Wasserstoff-Leitprojekt H2Giga

Mit dem Vorhaben "H2Giga - QT 4.2 FertiRob" konnte erstmals ein über die Standorte Fulda, Bremen und Hamburg übergreifendes gefördertes Forschungsprojekt akquiriert werden. Dabei soll mit Hilfe der Projektpartner im Konsortium eine modulare Produktionsanlage für Wasserstoff-Elektrolyseure im Gigawattbereich konzeptioniert, entwickelt und funktional erprobt werden. Hierfür übernimmt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Förderprogramm der Wasserstoff-Leitprojekte. Im Forschungsvorhaben werden vollautomatisierte und in modernen Produktionsanlagen fest verankerte Technologien sowohl im Bereich der Laser-, Förder- und Stackingtechnik, als auch im Bereich von Prüfsystemen und der digitalen Innovationen für die Produktion von komplexen Wasserstoff-Elektrolyseuren im Gigawattbereich weiterentwickelt.

Wasserstoff-Leitprojekte: Im Kontext der Energiewende spielt Wasserstoff eine zentrale Rolle. Das BMBF hat für die Umsetzung der nationalen Wasserstoffstrategie drei Leitprojekte als Einstieg Deutschlands in die Wasserstoffwirtschaft geschaffen. Die Leitprojekte teilen sich dabei wie folgt auf: H2Giga: Serienmäßige Herstellung von Wasserstoff-Elektrolyseuren H2Mare: Erzeugung von Wasserstoff und seiner Folgeprodukte auf See mittels Windkraft TransHyDe: Entwicklung, Bewertung & Demonstration von Wasserstoff-Transport-Technologien. 

Der Bedarf an Grünem Wasserstoff steigt stetig. Bereits bestehende und am Markt verfügbare Elektrolyseure können zukünftig die notwendigen Kapazitäten nicht mehr decken. Des Weiteren erfolgt die Herstellung dieser Elektrolyseure im Allgemeinen manuell. Daher beschäftigt sich das Leitprojekt H2Giga mit der Entwicklung einer serienmäßigen Herstellung von effizienten, langlebigen und kostengünstigen Elektrolyseuren im Gigawattbereich. Ein Elektrolyseur beschreibt dabei eine Einheit, die mit Hilfe von elektrischem Strom eine Stoffumwandlung bzw. Spaltung von chemischen Verbindungen hervorruft. Bei der Wasserstoff-Elektrolyse bedeutet dies explizit eine Zerlegung von Wasser in dessen Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff. Die Wasserstoff-Elektrolyse stützt sich dabei auf verschiedene Elektrolyse-Technologien, die je nach Anwendungs- und Einsatzgebiet unterschiedlich geeignet sind. Die Aufgabe von H2Giga ist sowohl die einzelnen Elektrolyse-Technologien und deren Skalierung weiter voranzutreiben als auch Technologien zur Fertigung, Lebensdauererhöhung und Recycling zu entwickeln. An folgenden Elektrolyse-Technologien wird im Wasserstoffleitprojekt H2Giga weitergeforscht: PEM-Elektrolyse (Proton Exchange Membrane) alkalische Elektrolyse (AEL) Hochtemperatur-Elektrolyse (HTEL). Elektrolyse mit anionenleitender Membran (AEM).

Das Leitprojekt H2Giga besteht aus ca. 30 eigenständigen Verbundprojekten mit über 130 Projektpartnern aus Industrie, KMUs, Start-Ups und Forschungseinrichtungen. Die Fördersumme beträgt dabei insgesamt ca. 480 Mio. € auf vier Jahre Gesamtlaufzeit verteilt. Um die übergeordnete Kommunikation zwischen den einzelnen Projektpartnern und Verbünden zu gewährleisten, verwaltet und koordiniert der DECHEMA e.V. das Netzwerk und die Technologieplattform Elektrolyse, welche in drei Cluster unterteilt ist. In dem Cluster „Scale-up: Technologien für die Serienfertigung“ wollen Elektrolyseur-Hersteller ihre etablierten Elektrolyse-Verfahren weiterentwickeln und großserientauglich machen. Das Cluster „Next Generation Scale-up: Neueste Verfahren werden hochskaliert“ befasst sich unter anderem mit der Weiterentwicklung und dem Testen von zukünftigen, innovativen und vielversprechenden Elektrolyse-Verfahren sowie der Reduzierung von Herstellkosten durch anforderungs- und fertigungsgerechte Elektrolyseur-Designs. Das Cluster „Innovationspool: Wissenslücken schließen“ kommuniziert die Bedarfe aus der Wirtschaft direkt an die Wissenschaft und bearbeitet Themen im Bereich der Materialforschung, des Recyclings, der Digitalisierung, der Elektrolyseur-Lebensdauer, der Fertigungs- und Interface-Technologien. 

Die FFT Produktionssysteme GmbH & Co. KG ist dem Innovationspool zugeordnet. FFT bearbeitet dabei die Innovationshürden und Herausforderungen im Thema 4 - Fertigungstechnologien und ist explizit im Querschnittsthema QT 4.2 - FertiRob (Fertigung und Robotik) vertreten.

Das Querschnittsthema QT 4.2 – FertiRob befasst sich mit Automatisierungslösungen für die verschiedenen Teilprobleme bei der Herstellung, Montage und Demontage von Stacks und Elektrolyseuren. Dabei soll der manuelle Aufwand für das Engineering von Produktionsanlagen für die Fertigung von Elektrolyseuren signifikant reduziert werden. Die zu entwickelnde, modulare Produktionsanlage soll dabei effizient und flexibel anwendbar, einfach skalierbar, sowie automatisch generierbar sein. Ziel ist es optimierte Fertigungstechnologien zu einer Gesamtanlage zu verknüpfen und eine qualitativ hochwertige Elektrolyseur-Produktion zu gewährleisten.

Das Projektkonsortium in QT 4.2 FertiRob besteht aus insgesamt 16 Projektpartnern aus Industrie- und Forschungseinrichtungen mit unterschiedlichen Kompetenzfeldern. Diese werden in einzelnen Arbeitsgruppen gebündelt, um die vielfältigen Innovationsfelder und deren Herausforderungen in der Fertigung und Robotik erfolgreich zu bearbeiten.

FFT setzt dabei auf eine gute Zusammenarbeit, um die bereits gesammelten Erfahrungen und das vorhandene Expertenwissen zusammenzuführen, zu erweitern und einen einheitlichen Wissenstransfer innerhalb von FertiRob zu schaffen. Im Forschungsprojekt sind die FFT-Standorte und Innovationszentren Fulda, Bremen und Hamburg vertreten, die ihre Kompetenzen der jeweiligen Geschäftsfelder mit einbringen und weiterentwickeln werden. Dabei unterteilen sich die Aufgaben übergeordnet in Automatisierung, Produktions- und Stackingtechnik am Standort Fulda. Wasserstofftechnologien, In-Line und End-of-Line Testing an den Standorten Bremen und Hamburg.

Quelle: https://www.wasserstoff-leitprojekte.de/leitprojekte/h2giga