FÖRDERINITIATIVE
Das Leitprojekt H2Giga umfasst zahlreiche Projekte zum Thema Scale-up. Darin wollen
Elektrolyseurhersteller
etablierte Elektrolyse-Verfahren bereit fürs Fließband machen (PEM-Elektrolyse,
alkalische Wasserelektrolyse,
Hochtemperatur-Elektrolyse). Heute ist die Herstellung von Elektrolyseuren meist
Handarbeit. Die Scale-up-Projekte wollen das
ändern. Die Herausforderungen reichen dabei von den verwendeten Materialien über die
Hochskalierung bis
zu Technologien für die Fertigung der Elektrolyseure. An diesen Fragestellungen arbeiten
Industrie und Forschung gemeinsam, um
eine automatisierte
Fertigung von Elektrolyseuren im Gigawatt-Maßstab zu realisieren.
Weiterführende Informationen zu H2Giga können der offiziellen
H2Giga-Homepage entnommen und dem Erklärvideo entnommen werden.
KONSORTIUM
Das Konsortium des Fördervorhabens FertiRob unter der Leitung der Ruhr-Universität Bochum
setzt sich aus verschiedenen Partnern
zusammen, welche alle ihre jeweilige Expertise einbringen:
- ABB AG
- Automation W+R GmbH
- Autoproc GmbH & Co. KG
- Boll Automation GmbH
- EKS InTec GmbH
- ESSERT GmbH
- FFT Produktionssysteme GmbH & Co. KG
- IBG Automation GmbH
- inpro GmbH
- ISRA VISION AG
- Karlsruher Institut für Technologie
- let's dev GmbH & Co. KG
- Ruhr-Universität Bochum
- RIF Institut für Forschung und Transfer e.V.
- Schmalz GmbH
DARSTELLUNG DES VORHABENS
Im Rahmen des Projektes sollen Automatisierungslösungen für die verschiedenen
Teilprobleme bei der Herstellung, Montage und
Demontage von Stacks und Elektrolyseuren entwickelt werden. Um eine effiziente und
flexible Anwendbarkeit zu ermöglichen und
eine
einfache Skalierbarkeit zu garantieren, soll ein modulares Automatisierungssystem
entwickelt werden. Über einen Assistenten wird
Spezifikation für einen Elektrolyseur aufgenommen, die die Grundlage für einen digtalen
Produktzwilling bildet. Über das
Modularisierungskonzept wird aus dem Produktzwilling ein digitaler Anlagenzwilling inkl.
aller notwendiger Steuerungsprogramme abgeleitet und eine virtuelle Inbetriebnahme
überführt. Nach der entsprechenden
Inbetriebnahme, wird parallel der Zwilling betrieben und im beispielsweise Rahmen der
Qualitätssicherung genutzt. Um eine
effiziente und flexible Anwendbarkeit zu ermöglichen und die einfache Skalierbarkeit zu
garantieren, soll ein modulares
Automatisierungssystem entwickelt werden.
Insgesamt werden nachfolgend beschriebene Teilziele verfolgt.
Entwicklung konkreter Automatisierungslösungen für technische
Problemstellungen
Durch die Entwicklung von Teilautomatisierungslösungen für sämtliche Prozessschritte der
Stack- und Elektrolyseurfertigung, soll
die Taktzeit im Vergleich zur manuellen Produktion signifikant reduziert werden. Dabei
steht vor allem die Entwicklung
innovativer Lösungen für aktuell ungelöste Problemstellungen im Vordergrund.
Modularisierung und Skalierbarkeit von Produktionsanlagen
Für eine einfachere Anlagenplanung und vor allem einer besseren Skalierbarkeit im
späteren Betrieb, sollen die
Automatisierungslösungen modularisiert und mit standardisierten Schnittstellen aufgebaut
werden. Die Entwicklung eines
Regelwerks zur Kombination und Konfiguration soll die Basis für ein automatisches und
damit schnelleres Anlagenengineering
bilden. Dabei liegt der Schwerpunkt auch auf der automatischen Layout-Planung und
Generierung von Förderkonzepten für die
Integration der Produktionsmodule.
Automatisches Anlagenengineering auf Basis von Produktrandbedingungen
Um den Aufwand und den Zeitraum für die Planung und Umsetzung der Produktionsanlagen für
Stacks und Elektrolyseure drastisch zu
verkürzen, soll ein Planungsvorgehen entwickelt werden, sowie anhand von
Produktrahmenbedingungen (Abmessungen, Gewicht,
Konstruktion,
Material, usw.) automatisch Produktionsmodule ausgewählt, parametrisiert und verknüpft
werden können. Neue Methoden, wie z. B.
Steuerungsprogramme oder Einzelkomponenten, wie Adapterflansche oder Greiffinger, welche
automatisch
generiert werden können, sollen entstehen.
Durchgängige virtuelle und reale Qualitätsabsicherung und -dokumentation
Es soll eine durchgängige virtuelle und reale Qualitätsabsicherung zur Abschätzung von
Produktqualitäten im
Anlagenplanungsprozess und einer automatischen Qualitätsdokumentation mit Hilfe des
digitalen Produktzwillings entwickelt
werden. Gleichzeitig sollen Methoden zur autonomen Fehlererkennung und -behandlung im
Produktionsprozess für eine höhere
Prozessstabilität entwickelt werden.
Entwicklung und Nutzung des digitalen Zwillings von Produkt und Anlage
Um einen schnelleren Anlagenplanungsprozess mit einer höheren Prozessqualität zu
erreichen, soll der digitale Produktzwilling
und digitale Anlagenzwilling genutzt werden. Dabei steht die Entwicklung neutraler und
standardisierter Datenstrukturen im
Vordergrund, sowie Betriebskonzepte zur Überführung der Zwillinge aus der Planungs- in
die Betriebsphase der
Produktionsanlagen.
Was ist eigentlich Elektrolyse?
Elektrolyse bezeichnet eine chemische Reaktion, bei der ein Ausgangsstoff mit Hilfe von
elektrischem Strom in höherwertige
energetische (also chemisch wertvollere) Bausteine gespalten wird. Beispielsweise
liefert die Elektrolyse von Wasser neben
Sauerstoff den Energieträger Wasserstoff.
FertiRob-Beitrag zu den Zielen des Leitprojekts H2Giga
Durch die Automatisierung aufwändiger manueller Prozessschritte erhöhen die Ergebnisse
des FertiRob-Projekts die Produktivität in
der Fertigung und Montage von Elektrolyseuren. Dabei soll durch die entwickelten
Automatisierungslösungen eine durchschnittliche
Reduzierung der Taktzeit von 50% gegenüber der manuellen Fertigung erzielt werden. Durch
das Modularisierungskonzept besteht
eine hohe Übertragbarkeit einzelner Lösungen auf andere Teilprojekte, wodurch ein
wesentlicher Beitrag zu den Gesamtzielen
geleistet wird. Damit trägt dieser Verbund mit innovativen Automatisierungslösungen
effektiv zur Umsetzung einer seriellen
Produktion von Elektrolyseuren bei.
Die Entwicklung einer automatischen Anlagenplanung und Konfiguration für die Produktion
von Elektrolyseuren reduziert den großen
Aufwand, der aktuell nötig ist und führt damit zur schnelleren Umsetzung und Verbreitung
von automatisierten Produktionsanlagen
für die Elektrolyseurfertigung. Der Zeitaufwand für das Engineering einer
Produktionsanlage soll dabei um durchschnittlich 60%
reduziert werden. Durch eine schnellere und einfachere Umsetzung von automatisierten
Produktionsanlagen für Elektrolyseure trägt
der Verbund zu den Zielen von H2Giga für eine schnellere Skalierung der
Wasserstoffproduktion bei.
Stay tuned!
Auf der Projektwebsite https://fertirob.de wird kontinuierlich
über den Projektfortschritt informiert. Wir
laden herzlich ein, die Seite regelmäßig zu besuchen.