SEGIWA Serienproduktion von Elektrolyseuren im Gigawatt-Bereich

Motivation

Im  Verbundvorhaben SEGIWA  (Serienproduktion von Elektrolyseuren im Gigawatt-Bereich) sollen  Grundlagen  erarbeitet  werden  um  die  Silyzer®  300 Technologieplattform mit einer aus Einzelmodulen von je 0,75 MW bestehenden Anlage mit einer Gesamtleistung von 17,5 MW und einer Wasserstoffproduktion von 340 kg/h (4000Nm³/h) von der manuellen Montage in eine automatisierte Serienproduktion bei höchstem Qualitätsstandard zu überführen, auch unter Nutzung der Möglichkeiten, die die Virtualisierung und Digitalisierung bietet. Ziel ist es, die gesamte Produktionskette, ausgehend von Werkstoffen und Halbzeugen, den Fertigungsprozessen die zur Fertigung des zentralen Membran-Elektroden-Assemblies (MEA) notwendig sind, bis hin zur Modulmontage einschließlich der notwendigen Qualitätssicherungsmaßnahmen zu umspannen und in eine voll automatisierte Serienfertigung im Gigawattbereich zu überführen.  Das Forschungsvorhaben fokussiert daher auf unterschiedliche Automatisierungslösungen entlang des gesamten Produktionsprozesses sowie die Entwicklung eines stufenweise skalierbaren Produktions- und Fabrik-konzeptes zur Befähigung der wirtschaftlichen und effizienten Elektrolyseurproduktion. Darüber hinaus werden notwendige Materialflüsse für die Serienfertigung von PEM Elektrolyseuren im GW-Bereich gewährleistet. Hierfür werden Prozessschritte an die neuen Abfallströme angepasst und Engpässe in der Edelmetallverfeinerung als auch der anschließenden Katalysatorproduktion beseitigt.

Ziele

Das OFFIS entwickelt zusammen mit den Partnern einen Digital Twin der seriengefertigten Wasserelektrolysesystemflotte. Mit seiner Hilfe soll die kontinuierliche Analyse der Betriebsdaten der im Rahmen der Serienproduktion erstellten zahlreichen Kundenanlagen möglich sein, und auf diese Weise eine Feedback-Schleife aus dem Feld sowohl in die Produktion als auch in die Entwicklung und das Engineering etabliert werden. Die Funktionen des Twins umfassen dabei eine Prozessanalyse/-diagnose, eine Alterungsmodellierung, eine Fertigungsverbesserung, eine Betriebsplanung, optimierte Wartungskonzepte (Predictive Maintenance), eine Schnittstelle zwischen Feld und Entwicklung sowie ein Angebotsmanagement. Dabei liegt der Fokus von OFFIS auf den folgenden Themen: erstens auf der Konzeption und Evaluation von Entwürfen für die unterschiedlichen Funktionalitäten, zweitens auf  der Verknüpfung individueller Anlagendaten aus Fertigung und operativem Betrieb, drittens auf der fortlaufenden individuellen Kalibrierung kombinierter physiko-chemischer und datengetriebener Anlagenmodelle unter Berücksichtigung von Alterungseffekten und der Abstraktion allgemeiner Flotteneigenschaften aus direkten Datenanalysen sowie auf Basis der Einzelanlagencharakterisierungen, viertens auf methodische Ansätze zur Ableitung von Empfehlungen für Fertigungsverbesserungen entwickeln und bewerten, fünftens auf der Erprobung analoger Ansätze als Grundlage für Wartungsempfehlungen und zur Generierung von relevanten Informationen für das Angebotsmanagement.

Technologien

  • Wasserstoffelektrolyse
  • Digitaler Zwilling
Personen

Projektleitung Extern

Dr. Günter Schmid (Siemens Energy, Gesamtprojekt), Dr. Robert Grewe (Siemens Energy, Arbeitspaket)

Wissenschaftliche Leitung

Partner
Heraeus Deutschland GmbH & CO.KG
www.heraeus.com
Forschungszentrum Jülich
www.fz-juelich.de
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH)
www.rwth-aachen.de/go/id/hi
Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V.
www.hahn-schickard.de
Leibnitz-Institut für Katalyse e. V.
www.catalysis.de
FUMATECH BWT GmbH
www.fumatech.com
Main-Automation
www.main-automation.de
FIR e.V. an der RWTH Aachen
www.fir.rwth-aachen.de
Siemens Energy – New Energy Business
www.siemens-energy.com
Leibniz Universität Hannover
www.uni-hannover.de

Laufzeit

Start: 01.04.2021
Ende: 31.03.2025

Fördermittelgeber

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DERIEL

De-Risking Electrolyseur