Grünes Ammoniak – Wasserstoffträger für eine CO₂ neutrale Welt
Über 70 % des Ammoniaks werden derzeit in der Düngemittelproduktion verwendet, der Rest dient als Kältemittel und chemischer Rohstoff. Grünes Ammoniak, das aus erneuerbarem Wasserstoff und Stickstoff hergestellt wird, gewinnt als CO₂-freier Energieträger immer mehr an Bedeutung. Es wird bei -33 °C verflüssigt und ermöglicht so einen sicheren und effizienten Wasserstofftransport über große Entfernungen. Am Zielort kann Ammoniak dann wieder in Wasserstoff aufgespalten werden, was einen flexiblen Zugang zu sauberer Energie ermöglicht. Außerdem wird es auch direkt als Schiffskraftstoff verwendet, der Schiffe ohne CO₂-Emissionen antreibt – ein wichtiger Schritt in Richtung Dekarbonisierung des globalen Transports und der globalen Industrie.
Schlüsselverfahren in der Produktion von grünem Ammoniak
Mit einem umfassenden Portfolio an intelligenten Instrumentierungslösungen, die auf jede Stufe der Wertschöpfungskette für grünen Ammoniak zugeschnitten sind, unterstützen wir bei WIKA unsere Kunden dabei, den Wandel voranzutreiben. Unsere Geräte helfen Ihnen dabei, einen zuverlässigen, effizienten und sicheren Betrieb sicherzustellen – von der Wasserstoffproduktion bis zur Ammoniaksynthese, -speicherung und -spaltung. So können Sie Ihre Nachhaltigkeitsziele sicher erreichen.
Die Wasserelektrolyseanlage bildet den Ausgangspunkt im Produktionsprozess für grünen Ammoniak. Angetrieben durch erneuerbare Energie aus Wind- oder Solarkraft spaltet diese Anlage gereinigtes Wasser (H₂O) mittels Elektrolyse in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂).
Der erzeugte grüne Wasserstoff ist, kombiniert mit Stickstoff aus der Luftzerlegungsanlage, ein entscheidender Rohstoff für die Ammoniaksynthese. Technologien wie PEM, alkalische und Festoxid-Elektrolysezellen (SOEC) werden je nach Anforderungen hinsichtlich Effizienz, Umfang und Integration eingesetzt. Die Anlage ermöglicht eine CO₂-freie Wasserstoffversorgung und gewährleistet so die Nachhaltigkeit der gesamten Power-to-X-Wertschöpfungskette.
Mit den Präzisionsmesslösungen von WIKA können Sie eine optimale Leistung, Sicherheit und Compliance Ihrer Wasserelektrolysevorgänge sicherstellen und damit den Wert Ihrer Investition in grünen Wasserstoff maximieren.
Im Produktionsprozess von grünem Ammoniak spielt die Luftzerlegungsanlage (ASU, Air Separation Unit) eine entscheidende Rolle, indem sie Stickstoff (N₂) aus der Umgebungsluft extrahiert. Dieser Stickstoff ist ein wichtiger Reaktionspartner in der Synthese von Ammoniak (NH₃), wo er mit durch Wasserelektrolyse hergestelltem grünen Wasserstoff kombiniert wird.
In der ASU kommt typischerweise die kryogene Destillation zum Einsatz, um Luft in ihre Hauptbestandteile wie Stickstoff, Sauerstoff und Argon zu trennen und hochreinen Stickstoff zu erzeugen, der für eine effiziente und nachhaltige Ammoniaksynthese unerlässlich ist. Als Teil der umfassenderen Power-to-X-Wertschöpfungskette unterstützt die ASU die Dekarbonisierung, indem sie einen fossilfreien Verfahren zur Ammoniakproduktion ermöglicht.
Die Integration der hochpräzisen Messgeräte von WIKA ermöglicht eine zuverlässige Stickstoffgewinnung und Prozessstabilität und unterstützt so eine effiziente und nachhaltige Ammoniaksynthese bei gleichzeitiger Minimierung der Betriebsrisiken.
Die Ammoniaksyntheseanlage bildet das Herzstück im Produktionsprozess für grünen Ammoniak. Es vereint den in der Wasserelektrolyse hergestellten grünen Wasserstoff und den mit der Luftzerlegungsanlage aus der Umgebungsluft gewonnenen Stickstoff unter hohem Druck und hoher Temperatur mittels des Haber-Bosch-Verfahrens. Bei dieser katalytischen Reaktion entsteht Ammoniak (NH₃), das dann gespeichert, transportiert oder direkt als CO₂-freier Energieträger genutzt werden kann.
Die Anlage ist optimal hinsichtlich Effizienz und Nachhaltigkeit ausgelegt und ermöglicht so ein fossilfreies Verfahren zur Ammoniakproduktion im Rahmen von Power-to-X. Mit den fortschrittlichen Sensoren und Transmittern von WIKA können Sie kritische Parameter in Echtzeit überwachen und eine effiziente Umstellung, Prozesssicherheit und gleichbleibende Produktqualität sicherstellen. Dies hilft Ihnen beim Erreichen von Produktions- und Nachhaltigkeitszielen.
Die Kühl- und Trennungsanlage bildet den letzen Schritt im Produktionsprozess für grünen Ammoniak. Nach der Synthese wird das Ammoniakgas mittels verschiedener Wärmetauschern und Ammoniak-Chillern auf etwa -33 °C heruntergekühlt.
In diesem Kühlprozess kondensiert das Ammoniak und wird flüssig. Dies ermöglicht eine effiziente Lagerung sowie einen effizienten Transport. Gleichzeitig werden nicht reagierte Gase abgetrennt und wieder in die Syntheseschleife zurückgeführt. Präzisionsmessgeräte, wie beispielsweise Niveaustandsanzeiger, Prozesstransmitter, Temperaturtransmitter und Durchflussmessgeräte, gewährleistet einen stabilen Betrieb, Energieeffizienz und eine sichere Handhabung der kryogenen Bedingungen.
Die Instrumentierung von WIKA ermöglicht Echtzeitüberwachung und -steuerung bei der Verflüssigung und Trennung und hilft dabei, die Energieeffizienz aufrecht zu erhalten, Verluste zu vermeiden und einen sicheren Umgang mit kryogenem Ammoniak zu gewährleisten.
Die Ammoniakspeicheranlage ist ein kritischer Bestandteil der Wertschöpfungskette für grünen Ammoniak. Sie ist darauf ausgelegt, verflüssigtes Ammoniak bei Tieftemperaturen um -33 °C sicher zu lagern. Diese Speicherbehälter sind in der Regel doppelwandig, um eine gute Wärmeisolierung und Sicherheit sowie eine stabile Lagerung von NH₃ vor dem Transport oder der Weiterverarbeitung zu gewährleisten.
Fortschrittliche Füllstands- und Druckmessgeräte wie Radarsensoren, hydrostatische Transmitter und Stufen-Thermoelemente ermöglichen eine präzise Überwachung und Steuerung. Die Anlage fungiert als Puffer zwischen Produktion und Verteilung und unterstützt sowohl den lokalen Bedarf als auch den weltweiten Export von grünem Ammoniak als CO₂-freier Energieträger.
Durch die Wahl der fortschrittlichen Messgeräte von WIKA gewährleisten Sie eine sichere, effiziente und konforme Ammoniaklagerung – zum Schutz Ihrer Anlagen und zur Unterstützung einer zuverlässigen Versorgung Ihrer Kunden.
Die Ammoniakspaltanlage ermöglicht die Rückumwandlung von grünem Ammoniak zu Wasserstoff und stellt damit eine wichtige Möglichkeit zur Verteilung und Nutzung von Wasserstoff dar. Durch ein Hochtemperatur-Katalyseverfahren wird Ammoniak (NH₃) thermisch in Stickstoff (N₂) und Wasserstoff (H₂) zerlegt, der dann als sauberer Brennstoff für die Energieerzeugung, industrielle Prozesse oder Mobilitätsanwendungen verwendet werden kann.
Technologien wie der H₂Retake™ von Haldor Topsoe und der vollelektrische Cracker von Syzygy Plasmonics fördern die Effizienz und Skalierbarkeit dieses Prozesses. Die Anlage ist in der Regel mit befeuerten Reformern oder elektrischen Heizern ausgestattet. Hierbei sind Instrumentierungslösungen entscheidende Faktoren bei der Überwachung von Temperaturprofilen, der Katalysatorleistung und der Gaszusammensetzung. Dieser Schritt schließt den Kreislauf in der Wertschöpfungskette für grünen Ammoniak und ermöglicht eine flexible und CO₂-freie Energielieferung.
