Rund 180.000 Tonnen Wasserstoff jährlich benötigt Deutschlands größte Raffinerie, die Shell Rheinland Raffinerie am Standort Wesseling, für die Kraftstoffproduktion. Etwa 70 bis 80 Prozent des Gesamtbedarfs entstehen dabei als Nebenprodukt im Rahmen der Raffinerieprozesse. Die restlichen 20 bis 30 Prozent produziert das Unternehmen bisher aus Erdgas durch Dampfreformierung. Künftig soll die REFHYNE-Anlage einen kleinen Teil der Produktion übernehmen und dadurch die CO2-Emissionen am Standort bei Nutzung von Erneuerbaren Energien reduzieren. 

Innovation: Erste großindustrielle PEM-Anwendung

Zur Realisierung des Projekts hat sich Shell mit den Unternehmen ITM Power, SINTEF, thinkstep und Element Energy zusammengeschlossen. Gefördert wird das Projekt durch die europäische Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking (FCHJU ). Das Kernstück der Anlage wird ein „PEM“-Elektrolyseur von ITM Power sein. „Polymer Elektrolyte Membrane“- oder auch „Proton Exchange Membrane“-Elektrolyseure verfügen über eine sehr gute Leistung und sind fast verzögerungsfrei regelbar. Damit eignen sie sich besonders gut für den Einsatz mit fluktuierendem Strom zur Stabilisierung der Netze (Netzausgleich). Das Projekt wird die erste großindustrielle Anwendung der PEM-Technologie in einer Raffinerie sein.

„REFYHYNE ist ein Leuchtturm-Projekt für Europa und für die deutsche Energiewende, da erstmalig die weltweit größte 10 MW PEM Wasser-Elektrolyse in einer Raffinerie als Plattform für eine Sektorenkopplung voll integriert und betrieben wird“ Dr. Frithjof Kublik, Projekt- Verantwortlicher für Shell im europäischen REFHYNE Konsortium.

Dr. Frithjof Kublik,

Effizienz: Nutzung der REFHYNE Erfahrungen für ein 100-MW-Design

Mit einer Kapazität von zehn Megawatt wird die Anlage in der Lage sein, jährlich rund 1.300 Tonnen grünen Wasserstoff zu produzieren. Dies entspricht zunächst zirka einem Prozent des benötigten Wasserstoffs. Der modulare Aufbau des Elektrolysesystems ermöglicht jedoch den stufenweisen Ausbau des Elektrolyseurs, so dass in Zukunft bis zu zehn Prozent des Standortbedarfs durch grünen Wasserstoff gedeckt werden könnten. Im Zuge dessen will ITM Power aufbauend auf den Erfahrungen mit der 10-MW-Anlage im Rahmen des REFHYNE Projektes ein Design für eine 100-MW-Anlage entwickeln. Der erzeugte hochreine Wasserstoff soll vor allem für die Verarbeitung von Produkten der Raffinerie genutzt werden. Darüber hinaus ist auch eine Nutzung im Transportsektor denkbar. So planen die Projektierer etwa, den Wasserstoff zur Betankung von Brennstoffzell-Fahrzeugen an der Shell Tankstelle in Wesseling anzubieten.

Effekt: Nachhaltige CO2-Reduzierung

Mit dem Aufbau einer PEM-Elektrolyseanlage ermöglicht Shell die Integration Erneuerbarer Energien in den Raffinerieprozess. So werden nicht nur direkt CO2-Emissionen eingespart, sondern auch die Marktsituation für Strom aus Erneuerbaren Energien in der energieintensiven Industrie verbessert. Energieunternehmen wie Shell zählen zu den größten industriellen Wasserstoffnutzern. Die Herstellung von Wasserstoff mittels Dampfreformierung, das zurzeit bedeutendste großindustrielle Verfahren, erzeugt dabei große Mengen CO2.Pro Tonne Wasserstoff werden rund zehn Tonnen CO2 emittiert. Das Einsparungspotenzial durch die sukzessive Umstellung der Produktion auf Elektrolyse mit Strom aus Erneuerbaren Energien ist dementsprechend groß.

1.300 t

grüner Wasserstoff pro Jahr