Ammoniak als Energieträger: Klimaretter mit hohem Preis

Ammoniak gehört zu den meistproduzierten Chemikalien der Welt. Jährlich werden hunderte Millionen Tonnen hergestellt, transportiert und eingesetzt – fast ausschließlich für Dünger. Zunehmend wird der Stoff jedoch auch als Baustein einer klimafreundlichen Energieversorgung diskutiert. Regierungen und Industrie prüfen, ob sich Ammoniak künftig für Strom, Wärme oder als Speicher für Wasserstoff nutzen lässt.

Bei der Nutzung entsteht kein Kohlendioxid. Diese Eigenschaft macht Ammoniak attraktiv für Klimastrategien. Für die Gesamtbilanz ist jedoch entscheidend, wie der Stoff hergestellt wird. Eine internationale Auswertung der MIT Energy Initiative zeigt, welche Emissionen und Kosten entlang der gesamten Lieferkette anfallen – und unter welchen Bedingungen Ammoniak als Energieträger tatsächlich zur Emissionsminderung beitragen kann.

Grundlage ist eine Studie in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science, die Kosten und Treibhausgasemissionen entlang globaler Ammoniak-Lieferketten in über 60 Ländern vergleicht.

Warum Ammoniak als Energieträger politisch attraktiv erscheint

Ammoniak bringt Eigenschaften mit, die in der Energiepolitik gefragt sind. Der Stoff lässt sich verflüssigen, über lange Zeit lagern und weltweit transportieren. Die dafür nötige Infrastruktur existiert seit Jahrzehnten. Jährlich werden mehrere hundert Millionen Tonnen produziert und gehandelt – bislang fast ausschließlich für die Landwirtschaft.

Im Vergleich zu Wasserstoff gilt Ammoniak als technisch leichter handhabbar. Er benötigt weder extremen Druck noch sehr tiefe Temperaturen. Er kann direkt verbrannt oder wieder in Wasserstoff umgewandelt werden. Deshalb spielt Ammoniak in nationalen Energiestrategien eine wachsende Rolle, unter anderem in Japan und Südkorea.

Diese Eigenschaften allein sagen jedoch wenig über die Klimawirkung aus. Denn der überwiegende Teil des heute genutzten Ammoniaks stammt aus Verfahren, die große Mengen Treibhausgase freisetzen.

Die unsichtbaren Emissionen hinter dem Produkt

Industriell entsteht Ammoniak überwiegend im Haber-Bosch-Verfahren. Erdgas liefert den Wasserstoff, hohe Temperaturen und starker Druck treiben die chemische Reaktion an. Der Energiebedarf ist entsprechend hoch. Im Jahr 2020 entfielen rund 1,8 Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen auf diese Industrie.

Unter diesen Bedingungen trägt Ammoniak nicht zur Emissionsminderung bei. Zwar existieren Verfahren mit geringerer Klimawirkung, doch sie verändern die Kostenstruktur deutlich. Wie groß dieser Unterschied ausfällt, hat die umfassende MIT-Analyse erstmals global ausgerechnet.

Neue Studie beziffert globale Kosten und Emissionen

Die Auswertung erfasst Lieferketten in 63 Ländern. Berücksichtigt werden Strom- und Gaspreise, Finanzierungsbedingungen, Transportwege sowie sechs unterschiedliche Produktionsverfahren. Auf dieser Basis lassen sich Kosten und Emissionen über den gesamten Lebenszyklus vergleichen.

„Wasserstoff und Ammoniak sind die einzigen Energieträger, die sich im großen Maßstab ohne Kohlenstoff einsetzen lassen. Ammoniak ist dabei leichter zu transportieren und günstiger“, erklärt Studienautorin Guiyan Zang.

Diese Aussage gilt allerdings nur eingeschränkt. Denn der Preisvorteil bleibt vor allem dort bestehen, wo Emissionen nicht vollständig eingerechnet werden.

Sauberer Ammoniak senkt Emissionen – und erhöht die Kosten

Die Ergebnisse zeigen klare Unterschiede zwischen den Verfahren. Konventionell hergestellter Ammoniak verursacht rund 2,46 Kilogramm CO₂-Äquivalente pro Kilogramm Produkt und ist zugleich am günstigsten. Wird das Verfahren mit CO₂-Abscheidung kombiniert, sinken die Emissionen um etwa 61 Prozent. Die Produktionskosten steigen dabei um knapp 30 Prozent.

Noch größer fällt der Effekt bei grünem Ammoniak aus. Hier stammt der Wasserstoff aus Elektrolyse mit erneuerbarem Strom. Die Emissionen gehen um bis zu 99,7 Prozent zurück. Gleichzeitig erhöhen sich die Produktionskosten um rund 46 Prozent. Klimafreundliche Varianten reduzieren Emissionen also deutlich – sie verändern jedoch die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen.

Der Standort entscheidet über Gewinner und Verlierer

Ob sich klimafreundliche Verfahren lohnen, entscheidet vor allem der Produktionsort. Günstiger Strom aus Sonne oder Wind verschafft klare Vorteile. Nach den Berechnungen der Studie könnte sich China langfristig als wichtiger Exporteur von grünem Ammoniak etablieren. Auch mehrere Staaten im Nahen Osten schneiden gut ab, weil dort Energiepreise niedrig sind und Investitionen günstiger finanziert werden können.

Wo dagegen Strom teuer ist oder stark aus Kohle stammt, verschlechtert sich die Bilanz deutlich. In solchen Ländern verursacht strombasierter Ammoniak hohe Emissionen und hohe Kosten zugleich. Staaten mit preiswertem Erdgas profitieren eher von Verfahren mit CO₂-Abscheidung, solange Gas verfügbar bleibt und die Abscheidung zuverlässig funktioniert.

Damit wird Ammoniak zwangsläufig zu einer Handelsware der Energiewende. Produktion und Verbrauch fallen oft auseinander. Neue Lieferketten entstehen – und mit ihnen neue wirtschaftliche Abhängigkeiten zwischen Energieexporteuren und -importeuren.

Warum Industrie und Politik belastbare Zahlen benötigen

Mehrere Staaten planen bereits den Einsatz von Ammoniak in Kraftwerken oder der Industrie. In Japan und Südkorea laufen Tests in bestehenden Anlagen. Förderprogramme setzen auf überprüfbare Emissionsminderungen entlang der gesamten Lieferkette.

Erstautor Woojae Shin sagt dazu: „Alle sprechen über Ammoniak als wichtigen Energieträger der Zukunft. Aber es fehlten vergleichbare Daten. Diese Lücke schließen wir.“ Für Unternehmen bedeutet das Planungssicherheit. Für Regierungen liefert es eine Grundlage, um Technologien zu bewerten und Förderinstrumente gezielt auszurichten.

Transport frisst Kosten- und Klimavorteile

Auch der Transport entscheidet über Kosten und Klimabilanz. Lange Seewege können Vorteile sauberer Produktion deutlich schmälern. Je weiter Ammoniak per Schiff transportiert wird, desto stärker steigen Kosten und Emissionen durch Kühlung, Lagerung und Treibstoffverbrauch.

In der Analyse zeigt sich: Bei interkontinentalen Routen machen Transport und Hafenlogistik einen spürbaren Anteil der Gesamtkosten aus. Gleichzeitig wächst der CO₂-Fußabdruck, selbst wenn der Ammoniak ursprünglich klimafreundlich hergestellt wurde. Kurze Lieferwege oder regionale Produktionscluster schneiden deshalb oft besser ab als globale Ferntransporte.

Die Forscher haben erstmals eine weltweit vergleichbare Datenbasis geschaffen: Sie zeigt für 63 Länder, wie teuer Ammoniak ist – und wie hoch die Emissionen entlang der gesamten Lieferkette ausfallen, von der Herstellung bis zum Transport. © Woojae Shin and Guiyan Zang

Was das für Wirtschaft und Verbraucher bedeutet

Ammoniak als Energieträger senkt kurzfristig keine Energiepreise. Saubere Varianten erhöhen zunächst die Kosten. Gleichzeitig eröffnen sie einen Weg, Industrie und Energieversorgung mit vorhandener Infrastruktur umzubauen.

Für Verbraucher heißt das: Klimafreundliche Energie bleibt erreichbar, aber sie erfordert Investitionen. Der Unterschied liegt weniger im Endprodukt als in den Entscheidungen entlang der Produktionskette.

Kurz zusammengefasst:

Ammoniak kann klimafreundlich sein, ist es aber nicht automatisch: Entscheidend für die Klimabilanz ist der Herstellungsweg, nicht die Nutzung – konventionelle Produktion verursacht hohe Emissionen.
Saubere Verfahren senken Emissionen drastisch, erhöhen aber die Kosten: Mit CO₂-Abscheidung sinken Emissionen um rund 61 Prozent, mit grünem Ammoniak sogar um bis zu 99,7 Prozent – bei Mehrkosten von bis zu 46 Prozent.
Standort und Transport bestimmen den Erfolg: Länder mit billigem Ökostrom oder Erdgas haben Vorteile, lange Transportwege können Kosten- und Klimavorteile jedoch wieder aufzehren.

Übrigens: Der Stoff, der an Silvester Raketen explodieren lässt, führte über Salpeter und Ammoniak direkt zum modernen Dünger – und veränderte Landwirtschaft, Kriege und Umwelt gleichermaßen. Wie Feuerwerk, Kunstdünger und Stickstoffchemie zusammenhängen, mehr dazu in unserem Artikel.