Neue HKUST-Studie: Strategische Emissionsgrenzen entscheidend für die Dekarbonisierung der Ammoniakindustrie

BerlinLaut einer Studie der Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) ist die Festlegung optimaler Emissionsgrenzen entscheidend für die Reduzierung von CO₂-Emissionen in der Ammoniak-Industrie. Die Forscher stellten fest, dass die richtigen Emissionsgrenzen fast vollständige Einsparungen bei den CO₂-Emissionen ermöglichen, während die Kosten kontrollierbar bleiben und Probleme wie Flächennutzung und Netzüberlastungen vermieden werden.

Die Ammoniakproduktion in Europa setzt jährlich 36 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid frei, da Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen verwendet wird. Ein Wechsel zu Wasserstoff, der durch die Elektrolyse von Wasser mithilfe erneuerbarer Energiequellen erzeugt wird, könnte diese Emissionen deutlich reduzieren. Allerdings gestalten sich die Umstellungskosten und die logistischen Herausforderungen schwierig. Die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien und die regionale Kohlenstoffintensität des Stroms spielen hierbei eine entscheidende Rolle.

Professoren Lu Zhongming, Magdalena Klemun und Dr. Stefano Mingolla führten eine Studie durch, die untersucht, wie verschiedene Emissionsgrenzen die Kosten und den Umstieg auf erneuerbare Energien für die Wasserstoffproduktion in Europa beeinflussen. Sie nutzten detaillierte Daten zu erneuerbaren Energien von 38 europäischen Standorten für die Jahre 2024 bis 2050. Die Forscher fanden die besten Kosteneigenschaften für Ammoniakproduktionsanlagen.

Schlüssel-Erkenntnisse:

• Eine Reduktion der Emissionen um 95 % im Vergleich zu den aktuellen Werten ist mit minimalen Kostenerhöhungen realisierbar.
• Eine vollständige Emissionsminderung (100 %) durch den Einsatz erneuerbarer Energien ohne Netzabhängigkeit bringt erhebliche Kosten- und Flächenprobleme mit sich, besonders in ressourcenarmen Regionen.
• Strategische Emissionsobergrenzen können dabei helfen, ein Gleichgewicht zwischen Umweltzielen, Kosten und Ressourcenverfügbarkeit zu finden.

Diese Methode ist besonders nützlich für Branchen, die Schwierigkeiten haben, Emissionen zu senken und auf kohlenstoffarme Brennstoffe umsteigen. Professor Lu betonte, dass die Festlegung der richtigen Emissionsgrenzen entscheidend für eine erfolgreiche Einführung kohlenstoffarmer Technologien in der Ammoniakindustrie ist.

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Prof. Klemun betonte, dass die Studie entscheidende Informationen für politische Entscheidungsträger liefert, die Umweltziele mit Budget- und Ressourcenbeschränkungen in Einklang bringen möchten. Durch Investitionen in neue Technologien und die Nutzung flexibler Anlagendesigns können Ammoniakproduktionsanlagen auf Schwankungen im Angebot erneuerbarer Energien reagieren, was zur Senkung von Kosten und Flächenbedarf beiträgt.

Politische Entscheidungsträger können in Regionen, in denen elektrolytischer Wasserstoff leichter zu produzieren ist, strengere Dekarbonisierungsziele setzen. Diese Gebiete können nahezu emissionsfrei werden, ohne dass dies erheblich mehr kostet als die Herstellung von Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen. In Gegenden, wo die Produktion von elektrolytischem Wasserstoff schwieriger ist, müssen die Ziele möglicherweise weniger strikt oder zeitlich verzögert angesetzt werden.

Dr. Mingolla erläuterte, dass unterschiedliche, maßgeschneiderte Pläne für verschiedene Bereiche und eine schrittweise Umsetzung von Änderungen, zusammen mit flexiblen Pflanzendesigns, der Ammoniakindustrie helfen können, auf kohlenstoffarme Technologien umzusteigen, ohne ihre Wettbewerbsfähigkeit zu verlieren.

Die in Nature Communications veröffentlichte Studie wurde von Dr. Stefano Mingolla verfasst und von Prof. Lu Zhongming und Prof. Magdalena Klemun geleitet. Sie arbeiteten zusammen mit weiteren Forschern von der HKUST und der ETH Zürich. Zu den Mitwirkenden zählen Prof. Francesco Ciucci, Prof. Giovanni Sansavini, Dr. Paolo Gabrielli, Alessandro Manzotti, Matthew Robson und Dr. Kevin Rouwenhorst von der Ammonia Energy Association.

Strenge Emissionsgrenzen können zu bemerkenswerten Umweltverbesserungen führen und gleichzeitig die wirtschaftliche Stabilität sichern. Diese Studie bietet klare Leitlinien für Entscheidungsträger und Branchenführer, um den Übergang zur Produktion von kohlenstoffarmem Ammoniak zu bewältigen.