Refinery at night

Power-to-Liquids-Kraftstoffe im Rheinland

Gemeinsam mit dem Wirtschafts- und Energieministerium NRW hat Shell die Produktion von CO2-reduzierten Kraftstoffen aus erneuerbaren Energien in einer Machbarkeitsstudie untersucht. Ziel ist es, die Potenziale sogenannter Power-to-Liquids-Anlagen für die Energiewende zu ermitteln. Wichtigste Erkenntnisse: Eine erste Demonstrationsanlage in der Rheinland Raffinerie ist technisch machbar, und insbesondere sauberere Flugzeugkraftstoffe könnten so produziert werden.

Von dem Team der Shell Rheinland Raffinerie am 26. März 2020

„Die Landesregierung unterstützt Unternehmen dabei, den Übergang zu einer klimaneutralen Wirtschaft frühzeitig und entschlossen anzugehen und hat hierzu die Initiative In4Climate.NRW ins Leben gerufen. Mit der geförderten Machbarkeitsstudie zeigt Shell, dass es sich den Anforderungen der Energiewende stellt und daran mitwirkt, Nordrhein-Westfalen zu einem zukunftsfähigen Industriestandort zu entwickeln“, so Wirtschafts- und Energieminister Prof. Dr. Andreas Pinkwart.

Die Machbarkeitsstudie, die zur Hälfte vom Land NRW gefördert wurde, untersucht die Umsetzung einer ersten Demonstrationsanlage zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen im industriellen Maßstab. Eine solche Anlage könnte in die Shell Rheinland Raffinerie in Wesseling integriert werden und mit erneuerbaren Energien mehrere Tausend Tonnen treibhausgasreduzierte Kraftstoffe im Jahr produzieren. Diese können insbesondere im Flugverkehr verwendet werden und dort fossile Kraftstoffe ersetzen.

Voraussetzungen für eine Demonstrationsanlage mit einer Jahresproduktion von rund 15.000 Tonnen synthetischem Kraftstoff sind eine Investition im unteren bis mittleren dreistelligen Millionenbereich sowie die Verfügbarkeit von großen Mengen „grünem“ – also aus regenerativem Strom gewonnenem – Wasserstoff. Ferner bedarf es klarer gesetzgeberischer Rahmenbedingungen in der europäischen Erneuerbare-Energien-Richtlinie (RED II) zur einheitlichen Berechnung des regenerativen Anteils solcher synthetischen Kraftstoffe, auch Power-to-Liquids genannt. Erste Sondierungen im Shell-Kundenumfeld zeigten positive Resonanz auf einen solchen CO2-reduzierten, wenngleich aber auch teureren Flugzeugkraftstoff. Mit einer Anlage in dem untersuchten Maßstab könnten rund 50.000 Tonnen CO2 pro Jahr eingespart werden. Für die Umsetzung dieses anspruchsvollen Projektes wäre auch die weitere Unterstützung von Land, Bund und EU notwendig.

Die Studie wurde von Shell in Deutschland mit Unterstützung des Shell Technology Center in Amsterdam (STCA) durchgeführt. Hier hat Shell bereits seine führende Gas-to-Liquids (GTL)-Technologie (d. h. die Umwandlung von Erdgas in synthetische Kraftstoffe) entwickelt, die jetzt in einer großindustriellen Anlage in Qatar eingesetzt wird. In der GTL-Pilotanlage des STCA wurden die ersten Schritte zur Herstellung synthetischer Brennstoffe mit „grünem“ Wasserstoff unternommen, der aus einer Elektrolyse mit Solarstrom stammt. Die Studie für die Rheinland Raffinerie zeigt, dass Shell an der Weiterführung dieser Entwicklungen interessiert ist. Es gibt noch keine vergleichbare Power-to-Liquids-Anlage auf der Welt. Eine spätere Skalierung auf 100.000 Tonnen Jahresproduktion wurde ebenfalls untersucht und für machbar befunden – wenn die Rahmenbedingungen stimmen. Für eine weitere Entwicklung des Projekts am Standort Wesseling sind weitere Untersuchungen erforderlich.

Dr. Fabian Ziegler, Vorsitzender der Geschäftsführung der Shell Deutschland Oil GmbH, betont: „Zur Bekämpfung des Klimawandels müssen wir unsere Energieversorgung auf treibhausgasärmere Quellen umstellen. Bei der Power-to-Liquids-Technologie kann Shell auf umfangreiche technologische Kompetenzen zurückgreifen. Bereits seit den 1990er Jahren arbeiten wir mit der Gas-to-Liquids-Technologie. Und gegenwärtig bauen wir einen 10-Megawatt-Elektrolyseur zur Herstellung von grünem Wasserstoff in der Rheinland Raffinerie – eine weitere Schlüsseltechnologie für Power-to-Liquids. Nach der Ankündigung von ‚NortH2‘ in den Niederlanden, Europas größtem ‚Green Hydrogen‘-Projekt, wollen wir nun die industrielle Anwendung in unserer Raffinerie mit einer detaillierten Planungsstudie für eine Demonstrationsanlage weiter bewerten. Wir sehen hier das Potenzial für einen echten Beitrag zu klimaneutraler Produktion und Mobilität in Deutschland.“

Power-to-Liquids (PTL) beschreibt chemische Prozesse, bei denen aus Strom flüssige Kraftstoffe erzeugt werden. Beim Einsatz von Ökostrom bieten PTL-Konzepte die Möglichkeit, diese Kraftstoffe mit deutlich weniger Treibhausgasemissionen zu produzieren und den ökologischen Fußabdruck insbesondere im Flugverkehr zu verbessern. Es wird erwartet, dass sich die Passagierzahlen bis 2037 verdoppeln werden. Gleichzeitig hat sich die Industrie auf ein CO2-neutrales Wachstum ab 2020 geeinigt; die gesamten CO2-Emissionen des Luftfahrtsektors sollten bis 2050 halbiert werden. PTL-Flugkraftstoff kann eine große Rolle bei der Erreichung dieser Industrieziele spielen.

Der große Vorteil von synthetischen Kraftstoffen wie GTL und PTL ist, dass es sich um so genannte Drop-in-Kraftstoffe handelt; diese können bis zu 50 Prozent mit konventionellem Kerosin vermischt und von heutigen Flugzeugen verwendet werden. Darüber hinaus können bestehende Versorgungsinfrastrukturen genutzt werden.