Mit einem my.chemie.de-Account haben Sie immer alles im Überblick - und können sich Ihre eigene Website und Ihren individuellen Newsletter konfigurieren.

Um alle Funktionen dieser Seite zu nutzen, aktivieren Sie bitte die Cookies in Ihrem Browser.

Die Referenzfabrik.H2 ist ein Produktionssystem, das auf physischen und virtuellen Komponenten beruht.

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. Die Referenzfabrik.H2 wird erstmalig auf der Hannover Messe 2022 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.

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. Gemeinsames Ziel wird sein: Produktionstechnologien und -anlagen für die kostengünstige Serienfertigung von Brennstoffzelle und Elektrolyseur zu entwickeln, die den Markthochlauf ab 2025 substanziell unterstützen.

Die Referenzfabrik.H2 wurde vom Fraunhofer IWU in Chemnitz konzeptioniert und wird gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen betrieben. Eingebunden werden auch die Forschungsinhalte des Fraunhofer-Instituts für Elektronische Nanosysteme ENAS in Chemnitz und des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart. Das Konzept der Referenzfabrik.H2 ist außerdem ein wesentliches Element des Verbunds »FRHY – Referenzfabrik für hochratenfähige Elektrolyseurproduktion« des Wasserstoff-Leitprojekts des Fraunhofer-Konzepts »H2GO – Nationaler Aktionsplan Brennstoffzellen-Produktion«, in dem 14 weitere Fraunhofer-Institute involviert sind.

»Herzstück der Wasserstoffsysteme ist der Stack, in dem die Wasserspaltung bzw. die Stromgewinnung ablaufen«, erläutert Beyer. Ein solcher Stack besteht aus mehreren hundert aufeinandergestapelten und verschalteten Einzelzellen, in denen die chemische Energiewandlung abläuft. Aufgrund seiner vielen Wiederholelemente bietet es sich an, die Produktion des Stack in eine industrielle Produktion mit großen Stückzahlen zu überführen und dadurch die Kosten substanziell zu senken.

Die Referenzfabrik umfasst Maschinen und Anlagen zur Fertigung der wesentlichen Stack-Komponenten Bipolarplatte (BPP) und Membran-Elektroden-Einheit (MEA). »Das neuartige Konzept ermöglicht, dass die erforderlichen Technologieentwicklungen dezentral jeweils vor Ort erfolgen, so dass eine Umformpresse für BPP in Chemnitz und eine Fertigungsanlage für MEA in Aachen zur Verfügung stehen können. Deren digitale Zwillinge werden zentral in einer gemeinsamen Architektur gesammelt und dort für Verfahrensvergleiche sowie -bewertungen bzw. Prozesskettenbetrachtungen genutzt«, erläutert Beyer. Ziel ist es, einen Baukasten von Technologien zu entwickeln, dessen Einzelkomponenten technologisch und wirtschaftlich bewertet werden können. Somit soll das Investitionsrisiko reduziert und Unternehmen bei der Entwicklung ihres Geschäftsfeldes Wasserstoff unterstützt werden.

Details zum Konzept der Referenzfabrik.H2, das Leistungsangebot und die Möglichkeit sich zu beteiligen, erhalten Interessierte auf der Hannover Messe 2022 am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand (Halle 5, Stand A06). Hier bietet ihnen die Referenzfabrik.H2 neben Informationen zu Kompetenzen, Infrastrukturen, Technologien und Projekten auch eine Aktionsfläche für vielfältige Interaktionen.

Derzeit sind Sie nicht in my.chemie.de eingeloggt. Ihre Änderungen werden zwar gespeichert können jedoch jederzeit verloren gehen.

Meine Notiz: Notiz hinzufügen / bearbeiten

meine Merkliste Abbrechen Notiz speichern

Highspeed-3D-Drucker für Hochleistungskunststoffe

Die additive Fertigung großvolumiger Kunststoffbauteile ist zeitaufwändig. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU haben nun mit SEAM (Screw Extrusion Additive Manufacturing) ein System und Verfahren entwickelt, das im Vergleich zum herkömmlichem 3D-Dru ... mehr

Metallmäntel optimieren chemische Reaktionen

Für die chemische Industrie sind sie Massenware: Aufgeschüttete Füllkörper, die als Katalysator oder Adsorptionsmittel in Reaktoren und Wärmespeichern eingesetzt werden. Fraunhofer-Forscher entwickelten einen Metallmantel für die einzelnen Füllkörper, der ihre Wärmeleitfähigkeit um das Fünf ... mehr

Rostfrei - auch ohne Chrom

Lange Zeit schützten Chromatschichten Autokarosserien vor Rost - seit 2007 sind sie jedoch verboten. Chromatfreie Beschichtungen lassen sich jedoch nicht universell einsetzen, sie müssen an die jeweilige Anwendung angepasst werden. Eine neue Beschichtung verspricht Abhilfe. Damit die Verwe ... mehr

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU)

Wir sind Ihr Forschungs- und Entwicklungspartner auf dem Gebiet der Produktionstechnik für den Automobil- und Maschinenbausektor. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Entwicklung intelligenter Produktionsanlagen zur Herstellung von Karosserie- und Powertrain-Komponenten sowie die Optimi ... mehr

Plug and Play gründet StartUp Accelerator mit Fokus auf Wasserstoff

Plug and Play Tech Center hat mit dem »H2 StartUp Accelerator Program« eine neue Initiative angekündigt, die ganz auf Wasserstoff ausgerichtet ist. Es handelt sich dabei um eines der weltweit ersten wasserstoffzentrierten Startup-Accelerator-Programme, das nun mit Unterstützung des Fraunhof ... mehr

Energieeffizienter, umweltfreundlicher Herstellungsprozess für Elektroden in Lithium-Polymer Akkus

Lithium-Ionen-Batterien sind mittlerweile aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken, sie versorgen unsere Handys mit Strom, sie sind als Energiequelle in Elektrofahrzeugen verbaut und übernehmen als große stationären Batteriesysteme die Speicherung für viele industrielle Anwendungen. Die ko ... mehr

Wie entwickeln sich Feststoffbatterien in Zukunft?

Das Fraunhofer ISI hat eine Roadmap für Feststoffbatterien entwickelt, die ein weites Spektrum von der Material-, Komponenten- und Zell- bis hin zur Anwendungsebene betrachtet. Darin werden bestehende sowie neueste Forschungserkenntnisse kritisch bewertet und die Entwicklungspotenziale von ... mehr

Wasser ist lebenswichtig – Abwässer müssen daher möglichst effizient gereinigt werden. Möglich machen das keramische Membranen, mit denen erstmalig 200 Dalton kleine Moleküle abtrennbar sind. Dieses Video zeigt, dass sich hiermit auch Industrie-Abwässer effizient reinigen lassen.Dr. rer. na ... mehr

Schmierstoffe sind fast überall im Einsatz – in Motoren, Produktionsmaschinen, Getrieben, Ventilen. Obwohl sie in nahezu allen Maschinen für einen ruhigen Lauf sorgen, gab es auf diesem Gebiet in den vergangenen beiden Jahrzehnten keine grundlegenden Innovationen. Das Fraunhofer-Institut fü ... mehr

Bislang ist es recht aufwändig, Briefe sicher und zuverlässig auf gefährliche Inhaltsstoffe wie Sprengstoffe oder Drogen hin zu untersuchen. Abhilfe könnte ein neuer Terahertz-Scanner schaffen. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik IPM in Kaiserslautern und der Hüb ... mehr

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.

Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die führende Organisation für angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten 59 Institute an über 40 Standorten in ganz Deutschland. Rund 17 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erzielen das jährliche Forschungsvolumen von 1,5 Mrd Euro. Davon erwir ... mehr

Lesen Sie alles Wissenswerte über unser Fachportal chemie.de.

Erfahren Sie mehr über das Unternehmen LUMITOS und unser Team.

Erfahren Sie, wie LUMITOS Sie beim Online-Marketing unterstützt.

© 1997-2022 LUMITOS AG, All rights reserved