Ammoniak vs. E-Methanol: Was ist der Treibstoff der Zukunft?

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Das erste Schiff mit E-Methanol-Antrieb wurde erfolgreich zur See gelassen. Aber was ist denn jetzt der Treibstoff der Zukunft? Ammoniak oder E-Methanol? Wir schauen uns die beiden Stoffe an, wie die Herstellung aussieht, die Kosten, ihre Energiedichte und viele weitere Faktoren und beantworten am Ende die Frage: Welcher Stoff ist nun der bessere?

Dieses Video ist in meinem Breaking Lab-Team entstanden. Verantwortlich aus der Redaktion: Antje Burket, Tabea Desch, Jacob Beautemps; Editing: Aron Kamenz, Sören Rensch, Neo Sanjuan Thiele

00:00 Intro
01:07 Grundlagen Methanol
01:59 Grundlagen Ammoniak
04:46 Energiedichte + Kosten der Stoffe
09:03 Kritische Betrachtung
12:04 Fazit

Quellen
Quelle 1: https://www.nabu.de/umwelt-und-ressourcen/verkehr/schifffahrt/27220.html
Quelle 2: https://www.tagesschau.de/wirtschaft/containershiff-gruenes-methanol-maersk-100.html
Quelle 3: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/28570/umfrage/anzahl-der-schiffe-der-globalen-containerschiffsflotte/
Quelle 4: https://www.europarl.europa.eu/news/de/headlines/society/20191129STO67756/co2-emissionen-des-luft-und-schiffsverkehrs-zahlen-und-fakten-infografik
Quelle 5: https://www.maersk.com/news/articles/2021/03/24/ap-moller-maersk-joins-methanol-institute
Quelle 6: https://www.lis.eu/lexikon/teu/
Quelle 7: https://futurefuels.blog/in-der-theorie/methanol-eine-basischemikalie-und-energietraeger-mit-gruenem-potenzial/?
Quelle 8: https://www.br.de/nachrichten/wissen/ammoniak-gas-reizendes-kaeltemittel-fuer-augen-und-atemwege,RLvCroD
Quelle 9: https://wir-campfire.de/nh3-mehr/
Quelle 10: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/479/dokumente/uba_kurzeinschaetzung_von_ammoniak_als_energietraeger_und_transportmedium_fuer_wasserstoff.pdf
Quelle 11: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360128517302320
Quelle 12: https://www.energieinfo.de/eglossar/methanol
Quelle 13: https://www.researchgate.net/publication/357893120_Techno-economic_analysis_of_renewable_fuels_for_ships_carrying_bulk_cargo_in_Europe
Quelle 14: https://www.methanol.org/wp-content/uploads/2023/05/Marine_Methanol_Report_Methanol_Institute_May_2023.pdf
Quelle 15: https://www.ewi.uni-koeln.de/cms/wp-content/uploads/2021/11/EWI_Policy_Brief_Gruenes_Ammoniak_fuer_Deutschland.pdf
Quelle 16: https://www.iee.fraunhofer.de/de/presse-infothek/Presse-Medien/2022/gruenes-ammoniak-fuer-klimaschutz-ptx-atlas.html
Quelle 17: https://www.ndr.de/nachrichten/niedersachsen/oldenburg_ostfriesland/Methanol-betriebenes-Forschungsschiff-Uthoern-II-getauft,uthoernzwei100.html
Quelle 18: https://www.maersk.com/news/articles/2023/09/08/equinor-and-maersk-partner-to-supply-first-methanol-enabled-container-vessel
Quelle 19: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2021/Jan/IRENA_Innovation_Renewable_Methanol_2021.pdf?rev=ca7ec52e824041e8b20407ab2e6c7341
Quelle 20: https://www.acatech.de/publikation/wasserstoff/
Quelle 21: https://www.maersk.com/news/articles/2022/03/10/maersk-engages-in-strategic-partnerships-to-scale-green-methanol-production
Quelle 22: https://www.chemietechnik.de/energie-utilities/wasserstoff/fluessiger-wasserstoff-ammoniak-oder-lohc-was-spricht-fuer-welchen-h2-traeger-381.html
Quelle 23: https://www.ndr.de/nachrichten/niedersachsen/oldenburg_ostfriesland/Methanol-betriebenes-Forschungsschiff-Uthoern-II-getauft,uthoernzwei100.html
Quelle 24: https://www.maersk.com/news/articles/2023/06/21/maersk-to-pioneer-first-container-vessel-conversion-to-methanol-dual-fuel-engine
Quelle 25: https://greenspotting.de/ammoniak-und-methanol-waeren-die-besten-alternativen-treibstoffe-fuer-die-hochseeschiffahrt/
Quelle 26: https://hagen-deutschland.com/wissensdatenbank/index.php?action=artikel&cat=25&id=84&artlang=de
Quelle 27: https://www.handelsblatt.com/technik/thespark/emissionen-moeglicher-ersatzstoff-fuer-gas-ammoniak-fuer-schiffsmotoren-hilft-das-dem-klimaschutz/27763362.html
Quelle 28: https://science.apa.at/power-search/7446394032167594830#:~:text=Man%20k%C3%B6nnte%20auch%20sagen%3A%20Ammoniak%20vereinfacht%20die%20Lagerung%20von%20Wasserstoff.&text=Doch%20durch%20das%20eine%20Stickstoffatom,)%20entstehen%2C%20ein%20starkes%20Treibhausgas.
Quelle 29: https://www.nabu.de/imperia/md/content/nabude/verkehr/230315-nabu-methanol-study-summary.pdf
Quelle 30: https://safety4sea.com/wp-content/uploads/2023/03/NABU-methanol-study-2023_03.pdf
Quelle 31: https://germany.representation.ec.europa.eu/news/weniger-treibhausgase-der-schifffahrt-eu-kommission-begrusst-einigung-der-gesetzgeber-2023-03-23_de
Quelle 32: https://www.man-es.com/discover/two-stroke-ammonia-engine
Quelle 33: https://medium.com/@pareto_investor/toyota-ceo-our-ammonia-engine-is-the-end-of-evs-daf889608091

Containerschiffe sind neben LKWs das wichtigste Transportmittel der Welt im letzten Jahr z.B wurden ganze 90% des weltweiten Warenhandels per Schiff abgewickelt aktuell transportieren fast 6000 frachschiffe weltweit alle möglichen Güter für uns und hier nur mal eine Zahl die ich ziemlich krass fand wenn die Schiffahrt jetzt ein Start wäre

Dann wäre sie auf Platz 6 aller Länder in Bezug auf den CO2 Ausstoß und deshalb wird nach Alternativen gesucht und ein erstes Containerschiff wird nun mit e-methanol Betrieben erst im September wurde der dänische Frachter Laura mersk in Kopenhagen getauft Schiff das hat so ein Dual fuel Motor es kann also

Zwischen e-emthanol und Schiffsdiesel umschalten und hat eine Kapazität von ca 2000 und so standardctainern kurz im Vergleich das Containerschiff mit der weltweit größten Ladekapazität kann einfach 21400 Container fassen die laura mersk ist im Vergleich also noch ein ziemlich kleines Containerschiff das eigentlich Spannende daran ist jetzt ob das mit dem

Methanol wirklich so ein smarter Weg ist den die Alternative Ammoniak die ist auch ziemlich hoch im Kurs und deshalb vergleichen wir heute mal beide Antriebsformen und schauen was was vor und nachteile sind und was ein realistisches zukunftszenario ist und damit willkommen bei won Lab Jakob hier los geht’s schauen wir uns die beiden

Treibstoffe mal genauer an methanol ist einer der bekanntesten alkoholischen Verbindungen und grünes Methanol Herz Stellen brauchen vor allem Kohlendioxid und Wasserstoff der Wasserstoff der wird dabei durch die Elektrolyse gewonnen und das CO2 wird aus sogenannten vergasungsprozessen aus bereits bestehenden CO2 Quellen wie Biomasse oder anderen organischen Materialien wie

Müll und Abfällen extrahiert eine ganz andere Methode wäre noch Carbon capture also CO2 direkt aus der Umgebungsluft filtern was allerdings noch mal mehr Energie kostet egal woher jetzt das CO2 am Ende kommt im nächsten Schritt wird der Wasserstoff und das kohendioxid dann zu einem sogenannten sinnengas verbunden

Das wird dann gereinigt und in einer katalytischen Reaktion bei 50 bis 100 bar Druck und 200 bis 300° Celsus zu flüssigen grünen Methanol umgewandelt das ganze wird dann noch mal destillliert und gereinigt das ist also dann die methanolproduktion schauen wir er mal auf den Konkurrenten Amon am Ammoniak besteht aus einem

Stickstoffatom und drei Wasserstoffatomen und ist eins der bewrtesten Düngemittel in der Landwirtschaft genau wie bei e-methanol muss als allererstes Wasserstoff hergestellt werden wieder durch die Elektrolyse von Wasser danach geht es weiter mit der stickstoffsynthese stickstoffmch ja 78% unserer Luft aus und deshalb kann nun die Luft bei -200° CS verflüssigt werden anschließend wird

Sie aufgetrennt und zwar mit Hilfe der spezifischen Siedepunkte Stickstoff hat so ein Siedepunkt bei -196° das heißt dann siedet das ganze und dadurch kann man es tatsächlich ziemlich einfach abtrennen jetzt werden die beiden Stoffe mit Hilfe von so einem Katalysator kombiniert im Endeffekt werden dabei Stickstoff und Wasserstoff

In einem Verhältnis von 1:3 gemischt und dann bei so einem hohen Druck 150 bis 300 bar und hohen Temperaturen von über 400° zusammengeführt das ganze nennt sich das Haba Bosch erfahren wenn ihr da mehr auch über die Ammoniak Produktion erfahren wollt dann verlinke ich euch am

Ende noch mal ein Video da habe ich da ein bisschen genauer drüber gesprochen das jetzt aber erstmal bei der Herstellung von sowohl dem Grün Methanol als auf dem grünen Ammoniak wichtig zu bet tun ist beide Prozedere wie ich sie euch gerade erklärt habe sind nur die aktuell nachhaltigsten Methoden um

Ammoniak und Methanol herzustellen das bedeutet nicht dass sie als solche schon flächendeckend etabliert sind dazu komme ich gleich auch noch mal gleich geht’s weiter mit dem Video aber vorher habe ich noch einen Tipp für euch und zwar wie ihr beim nächsten Urlaub ganz einfach Geld sparen könnt vor allem bei

Flügen können die Preise ja extrem variieren denn meistens benutzen Airlines eine dynamische Preisgestaltung und erhöhen die Preise z.B bei hoher Nachfrage aber auch euer Standort bzw eure IP-Adresse ist super witig weil auch der Wohlstand eines Landes oder z.B lokale Feiertage eine große Rolle spielen können ihr könnt aber den

Standort euer IP-Adresse auch verändern und dafür braucht ihr einen VPN Cent wie den von nordvpn ich zeige euch das mal hier bei einem Beispiel ein Flug von Berlin nach Palma de Mallorca kostet mit meiner normalen IP-Adresse rund 50 € wenn ich jetzt aber mit nordvbn eine IP-Adresse auswähle im Ausland wie z.B

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Nordvpn.com/breakinglab kriegt ihr auf eurer zwe Jahresabo sogar ganze vier Monate extra es lohnt sich also jetzt geht’s weiter mit dem Video um jetzt aber beurteilen zu können ob Ammoniak oder Methanol effizienter ist um ein ganzes Containerschiff über lange Strecken mit Treibstoff zu versorgen müssen wir uns einmal die Energiedichte

Der beiden Stoffe anschauen sowohl Ammoniak als auch Methanol haben im Vergleich zu fossilen Brennstoffen leider eine ziemlich niedrige Energiedichte Ammoniak hat eine Energiedichte von so knapp über 6 Kilowattstunden pro Kilogramm Benzin hat im Vergleich dazu ein einfach Energiedichte von fast 13 kowattunden pro Kilogramm bei metanol sieht es noch

Geringer aus da hat man nämlich nur so eine Energiedichte von ja 5,8 kowattunden also ein bisschen was unter 6 pro Kilogramm das ganze und das größte Problem dabei ist jetzt natürlich der staurum an Bord ein Studie der Technischen Hochschule in Zürich geht das in jedem Fall mit ein buosten bei

Der Transportleistung einher und laut deren Berechnung müssen fast 6% der Ladung gegen Treibstoff ausgetauscht werden und damit kommen wir jetzt auch mal zum finanziellen Aspekt von den Stoffen bevor ich gleich noch mal darauf eingehe was jetzt wirklich am Ende sinnvoller ist grundsätzlich muss man natürlich sagen dass grüne Treibstoffe

Aktuell noch wesentlich teurer sind als jeder fossile Brennstoff la der Studie aus Zürich liegt das unter anderem daran dass der Strombedarf durch die grüne Herstellungsmethode erheblich steigt und auch die allgemeine Umstellung von fossilen auf grüne Kraftstoffe die Kosten erhöht neue Techniken sind halt in der Regel immer am Anfang teurer als

Etabliert wir versuchen jetzt mal das ganze uns in Zahlen bisschen genauer anzuschauen und bei der Recherche habe ich ziemlich unterschiedliche Zahlen gefunden zu dem Preisen von grünen Ammoniak und Methanol in einem Fall werden die aktuellen Kosten vom Grün Methanol mit so 140 bis 260 € pro Megawattstunde berechnet Megawattstunde

S die Energie die man daraus ziehen kann bei Grüm ammoniac habe ich eine Preisangabe vom frunenhofer IEE Institut gefunden wo sie von aktuell ca 92 € pro megabattstunde sprechen also noch mal deutlich günstiger wie gesagt bei den Zahlen zu den Kosten wä ich noch vorsichtig was da die genauen Werte

Angeht es war einfach saus schwierig da passende Quellen zu zu finden aber man kann auf jeden Fall eine Tendenz erkennen ammoniak ist deutlich günstiger als Methanol was überraschend ist wenn man bedenkt dass das erste Schiff mit Methanol fährt darauf komme ich gleich auch noch mal da gibt’s einen guten

Grund für festhalten kann man auf jeden Fall dass diese Umstellung so oder so ziemlich teuer wird also nur mal zum Vergleich mehr es gibt als eins der größten Unternehmen im Logistik und frachtsegment etwa 6 Milliarden Dollar pro Jahr einfach nur für Diesel aus mit Grün Methanol werden die Ausgaben in

Etwa zwei bis dreimal so hoch zumindest stand jetzt das kann sich noch noch ändern und ein großer Vorteil den gibt’s da sogar auch noch und zwar dadurch dass Ammoniak und Methanol vor allem in der Industrie und Landwirtschaft sehr gefragte Stoffe sind ist die Infrastruktur für den aktuellen Markt

Schon ziemlich gut allerdings ist das Ganze vor allem für die herkömmliche und nicht für die grüne Produktion der beiden Stoffe vorhanden von den gesamt methanolpuktion weltweit sch bis jetzt nur etwa 0,2% aus erneuerbaren Quellen und können als grünes Methanol bezeichnet werden das aktuell produzierte grüne Ammoniak und der methanol wird momentan kaum bis

Gar nicht als Energieträger verwendet es ist also alles schön und gut dass die Infrastruktur der beiden Stoffe schon besteht zur tatsächlichen Nutzung für die Grünen Varianten der Stoffe müsste die Struktur letztendlich aber doch ausgebaut und vor allem stark expandiert werden also ist das am Ende trotzdem noch mal ein durchaus großer

Kostenfaktor es gibt aber große Ambitionen in der Schifferei allein das Unternehmen mers von dem ich ja eben schon gesprochen habe die halt auch einfach die größten sind die erwarten durch ihre geschlossene produktionspartnerschaft dass sie bis Ende 2025 mindestens 730 1000 Tonn pro Jahr an Grün Methanol produzieren können

Bei grünem Ammoniak sieht es auch ganz gut aus RWE plant gerade so ein deutsches Terminal das ab 2066 bis zu 300.000 Tonn grün Ammoniak im Jahr produzieren soll das zeigt sich auch in der aktuellen Nachfrage nach grünen Ammoniak und Methanol also immer mehr Großkunden wie Amazon Disney H&M Levi

Strauß Microsoft und sowas die fordern einen klimaneutralen Transportweg für ihre Waren Unternehmen wie M die reagieren genau darauf und haben mit der Taufe des ersten e-methanol containerschiffes direkt 24 weitere davon bestellt also die glauben da wirklich sehr dran so langsam kommt das ganze jetzt ins Rollen bei all diesen

Neuerungen muss natürlich auch an den Schiffen selbst was verändert werden es muss sich also auch hier eine neue Infrastruktur zum Bau und Umbau von Containerschiffen etablieren z.B müssen Tanks vergrößert werden und ganz wichtig Motoren umgebaut werden laut der Rederei von mersk kostet allein der Bau von so einem e-methanol Containerschiff wie der

Laura mersk um die 150 Millionen Euro das sind ganze 15% mehr als bei so einem herkömmlichen containersch Schiff in derselben Größe und jetzt kommen wir da auch noch mal zu einem großen Problem was Ammoniak angeht denn bisher habe ich ja nur von dem Schiff mit eethanolantrieb gesprochen und das hat

Auch ein ganz guten Grund und zwar ein Motor geschweige denn ein Schiff das mit grüem Ammoniak fährt gibt’s noch gar nicht okay ich war gerade im Schnitt und da kam noch mal eine Info auf die ziemlich spannend ist die ich euch nicht vorenthalten wollte es gibt ein großes

Problem und zwar dass es noch kein einsatzfähiges Schiff mit ammonic Motor gibt es gibt ein Forschungsprojekt von Mann was tatsächlich daran arbeitet so einen Motor zu entwickeln aber sonst habe ich das nichts gefunden was tatsächlich spannend ist tatsächlich hat Toyota gerade einen Ammoniak Motor für Autos vorgestellt und der CEO von denen

Hat sogar gesagt das ist das Ende von Elektroautos eine Firma die selber Elektroautos herstellt ziemlich krasse Aussage dazu kommt jetzt am Donnerstag ein Video hier auf dem Kanal um 17 Uhr ich hoffe viele von euch sind direkt bei der Veröffentlichung dabei aber zurück zu den Schiffen erstmal ist es sehr

Schade dass es noch kein funktionierendes ammoniaak Schiff gibt denn eigentlich sieht’s ja danach aus dass amoniaak günstiger effizienter und auch klimafreundlicher ist aber so einfach ist es natürlich trotz trdem nicht also kommen wir mal zum großen aber von dem ganzen Thema vorher klickt doch mal schnell auf Abonnieren und

Macht die Glocke an damit ihr kein Video in Zukunft mehr verpasst warum ist amoniaak jetzt noch nicht so weit wie Methanol also ammoniaak hat nicht nur einen unangenehmen Geruch sondern ist vor allem sehr sehr giftig bei zu hoher Konzentration kann das Einatmen von Ammoniak zu Atemnot Verätzung und im

Schlimmsten Fall sogar zu Tod führen und auch für das Gewässer ist das ein ziemlich großes Risiko also im Fall von so einer haaiere oder einem Leck an Bord kann amujak ähnliche gefährliche Folgen haben wie Schweröl auch wenn es sich etwas schneller in der Umwelt verflüchtiggt das aber leider noch nicht

Alles wenn Ammoniak nicht vollständig verbrannt wird kann es sein dass Lachgas also N2O entsteht und das ist noch mal ein stärkeres Treibhausgas als CO2 und das wäre natürlich ziemlich doof 1 Kog Lachgas trägt z.B 265 mal stärker zum Treibhauseffekt bei als 1 kg CO2 es gibt zwar aktuelle Forschung für bestimmte

Abgasnachbehandlungssysteme die diese potenziellen lachgastmission abfangen oder minimieren können diese Technologie die ist halt auch noch lange nicht ausg reift wenn wir mit all diesen Infos jetzt noch mal auf Methanol schauen wirkt der Stoff aktuell zumindest wie die sicherere Alternative denn im Gegensatz zu Ammoniak ist Methanol Z für Menschen beim Verschlucken auch

Gefährlich und kann definitiv auch irreversible Nervenschäden verursachen doch die Wahrscheinlichkeit von solcher Situation ist ziemlich gering wenn gerade von Methanol als Treibstoff die Rede ist auch für Wasserorganismen wie Fische wirbellose Tiere Algen und sowas ist Methanol dagegen wesentlich weniger giftig denn Methanol löst sich ziemlich schnell im Meer Waser auf und die Dämpfe

Die flüchtigen sich auch in der Luft interessant ist jetzt dass man trotzdem oft liest dass Ammoniak bis auf diese Risiken die man gerne ein bisschen ausklammert absolut zukunftsweisen ist also auch wirklich aus der Forschung hört man sowas wenn wir uns jetzt nämlich noch mal kurz zurückerinnern an die Herstellung der beiden Stoffe dann

Sehen wir ganz klar dass bei der Produktion von eemthanol zwar vorhandenes CO2 wieder verwertet und am Ende wieder gasfmig ausgestoßen wird grünes Ammoniak hat hier aber trotzdem einfach den Vorteil dass weder in der Produktion noch in der Verbrennung Kohlenstoff als Input benötigt oder ausgestoßen wird grünes Methanol ist damit also kohlenstoffneutral ammoniak

Ist komplett kohlenstofffrei mich würde auf jeden Fall mal eure Meinung dazu interessieren und tatsächlich auch generell mal die Frage wie viel mehr kosten euch das Thema wert wäre denn das natürlich etwas wo man auch offen drüber sprechen muss diese zwei bis dreimal höheren Kosten für den Transport die werden die Unternehmen sehr

Wahrscheinlich an uns weitergeben und ja da würde mich mal eure offene und ehrliche Meinung zu interessieren das heißt schreibt das gerne in die Kommentare und sonst findet ihr hier noch das andere Video was ich angesprochen habe wo ich diese habber Bosch mit noch mal genauer erkläre und

Ich wollte noch mal vielen Dank sagen an die Unterstützung von nordvpn bei diesem Video wenn ihr also sicherer und ohne Werbung im internetsen wollt dann klickt mal auf den Link nordvpn.com/breakinglab findet ihr auch in der Videobeschreibung und sichert euch 4er Monate extra beim zweijahresplan mach’s gut bis zum nächsten mal euer Jakob