REFHYNE

Auf dem Gelände der Shell Rheinland Raffinerie in Wesseling steht die zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme größte, europäische PEM-Wasserstoff-Elektrolyseanlage. Seit Juli 2021 deckt sie einen Teil des Wasserstoffbedarfs über grünen Wasserstoff auf Basis von Strom aus Erneuerbaren Energien.

Mit dem REFHYNE Projekt reduziert das europäische Konsortium von Shell, ITM Power, SINTEF, thinkstep und Element Energy nicht nur die CO₂-Emissionen des Standortes, sondern leistet auch darüber hinaus einen Beitrag zur Energiewende in der Raffineriebranche. 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 produzierte das Unternehmen vor Bau der REFHYNE-Anlage aus Erdgas durch Dampfreformierung. Inzwischen übernimmt die Anlage einen kleinen Teil der Produktion und reduziert dadurch die CO₂-Emissionen am Standort bei Nutzung von Erneuerbaren Energien.

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 ist ein „PEM“-Elektrolyseur von ITM Power. „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 ist die erste großindustrielle Anwendung der PEM-Technologie in einer Raffinerie.

Effizienz: Nutzung der REFHYNE Erfahrungen für den Ausbau auf 100 MW

Mit einer Kapazität von zehn Megawatt ist die Anlage in der Lage, 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 hat ITM Power aufbauend auf den Erfahrungen mit der 10-MW-Anlage im Rahmen des REFHYNE Projektes ein Design für eine 100-MW-Anlage entwickelt. Diese Kapazitätserweiterung soll in dem Folgeprojekt REFHYNE II erfolgen, für das im Juli 2024 die finale Investitionsentscheidung getroffen wurde. Mit einer Produktion von bis zu 15.000 Tonnen Wasserstoff pro Jahr ab 2027 wäre die REFHYNE II-Anlage dann weltweit eine der größten ihrer Art. Shell arbeitet derzeit aber ebenfalls auch an der Umsetzung eines PEM-Elektrolyseurs in den Niederlanden, welcher eine Kapazität von 200 MW haben und bereits 2025 in Betrieb gehen soll. Der erzeugte hochreine Wasserstoff von REFHYNE II soll vor allem für die Teildekarbonisierung des Standortes Wesseling eingesetzt werden indem mit Hilfe des erneuerbaren Wasserstoffs CO2-arme Kraftstoffe, gemäß den Anforderungen der Europäischen Union an erneuerbare Kraftstoffe nicht biogenen Ursprungs hergestellt werden. Mittelfristig ist laut Unternehmen durch REFHYNE II bei entsprechenden Bedarfen aus der Umgebung auch eine erneuerbare Wasserstoffproduktion für regionale Industriebetriebe denkbar. 

Nachhaltige CO₂-Reduzierung

Mit dem Aufbau der 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.