Ammoniak als Kraftstoff und Wasserstoffträger: Neue globale MIT-Datenbank zeigt, was kohlenstoffarme Lieferketten kosten
Ammoniak (NH3) war jahrzehntelang ein Synonym für Düngemittel und die chemische Industrie und wurde nur gelegentlich als „exotischer“ Kraftstoff erwähnt. Heute ändert sich das Bild. Während Staaten und Unternehmen nach Wegen suchen, Emissionen in Sektoren zu senken, die sich schwer elektrifizieren lassen, rückt Ammoniak wieder in den Fokus – als möglicher Wasserstoffträger und Energieträger für Industrie, Schifffahrt und Stromerzeugung. Sein Vorteil: Es ist kohlenstofffrei – im Molekül steckt kein Kohlenstoff – und es existiert bereits eine globale Infrastruktur für Produktion, Lagerung und Transport. Die entscheidende Frage lautet jedoch: Wie sieht die tatsächliche Klimawirkung von Ammoniak aus, wenn man die gesamte Lieferkette berücksichtigt, und wie hoch sind die Kosten für den Umstieg von der heutigen fossilen Produktion auf kohlenstoffarme Technologien?
Darauf versucht nun eine neue Studie eines Teams der MIT Energy Initiative (MITEI) zu antworten, veröffentlicht in
Energy & Environmental Science. Die Autorinnen und Autoren haben die bislang größte harmonisierte Datenbank aufgebaut, die zugleich Kosten und Treibhausgasemissionen globaler Ammoniak-Lieferketten in 63 Ländern vergleicht – einschließlich mehrerer Produktionstechnologien sowie der Logistik des internationalen Handels. Im Kontext der Debatten über „blauen“ und „grünen“ Ammoniak liefert die Arbeit, was dem Markt bisher oft fehlte: vergleichbare Kennzahlen, die Technologie, Energieträger, Finanzierungsbedingungen und Transportentfernungen miteinander verknüpfen.
Warum Ammoniak überhaupt als Energieträger diskutiert wird
Energetisch ist Ammoniak aus zwei Gründen interessant. Erstens kann es als Wasserstoffträger dienen: Wasserstoff lässt sich in Ammoniak „verpacken“, per Schiff zum Zielort transportieren und bei Bedarf im Prozess der Ammoniakspaltung wieder „freisetzen“. Zweitens kann Ammoniak direkt als Kraftstoff genutzt werden, etwa in modifizierten Brennern oder in Kombination mit anderen Kraftstoffen – ohne CO2-Emissionen in der Verbrennungsphase. In einer Welt, die Emissionen senken will, klingt das attraktiv. Energiedichte, bestehende Logistikketten und Industrieerfahrung machen Ammoniak zu einem ernsthafteren Kandidaten als noch vor rund zehn Jahren.
Das Problem: Die heutige industrielle Ammoniakproduktion basiert zu großen Teilen auf fossilen Brennstoffen. Die Studie in
Energy & Environmental Science führt an, dass die Ammoniakproduktion im Jahr 2020 mit rund 450 Millionen Tonnen CO2 verbunden war – etwa 1,8% der globalen Treibhausgasemissionen. Solche Zahlen machen Ammoniak zu einer der größten industriellen Emissionsquellen im Chemiesektor. Mit anderen Worten: Ammoniak kann nur dann Teil der Lösung sein, wenn sich die Art der Produktion ändert – und wenn dabei Emissionen und Kosten von Logistik, Lagerung und Importverarbeitung nicht ausgeblendet werden.
Was das MIT-Team tatsächlich gemacht hat
Die Forschenden Woojae Shin, Haoxiang Lai, Gasim Ibrahim und Guiyan Zang entwickelten eine harmonisierte Analyseplattform, die techno-ökonomische Analyse (TEA) und Lebenszyklusbewertung der Emissionen (LCA) für den globalen Ammoniakhandel zusammenführt. Praktisch bedeutete das: Preise für Energie und Brennstoffe nach Ländern, Finanzierungsbedingungen für Investitionen, technologische Anlagenparameter sowie Logistikvariablen wie Entfernungen der Seerouten, Lagerkosten und erforderliche Prozesse an Importterminals wurden in einen Rahmen integriert. So wollten sie den „Kreis schließen“ zwischen Produktion und der realen Nutzung von Ammoniak im internationalen Handel.
Besonders wichtig ist die „Harmonisierung“. In der Literatur gab es bisher viele Teilstudien: manche betrachteten nur eine Region, manche nur eine Technologie, manche rechneten nur Kosten oder nur Emissionen, und die Systemgrenzen waren oft unterschiedlich. Dieses Mosaik erschwert seriöse globale Vergleiche und lässt Raum für selektive Ergebniswahl. Die MIT-Arbeit versucht, das zu überbrücken: Sie wendet denselben Regelsatz auf mehrere Technologien und mehrere Länder an, sodass Ergebnisse „nebeneinander“ gestellt werden können – ohne methodische Tricks. Die Autorinnen und Autoren betonen zudem, dass lange Seereisen sowohl den ökonomischen als auch den klimatischen Vorteil schmälern können, was die Bedeutung der Optimierung von Handelskorridoren unterstreicht.
Welche Technologien in die Rechnung eingehen
Im Fokus stehen sechs Produktionspfade, die heute die Debatte über die Zukunft von Ammoniak dominieren:
- Grauer Ammoniak aus Erdgas über Dampfreformierung von Methan (SMR) ohne CO2-Abscheidung.
- Blauer Ammoniak über SMR mit CO2-Abscheidung und -Speicherung (SMR-CCS).
- Blauer Ammoniak über autothemische Reformierung (ATR) mit Luftverbrennung und CO2-Abscheidung (ATR-CCS-AC).
- Blauer Ammoniak über ATR mit Sauerstoffverbrennung und CO2-Abscheidung (ATR-CCS-OC).
- Grüner Ammoniak über Niedertemperatur-Wasserelektrolyse (LTE) mit stromseitig niedrigen Emissionen.
- Grüner Ammoniak über Hochtemperatur-Elektrolyse (HTE), die theoretisch effizienter sein kann, aber von Technologieverfügbarkeit und Energiequellen abhängt.
Auch wenn in der Öffentlichkeit vieles auf „blau“ und „grün“ reduziert wird, zeigt die Studie, dass die Unterschiede innerhalb dieser Kategorien erheblich sind. Genau deshalb liegt der Schwerpunkt der Datenbank auf dem Vergleich von Preis und Emissionen je Pfad – unter Berücksichtigung realer Bedingungen im jeweiligen Land: Erdgaspreise, Strompreise, Struktur der Stromerzeugung im Netz und Kapitalkosten. So wird die Vereinfachung vermieden, Technologien unter idealisierten Bedingungen zu vergleichen, die in der Praxis nicht überall existieren.
Wichtigster Befund: Wie groß ist der Kompromiss zwischen Kosten und Emissionen
Der am häufigsten zitierte Teil der Studie bezieht sich auf ein globales Szenario des „vollständigen Umstiegs“ auf kohlenstoffarmen Ammoniak. Darin quantifizieren die Autorinnen und Autoren, wie stark Emissionen sinken können und welche Preisfolgen das hätte.
- Ein vollständiger Umstieg auf blauen Ammoniak könnte die treibhausgasbezogenen Emissionen der Lieferkette um 70,9% senken – bei einem Anstieg der Gesamtkosten um 23,2%.
- Ein vollständiger Umstieg auf grünen Ammoniak könnte die Emissionen um 99,7% senken – jedoch bei einem Anstieg der Gesamtkosten um 46,0%.
Solche Verhältnisse prägen politische Debatten, weil sie zeigen, dass „nahezu null Emissionen“ nicht kostenlos sind – aber auch, dass große Reduktionen bereits vor einer vollständig „grünen“ Systemumstellung möglich sein können, insbesondere dort, wo Voraussetzungen für CO2-Abscheidung und -Speicherung vorhanden sind. Für Planer und Investoren ist auch die Botschaft wichtig: Den größten Klimasprung liefern grüne Pfade, aber zu einem Preis, der stärkere Anreize, langfristige Verträge oder regulatorische Mechanismen erfordern kann.
Die Studie warnt zudem vor einem häufigen Fehler in der öffentlichen Debatte: Ammoniak, der mit Strom hergestellt wird, ist nicht automatisch kohlenstoffarm. Wenn das Stromnetz weiterhin überwiegend fossil ist, kann der Lebenszyklus emissionsintensiv bleiben, während die Kosten steigen. Entscheidend ist also, aus welcher Quelle der Strom stammt und wie die Kapazität finanziert wird, die ihn erzeugt. In diesem Sinne ist „grüner Ammoniak“ nicht nur eine Frage der Elektrolyseure, sondern auch der Energiemischung und der Infrastruktur erneuerbarer Energien.
Warum Logistik und Routenentfernung den Vorteil „auffressen“ können
Eine der praktischsten Schlussfolgerungen ist, dass lange Seetransporte sowohl Kosten- als auch Klimavorteile schmälern können – selbst dann, wenn die Produktion im Exportland sehr günstig ist. Das ist wichtig, weil das künftige Marktbild immer häufiger über globale Korridore beschrieben wird: Regionen mit günstigen Energieressourcen würden Ammoniak produzieren, industrielle Zentren würden importieren. Doch Kosten für Seetransport, Terminals, Lagerung und mögliche Umwandlungsprozesse können die Rechnung deutlich verändern.
Im Abstract betont das MIT-Team, dass Regionen mit reichlich günstigen Energieressourcen trotz Transportkosten einen wirtschaftlichen Vorteil behalten können, aber auch, dass in ressourcenbeschränkten Ländern Import manchmal die heimische Produktion übertreffen kann. Praktisch heißt das: Die zentrale Auseinandersetzung wird darum gehen, wo Produktion gebaut wird, wo Terminals entstehen und welche Routen sowie Logistikoptionen das beste Verhältnis von Kosten zu Emissionen liefern. Wird das ignoriert, besteht die Gefahr, dass „saubere“ Produktion auf dem Papier in der Realität zu einer teureren und weniger klimawirksamen Lieferkette wird.
Wer „Lieferant“ von kohlenstoffarmem Ammoniak werden könnte
Auch wenn die Einzelergebnisse je Technologie variieren, ist die Grundbotschaft klar: Geografie und Energie bestimmen die Ökonomie. Länder mit günstigem Erdgas sind natürliche Kandidaten für blaue Pfade, weil sie Wasserstoff günstiger aus Gas gewinnen können und mit CCS Emissionen deutlich senken. Entscheidend sind dann Verfügbarkeit und Kosten der CO2-Abscheidung sowie geologische Speicher oder Infrastruktur für dauerhafte Speicherung. Länder ohne diese Voraussetzungen können deutlich höhere Dekarbonisierungskosten haben.
Auf der anderen Seite haben Länder mit viel erneuerbarer Energie oder Potenzial für kohlenstoffarme Stromerzeugung bessere Ausgangsbedingungen für grünen Ammoniak. Doch selbst dann ist entscheidend, ob sich stabile, relativ günstige Elektrizität für Elektrolyse und Synthese sichern lässt und ob Projekte zu Bedingungen finanziert werden können, die den Vorteil einer günstigen Ressource nicht „auffressen“. Die Studie betont zudem, dass Finanzierungsbedingungen kein Nebenthema sind: Zinsen, Risikoprämien und das breitere Investitionsumfeld können die Wirtschaftlichkeit stark verändern. In der Energiewirtschaft, insbesondere bei großen Anlagen und Infrastruktur, ist der Kapitalkostenfaktor oft ebenso wichtig wie der Brennstoffpreis.
Von der Forschung zu realen Projekten: Beispiel Japan und Südkorea
Die technologische und ökonomische Debatte schlägt bereits in reale Energiestrategien durch. Japan und Südkorea werden oft als Länder genannt, die wegen begrenzter heimischer Ressourcen und Importabhängigkeit versuchen werden, kohlenstoffarme Moleküle über den internationalen Handel zu sichern – einschließlich Ammoniak. In beiden Fällen spielen auch industrielle Gründe eine Rolle: Stahlwerke, Chemieindustrie und Stromerzeugung suchen Optionen, Emissionen zu senken, ohne eine sofortige vollständige Systemrekonstruktion zu erzwingen.
In Japan ist Ammoniak besonders mit der Idee der Mitverbrennung in Kohlekraftwerken verknüpft. Reuters berichtete am 13. Januar 2026, dass der japanische Stromerzeuger JERA an einem Plan arbeitet, bis zum Fiskaljahr 2029 in einem Block des Kohlekraftwerks Hekinan 20% Ammoniak-Mitverbrennung zu erreichen; das würde als erste kommerzielle Nutzung von Ammoniak als Kraftstoff dieser Art gelten. In derselben Meldung werden auch Pläne zum Ausbau von Lagerkapazitäten sowie Beschaffungsverträge für kohlenstoffarmen Ammoniak genannt – mit staatlichen Mechanismen, die einen Teil der Preisdifferenz gegenüber Kohle abdecken. Damit wird deutlich, wie Technologie, Handel und Politik zu untrennbaren Bestandteilen einer Gleichung werden.
Parallel versuchen Japan und Korea, die Zusammenarbeit zu Wasserstoff und seinen Derivaten zu institutionalisieren. Das japanische Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie (METI) teilte mit, dass beide Länder am 14. Juni 2024 ihren ersten Dialog über Zusammenarbeit bei Wasserstoff und Derivaten wie Ammoniak abgehalten haben, um den Kooperationsrahmen zu stärken. Solche Formate deuten darauf hin, dass es nicht nur um einzelne Pilotprojekte geht, sondern um den Aufbau von Regeln, Standards und Marktsignalen, die langfristige Investitionen und eine verlässliche Versorgung ermöglichen. In der Praxis kann internationaler Handel mit kohlenstoffarmem Ammoniak ohne gemeinsame Definitionen von „sauberem“ Kraftstoff und ohne Emissionszertifizierung kaum zu einem stabilen Markt werden.
Risiken, die das „kohlenstofffreie“ Molekül nicht von selbst löst
Ammoniak ist kohlenstofffrei, aber nicht risikofrei. Die UN-Wirtschaftskommission für Europa (UNECE) warnt in einer Analyse von Chancen und Risiken, dass der Klimanutzen leicht überschätzt werden kann, wenn Lebenszyklusemissionen ignoriert werden – insbesondere wenn die Produktion an fossile Quellen gebunden ist oder wenn bei Nutzung und Logistik reaktive Stickstoffverbindungen freigesetzt werden. Zudem ist Ammoniak toxisch und korrosiv und erfordert strenge Sicherheitsprotokolle bei Lagerung und Transport. Bei der Verbrennung ist die Kontrolle von Stickoxid-Emissionen entscheidend, denn „null CO2“ bedeutet nicht automatisch „null“ anderer Schadstoffe.
Deshalb lässt sich die Frage „Ist Ammoniak sauber?“ nicht auf einen Satz reduzieren. In manchen Anwendungen kann es Emissionen senken, in anderen die Lebensdauer fossiler Systeme verlängern und in wieder anderen im Vergleich zu Alternativen wie direkter Elektrifizierung zu teuer sein. Genau hier werden solche Datenbanken wichtig: Sie ermöglichen Entscheidungen auf Basis vergleichbarer Kosten und vergleichbarer Emissionen – statt auf Basis von Eindrücken. Gleichzeitig können sie helfen, öffentliche Politik auf Technologien und Korridore auszurichten, die den größten Effekt bei den geringsten Nebenwirkungen bringen.
Was es bedeutet, vergleichbare Daten zu haben, während ein Markt entsteht
Die Industrie für kohlenstoffarmen Ammoniak befindet sich in einer Phase, in der Standards, Zertifikate und Fördermechanismen noch definiert werden. In einem solchen Umfeld können Unterschiede von einigen Dutzend Prozent bei Kosten oder Emissionen entscheiden, ob ein Projekt finanziert wird oder auf dem Papier bleibt. Der harmonisierte Ansatz des MIT-Teams beseitigt nicht alle Unsicherheiten – denn Energie-, Technologie- und Kapitalkosten ändern sich – aber er verringert das Problem „unvergleichbarer Äpfel und Birnen“ in öffentlichen Debatten. Damit wird auch die Überprüfung von Behauptungen erleichtert, die große Energieankündigungen häufig begleiten.
Für die Industrie bedeutet das eine bessere Einschätzung, wo Kapazitäten rational gebaut werden und über welche Korridore geliefert werden sollte. Für Regierungen bedeutet es ein klareres Bild, wo Anreize die größte Wirkung entfalten und welche Technologien unter konkreten nationalen Bedingungen sinnvoll sind. Und für die Öffentlichkeit bedeutet es eines: Die Geschichte von Ammoniak als Energieträger muss keine Schlagwortschlacht mehr sein, sondern eine Debatte über Zahlen, Kompromisse und überprüfbare Risiken.
Wenn Ammoniak in den kommenden Jahrzehnten tatsächlich als globaler Energieträger genutzt werden soll, wird der nächste Schritt nicht nur „noch ein Pilot“ sein, sondern der Aufbau von Lieferketten, die Ozeane überbrücken und Lager, Terminals sowie Zertifizierungsstandards einschließen. In diesem Sinne kommt die MIT-Datenbank wie eine Karte, auf der erstmals sowohl Preis als auch CO2-Fußabdruck einzelner Routen klar sichtbar sind – und gerade die Routen werden aller Voraussicht nach darüber entscheiden, wie die künftige Ökonomie kohlenstoffarmen Ammoniaks aussieht.
Quellen:- Energy & Environmental Science (RSC Publishing) – wissenschaftliche Arbeit „Toward a sustainable energy future using ammonia as an energy carrier: global supply chain cost and greenhouse gas emissions“ (Bd. 19, S. 162–188; Ausgabe 13. Januar 2026; DOI: 10.1039/D5EE05571G) (link)- The Royal Society – Policy-Briefing zu Ammoniak, dem Haber–Bosch-Verfahren, Energieaufwand und Emissionen (link)- UNECE – Analyse von Chancen und Risiken von Ammoniak als Energieträger, einschließlich Fokus auf Lebenszyklus und Luftwirkungen (link)- Reuters – Bericht über den Plan von JERA für 20% Ammoniak-Mitverbrennung im Kohlekraftwerk Hekinan bis zum Fiskaljahr 2029 (veröffentlicht am 13. Januar 2026) (link)- METI (Japan) – Mitteilung zum ersten Japan-ROK-Dialog über Wasserstoff und Derivate wie Ammoniak (14. Juni 2024) (link)
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Erstellungszeitpunkt: 4 Stunden zuvor