Beitrag von Wilfied Schuler
Grünes Ammoniak
Während der hundertjährigen Geschichte des Haber Bosch Verfahrens, ist der Wert für die benötigte Prozessenergie von 14-15 KWh/kg Ammoniak auf einen langjährigen Standardwert von 10 KWh/kg abgesunken. Sehr moderne, hochoptimierte Prozesse gelangen heute in den Bereich 9-9,5 kWh/kg.
Davon werden ca. 7 kWh/kg zur Erzeugung des Wasserstoffs verbraucht. Der Rest von 2,5 kWh/kg dient zur Bereitstellung des Stickstoffs und wird als allgemeine Prozessenergie zum Betrieb von Heizungen, Kompressoren und Pumpen verbraucht. Der Wert von 7 kWh/kg für den Wasserstoff ist ein Wert aus der Praxis. Der theoretische Wert liegt bei 5,9 kWh/kg. Bei einem Wirkungsgrad der Elektrolyse von 65%, müssten dafür 9 kWh an Solarstrom zur Verfügung gestellt werden. Die oben erwähnten 2, 5 kWh/kg kann man in gleiche Teile thermische und elektrische Energie aufteilen. Daraus folgt ein Erdgasverbrauch von 1,25 + 1,25 : 0,5 = 3,75 kWh/Kg
Ein weiterer Energieverbrauch tritt auf, wenn das Ammoniak in Europa zu Wasserstoff und Stickstoff aufgespalten wird. Diese endotherme Reaktion erfordert an thermischer und elektrischer Energie in Summe 0,8 KWh/kg. Dieses Cracking führt außerdem zu Produktverlusten von ca. 5% und liefert verunreinigten Wasserstoff der aufwendig gereinigt werden muß.
Als Zwischensumme ergibt sich ein Wert von 4,55kWh/kg
Da die Verbrennungsenthalpie des Ammoniaks nur lausige 5,2 kWh/kg beträgt, wird ersichtlich, wie idiotisch der ganze Prozess ist. Vollends absurd wird es, wenn man noch die 9 kWh der Photovoltaik für die Erzeugung des Wasserstoffs auf die Sollseite dieser Bilanz schreibt. Die Summe aller Aufwendungen beträgt 13,55 kWh/kg. Ein einziges Fiasko und ein Trauerspiel. Die gesamte Energie aus der Solaranlage würde verschwendet, um ein Nullsummen Spektakel zu veranstalten. Da allerdings Milliarden investiert werden handelt es sich noch nicht einmal um ein Nullsummenspiel.
Tröstlich ist nur, dass diese lächerlichen Vorgänge nicht stattfinden werden. Es wird, wie bereits dargelegt, nämlich keine autark durchführbare Herstellung von grünem Wasserstoff in der Wüste geben.
Grüner Wasserstoff
Wenn man ein kg Wasserstoff verbrennt, werden 33,3 kWh an Energie frei. Das ist der höchste Wert aller dem Publikum zugänglichen Chemikalien. Man muss also mindestens diesen Energiebetrag einsetzen, um den Wasserstoff zurückzuerhalten. Setzt man Elektrizität ein, um den Wasserstoff aus Wasser zu gewinnen, so benötigt man 33,3 kWh/kg : 0,65 = 51 kWh/kg. Man erkennt, den schlechten Wirkungsgrad der Elektrolyse von 65%.
Wenn man sich mit einem kg Wasserstoffgas, immerhin ein Volumen von 11 Kubikmetern, in der Wüste befindet, gelangt man zum Problem der Verflüssigung zwecks Transport. Dazu wird ein modifiziertes Linde Verfahren eingesetzt. Dieses Verfahren benötigt wegen der ungünstigen Eigenschaften des Wasserstoffs 1/3 der inhärenten Energie also 11,1 kWh.
Zur Bereitstellung der elektrischen Energie wird ein Gaskraftwerk benötigt. Wirkungsgrad 50%. Zulieferung an Erdgas 22,2 kWh.
Neben dem Wasserstoff hat die Anlage auch 8 Kg Sauerstoff erzeugt. Immerhin 89 % der Ausbeute, verbunden mit 89% der Kosten für die Solaranlage. Zu dessen Verflüssigung werden 0,55 kWh/kg also 4,4 kWh Strom und damit 8,8 kWh an Erdgas benötigt.
Die Zwischensumme ist mit 32 kWh Verbrauch an Erdgas bereits deprimierend. Da alle anderen Verbraucher noch gar nicht berücksichtigt sind, kann man annehmen, dass die Anlage weniger Energie in Form von Wasserstoff abgeben kann, als ihr an Energie über das Erdgas zugeführt wird.
Berücksichtigt man noch die 51 kWh aus der Solaranlage, hätte man 51-33 = 18 kWh Solarenergie verloren und die Erdgasenergie für eine sinnlose Handlung verbraucht.
Das ernüchternde Resultat beruht auf den gegebenen Stoff-eigenschaften und Naturkonstanten und ist damit invariabel. Die übliche, törichte Hoffnung auf zukünftige Verbesserung durch schwäbische Tüftler, wird sich also nicht erfüllen.
Es sei denn, Wilfried Kretschmann schaltete sich ein. Er ist bekanntlich Lehrer. Lehrer wissen nicht nur alles, sie wissen es auch besser.
Hinter allem steht die Finanzbranche. Es sollen milliardenteure Anlagen in die Wüste gestellt weden. Funktion und Nutzen sind zweitrangig. Hauptsache das Geld ist dem Bürger über dubiose Investitionen und Zwangsabgaben aus der Tasche gezogen worden.
Grüner Wasserstoff und grünes Ammoniak im Verbund
Der Paso Doble in den Abgrund: Das Problem der „Leichtigkeit“
Es ist hinreichend bekannt, dass die Aufbereitung zum Transport bei Wasserstoff energieaufwendig ist. Aufgrund der niedrigen Dichte ist der Transport kostspielig, da nur eine geringe Masse pro Schiffsladung befördert werden kann. Stellt man sich einen Tanker mit einem Ladevolumen 200 000 Kubikmeter vor, so könnten lediglich 12 000 Tonnen flüssiger Wasserstoff geladen werden. Das gleiche Schiff könnte aber 130 000 Tonnen flüssiges Ammoniak laden. Bei einem Heizwert von 33,3 kWh für Wasserstoff hätte der Tanker 400 GWh an Bord. Der Heizwert von Ammoniak beträgt allerdings nur lausige 5,2 kWh/kg, der Ammoniak Tanker hätte folglich 680 GWh geladen. Dieser erste grobe Effizienzkoeffizient wäre mit 680/400 = 1,7, zwar erkennbar, aber nicht gewaltig. Würdigt man die Tatsache, dass flüssiges Ammoniak relativ einfach verladen und transportiert werden kann, wogegen die Handhabung von flüssigem Wasserstoff sehr aufwendig und kostspielig ist, so ist verständlich, dass man über eine Variante nachgedacht hat, bei der Ammoniak als Transportvehikel dient. Wer aber die Details der Ammoniak Synthese kennt beginnt sich ab jetzt unbehaglich zu fühlen.
Genialer Gedanke?
Man stellt aus Wasserstoff Ammoniak her, transportiert diesen und setzt am Bestimmungsort den gewünschten Wasserstoff wieder frei. Das leuchtet einfachen Menschen ein, die von der Materie nichts verstehen. Dieses Unterfangen ist jedoch mit einem ungeheuren Aufwand verbunden und stellt eine Verschwendung von Geld, Energie, Arbeitszeit und sonstiger Ressourcen dar. Alle Aktionen können nur in einem totalen Fiasko enden, wie man sehen wird.
Der Umwandlungsschritt bedeutet, dass man eine teure Haber Boschanlage bauen muss. Das Gegenstück, findet sich am Entlade Kai. Auch hier hoher Investitionsbedarf und großer Energieverbrauch. Man repetiert eine unnütze Handlung. Und die Werbung verkauft es als geniale Aktion.
Das Ammoniak -Wasserstoff Kombiprojekt von Robert Habeck
Angenommen es sollte 1Million Tonnen Wasserstoff in Deutschland bereitgestellt werden. Dazu müssten rund 7 Millionen Tonnen Ammoniak ex Saudi-Arabien geliefert werden. Dieses Ammoniak wird zentral am Entladeterminal Hamburg in Wasserstoff und Stickstoff gespalten und liefert so nach Abzug der erheblichen Produktverluste 1 Million Tonnen Wasserstoff mit einem Energieinhalt von 33,3 TWh. Mit Hilfe der Wasserstoffzelle wären daraus 21,7 TWh an Strom zu gewinnen. Würde man den Wasserstoff in einem Gaskraftwerk verstromen, wäre die Ausbeute mit 16, 7 TWh viel geringer. Die beste und sinnvollste Verwendung könnte dieses Ammoniak in einer Düngemittelfabrik finden. Sie wäre vor allem nahezu verlustfrei.
Der Ammoniak Cracker
In den bunten Prospekten wird über diesen Punkt eilfertig hinweg gegangen. Es lohnt sich deshalb hier einige Details zu beleuchten. Die endotherme Crack Reaktion läuft in einem Röhrenreaktor bei 800°C ab und erfordert 0,7 kWh/kg. Man benötigt also die erstaunliche Menge von 4,9 TWh an thermischer Energie nur um den Wasserstoff, den man in Saudi Arabien bereits in der Hand hatte, wieder freizusetzen. Da die Anlage auch Kompressoren, sowie weitere elektrische Verbraucher aufweist, kann man als Gesamtverbrauch 6 TWh/a ansetzen. Eine sehr erhebliche Energiemenge die keinen erkennbaren Nutzen geschaffen hat. Sie hat nur den status quo wiederhergestellt.
Der Cracker erzeugt bedauerlicherweise nur verunreinigten Wasserstoff. Zur Reinigung muss weiter manipuliert und gereinigt werden. Dazu kommen fühlbare Produktverluste von mehr als 5%. Insgesamt ist dieser Schritt gezeichnet von Verschwendung, sowohl von Energie als auch von Material. Ein Desaster, dass den Sinn der ganzen Operation bereits an diesem Punkt in Frage stellt. Aber Geduld. Es kommt noch schlimmer. Man beachte bitte, dass hier externe Energie ins Spiel kommt. Das böse Erdgas. Der grüne, mit autarker Energie hergestellte Ammoniak verliert seine Unschuld. Man könnte dem Problem beikommen, indem man eine Extra Quantität Ammoniak mitliefert die dann das Kraftwerk speist.
Nun denn. Rechnen wir es aus. Es würden 1,15 Millionen Tonnen Ammoniak zusätzlich angeliefert werden müssen, um diese Aufgabe erledigen zu können.
Gestatten sie lieber Leser eine Beschreibung des Crackers. Im inneren Reaktionsraum befindet sich grünes Ammoniak. In der äußeren Heiz Zone strömen die Flammgase desselben grünen Ammoniaks. Heraus kommt der Wasserstoff den man in Saudi Arabien schon hatte. Bevor man ihn mit irrem Aufwand zu dem Ammoniak machte das jetzt verbrannt bzw. zersetzt wird. Wenn sie jetzt beginnen mit dem Kopf zu schütteln, sind Sie gedanklich auf dem richtigen Weg. Fritz Haber und Carl Bosch beginnen in ihren Gräbern zu rotieren.
Verborgene Feinheiten des Haber Bosch Verfahrens
Das klassische Haber Bosch Verfahren kommt heute mit einem Energiebedarf von 10 kWh/kg Ammoniak aus. In der Vergangenheit lag dieser Wert bei 12 kWh/kg und höher. Sehr gut optimierte moderne Anlagen gelangen in den Bereich 9,0-9,5 kWh/kg. Ein großer Teil, ca. 7,0-7,5 kWh/kg, wird zur Erzeugung des Wasserstoffs benötigt. Dieser Anteil wird beim grünen Ammoniak durch Solarenergie ersetzt und entfällt somit. Der Differenzbetrag von 2,0-2,5 kWh/kg wird aber auch beim grünen Haber Bosch Verfahren gebraucht. Er kann nicht durch solare Energie, sondern nur durch Verbrennung geliefert werden. Multipliziert man 7 Millionen Tonnen mit 2,5 kWh/kg, so ergibt sich der Energiebedarf für das Haber Bosch Verfahren zu 17,5 TWh/a.
Aus der Beschreibung des Verfahrens kann der Fachmann abschätzen, dass dieser Betrag sich hälftig in thermische und elektrische Energie aufteilt. Es wäre also eine Erdgaszufuhr von
8,75 TWh/a + 8,75 TWh/a: 0,5 = 26 TWh/a an Erdgas nötig, um die Haber-Bosch-Anlage betreiben zu können
Energiebilanz der Ammoniak Anlage.
Als Aktivposten stehen am Kai in Hamburg 33,3 TWh zu Buche. Das ist die Energie, die der Million Tonnen Wasserstoff innewohnt, die in Europa am Cracker anfällt.
Als Malus erscheinen die bereits berechneten 6 TWh/a die der Ammoniak Cracker verzehrt.
Eine weitere schwere Belastung sind die 26 TWh/a die der Haber Bosch Prozess erfordert.
Mit 32 TWh touchiert die Summe der Passiva folglich den Wert der Aktiva von 33,3. Damit ist die Sinnhaftigkeit der Aktion zerstoben.
Der Wahnsinn besteht darin, dass man 26 TWh aufgewendet hat, um aus 1 Million Tonnen Wasserstoff 7 Millionen Tonnen Ammoniak zu machen. Nachdem man diesen Ammoniak exportiert hat, werden weitere 6 TWh verschwendet, nur um ihn in Europa wieder zu Wasserstoff zu machen.
Schlussbilanz Ammoniak und Wasserstoffherstellung
Als finaler Schritt bleibt die Betrachtung der als Vorstufe benötigten Wasserstoff Anlage. Deren grundsätzliche Schwäche, wurde im vorhergehenden Aufsatz bereits dargelegt. Sie ist als Energielieferant nach außen vollkommen unbrauchbar. Wenn sie als Zulieferant zu einer Ammoniak Fabrik nicht die Gesamtausbeute an Wasserstoff verflüssigen müsste, sondern nur 70 %, würde das ein wenig Entlastung geben. Um aber eine autarke Versorgung mit Wasserstoff, als Energielieferant für die Solaranlage und die Haber-Bosch-Anlage, erreichen zu können müsste man die Fläche der Solarpaneele ins Absurde steigern. Man würde dann gigantische Mengen Strom erzeugen, nur um ihn in nutzlosen internen Prozessen zu verbrauchen. Der Effekt nach außen wäre Null. Allein der Kupferbedarf für die Stromleitungen würde das Projekt töten.
Es bleibt als finale Erkenntnis.
Anlagen in Übersee, die mit Sonnen oder Windenergie hergestellten „Grünen Wasserstoff“ oder „Grünes Ammoniak“ als Exportgut für Deutschland produzieren sollen, können nicht energieautark arbeiten. Daher wird es sie nicht geben. Eine intellektuelle Sackgasse und ein Verlustgeschäft.
Das oft beschworene „Hochlaufen der Wasserstoff-wirtschaft“ ist ein Slogan ohne Inhalt. Gäbe es größere Mengen der beiden Chemikalien, müsste man sie zu 100% in der Chemischen Industrie/Düngemittelindustrie verwenden. Auf dem Energie Markt haben Sie nichts verloren.
Die grüne Fiktion einer Ammoniakfabrik in der Wüste
Wie soll sich ein Normalbürger eine Ammoniakfabrik in der Wüste denken. Die Anlage soll supergrün und 100% energieautark arbeiten.
Je nach Breitengrad und Jahreszeit, kommen die ersten Sonnen-strahlen zwischen 5:30 und 6:30 über die Dünen und beleuchteten einige Quadratkilometer Industrieanlagen, die wie eine in der Kälte erstarrte Eidechse in der Landschaft liegen. Diese Metapher ist nicht übertrieben. Nachtfrost im Winter ist in vielen Wüsten normal. Ab etwa 7:30 beginnt die Elektrolyseanlage zu arbeiten. Die Ammoniak-anlage steht noch. Plötzlich fällt dem Betrachter auf, dass es auf dem Gelände kein Kraftwerk, und keine Heizanlage gibt. Wie soll der Ammoniak Reaktor auf 450°C geheizt werden? Woher kommt der 380 Volt Strom für die 100 Kompressoren und 500 Pumpen? Was treibt die Wasseranlage und die Linde Gasverflüssigung? Und die Heizungen in den Unterkünften des Personals?
Die Antwort lautet, es müssen Gaskraftwerke zur Verfügung stehen. Eine Binsenweisheit die zur Aufdeckung des Betrugs führt.
Wenn man deren Verbrauch an LNG mit dem Energieinhalts des erzeugten Wasserstoffs vergleicht, kommt der oberflächliche Beobachter zu dem Schluss es handele sich um ein Nullsummenspiel. Nichts könnte falscher sein. Abertausende Tonnen Stahl, Aluminium, Kupfer, Silber, Glas, Beton usw. usw. wurden erzeugt und der Umwelt damit Schaden zugefügt. Wasser wurde verschmutzt, Luft kontaminiert, Bäume gefällt und Tiere getötet. Und CO2 erzeugt, das vor allem.
Und all das für nichts. Die Allgemeinheit hat keinen Nutzen von dem Ungeheuer aus Glas und Stahl in der Wüste.
Den Nutzen ernten die Leute, die das Kapital für all diese Unternehmungen zur Verfügung stellen.
Es ist aber nicht das Kapital dieser Leute. Es ist das Spargeld der Bürger. Die noblen Subventionen des Staates, hat dieser vorher auch seinen Bürgern abgepresst. Die Erzeuger des Grünen Wahns kommen aus der Finanzbranche. Die sogenannten Grünen sind nicht die Erfinder, was für ein lächerlicher Gedanke, sondern nur willfähriges Bodenpersonal.