist derselbe. Wasserstoff ist an wenigen Stellen unersetzlich und an vielen Stellen der aufwendigste verfügbare Weg. Wo Strom direkt genutzt werden kann, ist er der kürzere.

Unsere Stunde ist die, in der Wind und Sonne mehr liefern, als gebraucht wird. 2024 waren das rund 9,4 Terawattstunden, die nicht erzeugt wurden. Dieser Strom braucht keinen Umweg über ein anderes Molekül, keine Umwandlung und keinen Hafen. Er braucht ein Fahrzeug, das ohnehin angeschlossen ist, und eine Regel, die ihn dorthin lässt.

Das ist die zeitliche Erweiterung des Paragrafen 13k im Energiewirtschaftsgesetz. Sie ist der kürzeste Weg, den es in dieser Debatte gibt — und der einzige, für den nichts Neues gebaut werden muss.

Quellen

• c-thru: Ammonia Production Processes from Energy and Emissions Perspective (Technical Brief, Juni 2022, PDF)
• C&EN: Industrial ammonia production emits more CO2 than any other chemical-making reaction
• Umweltbundesamt: Ammoniak als Wasserstoffträger — Fragen und Herausforderungen der Technik bei großvolumigem Import (Texte 90/2026)
• Fraunhofer UMSICHT: Studie zur zukünftigen Nutzung von Ammoniak (AWATA-Bericht, PDF)
• chemietechnik: Flüssiger Wasserstoff, Ammoniak oder LOHC im Vergleich
• H2Global: Ergebnisse der Pilotauktion (Ammoniak-Import aus Ägypten)
• Maersk: Order for six methanol powered vessels
• Hydrogen Insight: „We'll use methanol now and ammonia later — if it's ready", Maersk
• Kuehne+Nagel Knowledge: Methanol still „best candidate" as Maersk prepares for multi-fuel future (11.10.2024)

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