•••9••• Innovationen Referenzfabrik.H2 Elektrolyseur- und Brennstoffzellenproduktion der Zukunft Wasserstoff ist ein Schlüsselelement der Energiewende. Damit sich Wasserstoff als Energieträger flächendeckend durchsetzen kann, gilt es ihn zu marktwirtschaftlichen Preisen, in ausreichender Menge und klimaneutral herzustellen und mit hoher CO2-Minderungsquote zu verwenden. Dafür sind kostengünstige, robuste Wasserstoffsysteme – Elektrolyseur und Brennstoffzelle – erforderlich. Um diese zukünftig in industrieller Serie zu produzieren, stellt die „Referenzfabrik.H2“ sowohl ein Design zur Orientierung als auch einen Baukasten mit neuen sowie spezifisch weiterentwickelten Technologien bereit. Dies soll zur wirtschaftlich tragfähigen Produktion von Elektrolyseur bzw. Brennstoffzelle beitragen, deren Marktdurchbruch beschleunigen und die Kosten für Wasserstoff massiv senken. Die Referenzfabrik.H2 wird erstmalig auf der Hannover Messe am FraunhoferGemeinschaftsstand in Halle 5, Stand A06 präsentiert. Um die Ziele des Pariser Klimaabkommens zu erreichen, muss in Zukunft weitgehend auf Öl, Gas und Kohle verzichtet und auf erneuerbare Energien umgestellt werden. Für deren Speicherung und flächendeckende Verteilung ist Wasserstoff als Energieträger ein Schlüsselelement. Doch Wasserstoff kann noch mehr: Er verkörpert die einmalige Chance, Energiebereitstellung, Klimaschutz und Wertschöpfung zu vereinen. So spielt er eine zentrale Rolle bei der Senkung der CO2-Emissionen und bietet gleichzeitig ein nachhaltiges und zukunftsfähiges Geschäftsfeld für den Produktionsstandort Deutschland. Für die klimaneutrale Herstellung von Wasserstoff sind Elektrolyseure notwendig. In ihnen wird Wasser mit Strom aus Wind oder Sonne in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Der dabei entstehende grüne Wasserstoff kann verschiedenen Nutzungspfaden zugeführt werden: Er kann entweder in der Prozessindustrie als nachhaltiger Rohstoff weiterverarbeitet oder mit Hilfe von Brennstoffzellen rückverstromt werden. Doch sowohl Elektrolyseur als auch Brennstoffzelle werden bislang wenig automatisiert in kleinen Stückzahlen und zu hohen Kosten hergestellt. Hier liegt das Potenzial für Wissenschaft und Industrie die Produktion von Wasserstoffsystemen in ein neues Zeitalter effizienter industrieller Massenproduktion zu bringen. Damit dieser Schritt gelingt, müssen bestehende Produktionstechnologien analysiert und hinsichtlich ihres Einsatzes für eine qualitätsgerechte Serienfertigung von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen bewertet werden. Zudem braucht es neue kontinuierliche Verfahren und Anlagen, die auf eine massentaugliche Produktion ausgerichtet sind. Nur so lässt sich der Produktionsaufwand substanziell reduzieren und schließlich eine Kostenparität von Wasserstoff und fossilen Energieträgern herstellen. In der aktuellen Phase der hohen technologischen Variabilität und des beginnenden (Elektrolyseur) bzw. für die 2030er Jahre adressierten Markthochlaufs (Brennstoffzelle) braucht die deutsche Industrie eine produktionstechnische Orientierung. Nur so wird es für Unternehmen sinnvoll sein, frühzeitig in dieses Geschäftsfeld zu investieren, um es nachhaltig zu gestalten und sich im internationalen Wettbewerb langfristig erfolgreich zu positionieren. Zur Gewährleistung dieser Orientierung und Unterstützung wurde die Referenzfabrik.H2 für eine flexible, sich dynamisch anpassende, stückzahlskalierbare Serienproduktion von Wasserstoffsystemen konzipiert. Das Konzept ist durch die direkten Partizipationsmöglichkeiten der Industrie einzigartig. Unternehmen können nicht nur Nutzer der Services, sondern auch Partner der Referenzfabrik.H2 sein. Hybrides Produktionssystem beschleunigt Transfer in die Industrie Die Referenzfabrik.H2 ist ein Produktionssystem, das auf physischen und virtuellen Komponenten beruht. Darin werden ein Referenzdesign und neue Technologielösungen geschaffen bzw. bestehende optimiert. Parallel werden digitale Zwillinge von den Produktionselementen entwickelt und in einer virtuellen Architektur verankert. Dadurch entsteht ein Baukasten von Technologien, die verglichen und flexibel zu Prozessketten kombiniert werden. „So können regionale Kompetenzen und Infrastrukturen besser genutzt und die Industrie stärker bei der Entwicklung eingebunden werden. Dies beschleunigt den Transfer der Lösungen in die Industrie“, sagt Dr. Ulrike Beyer, Leiterin der Wasserstoff-Taskforce am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU und Koordinatorin des Projekts. „Im Prinzip bauen wir eine B2B-Plattform auf, in dem wir die Kernkompetenzen der Fraunhofer-Institute und der beteiligten Partner zu einer hoch effektiven Wertschöpfungskette für Wasserstoffsysteme fusionieren und somit potenziellen Interessenten einen ganzheitlichen Überblick zu den wirtschaftlichen Chancen verschaffen“, so Beyer. Die virtuellen Abbilder bieten den Forschungsteams die Möglichkeit, die Vernetzung neuer Produktionsverfahren und -anlagen zu simulieren und bereits am Rechner im Detail zu prüfen, zu vergleichen und so die geeigneten Materialien, Werkzeuge und Anlagen für eine effektive Fertigung auszuwählen. Auf diese Weise lassen sich Gesamtzusammenhänge bis hin zu kompletten Prozessketten übersichtlich darstellen und die bei der Fertigung der Wasserstoffsysteme entstehenden Kosten bewerten. Geplant ist, der deutschen Industrie ab dem dritten Quartal dieses Jahres Services und konkrete Formen der Beteiligung an der Referenzfabrik.H2 anzubieten. Die Referenzfabrik.H2 ist ein Produktionssystem, das auf physischen und virtuellen Komponenten beruht. Darin werden ein Referenzdesign und neue bzw. spezifisch optimierte Technologie- sowie Automatisierungs-lösungen geschaffen. Foto: Fraunhofer IWU Positiver Ausblick für die SPS 2022 Mit knapp 700 Ausstellern verzeichnet die SPS 2022 bereits zur Frühbucherdeadline eine sehr hohe Buchungslage. Und täglich melden sich laut Veranstalter Mesago Messe Frankfurt weitere interessierte Aussteller. Sie bestätigen die große Nachfrage nach einer Teilnahme an der führenden Fachmesse für die internationale Automatisierungsbranche, die vom 08. – 10.11.2022 in Nürnberg stattfindet. hannoverimpuls GmbH www.hannoverimpuls.de Halle: 5 • Stand: C16 ITB Ingenieurgesellschaft www.itb-fem.de Halle: 11 • Stand: B13 MUUNTOSÄHKÖ OY www.trafox.fi Halle: 12 • Stand: D05 Nivell GmbH www.nivell.com Halle: 3 • Stand: K08 noonee germany GmbH www.noonee.com Halle: 6 • Stand: D52 PFIFFNER Messwandler AG www.pfiffner-group.com/de Halle: 12 • Stand: D72 Platzmann federn GmbH & Co. KG www.platzmann.de Halle: 4 • Stand: A02 ZIEHL-ABEGG SE www.ziehl-abegg.de Halle: 11 • Stand: C71 Nichtaussteller: BD | SENSORS GmbH www.bdsensors.de C&U Europe Holding GmbH www.cubearing.de Shenzhen UBM Herong Exhibition Co., Ltd. www.cioe.cn Solar Promotion GmbH www.solarpromotion.com Zimmer GmbH www.zimmer-group.com/de/ Messetelegramm Anzeige
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