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Flüssiggas: Wie gut sind die LNG-Terminals umrüstbar?

Anpassung von Flüssiggas-Terminals an Ammoniak oder Wasserstoff untersucht

LNG-Tanker
An der deutschen Küste sollen mehrere LNG-Terminals entstehen. Aber was passiert mit ihnen, wenn die Erdgas-Ära endet? © Sky_Blue/ Getty images

Teuer und aufwendig: Die zurzeit gebauten Flüssiggas-Terminals an der deutschen Küste sollen später für klimafreundlichere Energieträger wie Ammoniak oder Wasserstoff umgerüstet werden – so der Plan. Doch eine solche Umrüstung wäre weniger einfach als vielfach suggeriert, wie nun eine Studie enthüllt. Fehlinvestitionen können demnach nur vermieden werden, wenn schon jetzt bestimmte Anpassungen eingeplant werden. Und selbst dann bleiben noch große Unsicherheiten.

Lange galt Flüssiggas als zu teuer, zu aufwendig und zu klimaschädlich, um konkurrenzfähig zu sein. Doch angesichts des Ukrainekriegs und des Lieferstopps aus Russland sollen nun neugebaute LNG-Terminals und schwimmende Speicher- und Regasifizierungseinheiten neue Möglichkeiten für die Belieferung mit Flüssiggas schaffen. Das gekühlte und komprimierte Methangas wird von Tankschiffen in diese Terminals gepumpt, wieder gasförmig gemacht und in das Gasnetz eingespeist.

Ist eine Umnutzung der Terminals möglich?

Doch was ist, wenn im Zuge der Energiewende irgendwann kein Erdgas mehr gebraucht wird? Schon ab 2045 soll die deutsche Energieversorgung ohne fossile Brennstoffe auskommen, wodurch die LNG-Terminals zu milliardenschweren Industrieruinen werden könnten. Um das zu verhindern, sehen die Pläne der Regierung und Betreiber vor, dass die LNG-Terminals in Zukunft auch klimafreundlichere Brennstoffe wie Ammoniak (NH3) und Flüssigwasserstoff lagern und verarbeiten sollen.

Ob dies möglich ist, welche Kosten anfallen und welche Probleme bei dieser Umwidmung auftreten können, haben nun Matia Riemer und ihre Kollegen vom Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) in einer Studie untersucht. Dafür werteten sie den gängigen Stand der Forschung anhand der Fachliteratur aus und führten Befragungen von Experten aus Industrie und Wissenschaft durch.

Hohes Risiko für Fehlinvestitionen

Das Ergebnis ist nur bedingt positiv: „Derzeit ist unklar, ob die Terminals mit ihren hohen Investitionskosten in Zukunft weiter nutzbar sind“, erklärt Riemer. Denn ein flexibler Wechsel von einem Energieträger zum anderen ist ohne technische und bauliche Anpassungen nicht machbar. Die Umrüstung der LNG-Anlagen für Ammoniak oder flüssigen Wasserstoff erfordern stattdessen teils erhebliche Umbauten – und das kann teuer werden.

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Der Bau fester LNG-Terminals birgt daher das Risiko für Fehlinvestitionen oder aber eines fossilen „Lock-In“ – dem Zwang, die Terminals aus wirtschaftlichen Gründen weiter für den fossilen Brennstoff Methan zu nutzen. Hinzu kommt, dass einige Technologien, die für die Lagerung, Verarbeitung und den Transport von Ammoniak oder flüssigem Wasserstoff nötig sind, noch kaum erforscht und bestenfalls in kleinem Maßstab umgesetzt sind.

Richtige Planung der Speichertanks entscheidend

Das Hauptproblem: Ammoniak und flüssiger Wasserstoff stellen andere technische Anforderungen an Anlagen und Transport als Flüssiggas. So hat Ammoniak hat eine höhere Siedetemperatur als LNG und benötigt daher weniger thermische Isolation. Dafür ist es aber korrosiv und giftig. Flüssiger Wasserstoff hingegen hat einen noch niedrigeren Siedepunkt als LNG und erfordert daher eine bessere Wärmeisolierung. Zudem kann er Materialversprödung verursachen und hat ein hohes Explosionsrisiko.

Konkret bedeutet dies: Vor allem die Speichertanks der Terminals müssen von vornherein so geplant und konstruiert werden, dass sie möglichst leicht für Ammoniak oder Wasserstoff umgerüstet werden können. „Wenn dies schon in der Designphase der LNG-Terminals berücksichtigt wird, könnten 50 bis 70 Prozent der Investitionskosten durch die Weiternutzung erhalten bleiben“, so Riemer und ihre Kollegen.

Das könnte unter anderem erreicht werden, wenn statt der gängigen Stähle ein für die extrem tiefen Temperaturen des flüssigen Wasserstoffs geeigneter und gegen Versprödung unempfindlicher Edelstahl für die Tanks verwendet wird. Bei einer geplanten Umrüstung auf Ammoniak müssten die Tanks aus besonders korrosionsbeständigen Stahllegierungen bestehen. Welche dies sind, ist allerdings bisher noch nicht vollständig erforscht.

Transport und Weiterverarbeitung noch ungelöst

Ein weiteres Problem sind Weiterverarbeitung und Transport der Brennstoffe: „Zurzeit gibt es kein Pipeline-Netzwerk für Ammoniak in Deutschland und ein Straßentransport ist wegen der Einstufung von Ammoniak als Gefahrgut nicht in größerem Maßstab machbar“, konstatieren die Forschenden. Soll der Ammoniak zu Wasserstoff weiterverarbeitet werden, sind zudem entsprechende Cracking-Anlagen nötig, die den Wasserstoff aus dem Molekül abspalten.

Solche Anlagen zur Ammoniakspaltung sind jedoch teuer, verbrauchen große Mengen Strom und wurden bisher noch kaum im industriellen Maßstab getestet. Das könnte dazu führen, dass die Nutzung von Ammoniak als Energieträger in Deutschland zu unrentabel ist.

Im Falle von Flüssigwasserstoff wäre der Transport über Tanklaster oder eine Ableitung in gasförmigem Zustand über bestehende Erdgas-Pipelines im Prinzip möglich. Bei Letzterem treten aber erhöhte Verluste durch entweichendes Gas auf. Zudem gibt es bisher kaum praktische Erfahrungen mit Terminals für Flüssigwasserstoff oder einer Wasserstoffverteilung im großindustriellen Maßstab. Nur im japanischen Kobe existiert bereits ein kleiner Prototyp eines Importterminals, wie das Team berichtet.

Infrastruktur mit einbeziehen

Wenn eine Umnutzung von LNG-Terminals funktionieren soll, muss daher auch die für Folgeschritte nötige technische Infrastruktur schon im Vorhinein miteinbezogen werden. „So können zum Beispiel Industrieparks in der Nähe zum Austausch wertvoller Energieabfallströme beitragen oder Verteilinfrastrukturen wie Pipelines bieten, was ein wichtiges Kriterium sein kann“, erklärt Koautor Florian Schreiner vom Fraunhofer ISI. Auch günstige und klimaneutrale Stromquellen spielen für die Rentabilität eine wichtige Rolle.

„Um dieses Risiko gering zu halten, sollte bereits in der Planungsphase der LNG-Terminals ein Konzept für deren Umstellung auf andere Energieträger erstellt und bei der Material- und Standortwahl berücksichtigt werden“, empfiehlt Riemer. Das Zusammenbringen von Industrie, Infrastrukturentwicklern, Wissenschaft, Politik und anderen Stakeholdern sei daher unabdingbar. (Conversion of LNG Terminals for Liquid Hydrogen or Ammonia, Report 2022 (PDF))

Quelle: Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI)

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