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WERKWANDEL 2_2022

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WERKWANDEL -Schwerpunktausgabe Nachhaltigkeit WERKWANDEL widmet Nachhaltigkeit eine Sonderausgabe und betrachtet die Aktivitäten rund um das Thema aus verschiedenen Perspektiven: Wie gehen kleine und mittlere Unternehmen mit den Anforderungen um? Wie wird ein Nachhaltigkeitszielbild entwickelt? Welche Zukunftstechnologien können nachhaltig zur Wettbewerbsfähigkeit beitragen? Und wie unterstützen Wissenschaft und Verbände die Unternehmen?

WERKWANDEL 02/2022 Wissenschaft direkt Grüner Wasserstoff ist ein Schlüsselelement für die Energiewende und zur Erreichung der Pariser Klimaschutzziele. Umwandlung mithilfe von CO 2 lassen sich klimafreundliche Kraftstoffe für LKW, Schiffe oder Flugzeuge herstellen. Zudem kann grüner Wasserstoff dort als Kraftstoff eingesetzt werden, wo eine Elektrifizierung nicht sinnvoll möglich ist. Die Umwandlung in Strom und Wärme mithilfe von Brennstoffzellen für die elektrische Versorgung und das Beheizen von Wohnhäusern sind weitere Anwendungsfälle. Grüner Wasserstoff ist daher ein Schlüsselelement für die Energiewende und zur Erreichung der Pariser Klimaschutzziele. Um jedoch den zukünftigen Bedarf an grünem Wasserstoff zu decken, werden große Kapazitäten an leistungsfähigen und kostengünstigen Elektrolyseuren benötigt. Wasserstoff-Leitprojekte Insgesamt drei Wasserstoff-Leitprojekte setzen entscheidende Impulse für den Aufbau einer grünen Wasserstoffwirtschaft in Deutschland: ›› H 2 Giga untersucht die Serienfertigung von großskaligen Wasser-Elektrolyseuren, ›› H 2 Mare erforscht die Erzeugung von Wasserstoff im Offshore-Bereich und ›› TransHyDE beschäftigt sich mit dem Transport und der Speicherung von erzeugtem grünem Wasserstoff. INFO PARISER KLIMASCHUTZZIELE Für die Zeit bis zum Jahr 2030 hat sich die EU auf weitere Zielvorgaben (»EU Klima- und Energiepaket 2030«) geeinigt. Diese sehen ein EU-weites Treibhausgasemissions- Reduktionsziel von mindestens 40 Prozent im Zeitraum 1990 bis 2030 vor. Der Lehrstuhl für Produktionssysteme (LPS) unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Bernd Kuhlenkötter an der Ruhr-Universität Bochum beteiligt sich an den H 2 Giga-Projekten HyPLANT100 und FertiRob. Grüne Wasserstoff-Herstellung: die Suche nach günstigen Serienprodukten Aktuell werden Wasser-Elektrolyseure vorwiegend noch in Handarbeit hergestellt; die Verbreitung von Automatisierungslösungen ist aufgrund der aktuell begrenzten Nachfrage noch sehr gering. Leistungsfähige und kostengünstige Elektrolyseure aus einer geeigneten Serienproduktion ermöglichen die schnellere Umsetzung einer nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft in Deutschland. Im Leitprojekt H 2 Giga untersuchten deshalb fast 30 Verbundprojekte die Serienmontage von Elektrolyseuren sowie die Standardisierung über Verfahrensgrenzen hinweg. FertiRob: digitale Anlagenplanung Das H 2 Giga-Projekt FertiRob wird auf Grundlage von Technologien wie Industrie 4.0, »Digitaler Zwilling« sowie virtueller Inbetriebnahme ein Konzept für die automatisierte Herstellung von Elektrolyseuren entwickeln. Der bislang langwierige und aufwändige Prozess der Anlagenplanung für die automatisierte Serienmontage soll so digital gestaltet und nachhaltig optimiert werden. HyPLANT100: Montage von Elektrolyseur- Großanlagen HyPLANT100 umfasst die Entwicklung von einheitlichen sowie optimierten und automatisierten Abläufen in der Montage von Elektrolyseur-Großanlagen in einer Baustellenumgebung. Der LPS entwickelt hierbei schwerpunktmäßig geeignete Lösungen für die Zusammenarbeit von Mensch und Technik, insbesondere im Feld der Mensch-Roboter-Kollaboration sowie der Standardisierung des Datenaustauschs. Beide Projekte forschen praxisnah gemeinsam mit industriellen Partnern. Produkte, Anlagen und Prozesse werden in einem digitalen Abbild getreu einer später realisierbaren Serienfertigung von Elektrolyseuren gestaltet. Die Wettbewerbsfähigkeit der beteiligten Unternehmen kann so gesichert werden. 34

WERKWANDEL 02/2022 Wissenschaft direkt Fakten zu HyPLANT100 Autoren Forschungspartner sind — unter Leitung der Entwicklungsagentur Region Heide — der Lehrstuhl für Produktionssysteme der Ruhr-Universität Bochum und das Institut für Flugzeug-Produktionstechnik der Technischen Universität Hamburg. Das Konsortium wird durch sechs Partner der Wasserstoff- und Automatisierungsindustrie vervollständigt. Die Wasserstoff-Leitprojekte H 2 Giga, H 2 Mare und TransHyDE sind ein zentraler Beitrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) zur Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie. H 2 Giga erforscht die Serienfertigung von Elektrolyseuren mit über 130 Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft. Das H 2 Giga-Projekt HyPLANT100 wird durch das BMBF gefördert und vom Projektträger Jülich (PtJ) betreut (Förderkenn zeichen: 03HY114B). Zusammenfassung und Ausblick Die Serienfertigung von großformatigen Wasser-Elektrolyseuren stellt ein Schlüsselelement der Wasserstoffstrategie in Deutschland dar. Durch eine groß angelegte Förderung des BMBF ist es Wirtschaft und Wissenschaft möglich, den Ausbau von grünem Wasserstoff zu erforschen. Der LPS betrachtet die Gestaltung der Serienfertigung von Elektrolyseuren auf Grundlage digitaler Methoden und der Mensch-Technik-Interaktion und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie. + 49 234 32-24 051 Patrick Adler, M. Sc. Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand Lehrstuhl für Produktionssysteme der Ruhr-Universität Bochum Patrick Adler beschäftigt sich damit, wie durch die intelligente Kombination von Mensch und Technik wirtschaftliche Potenziale genutzt werden. + 49 234 32-24 313 Dipl.-Ing. (FH) Tim Elei Arbeitsgruppenleiter Produktionsautomatisierung Lehrstuhl für Produktionssysteme der Ruhr-Universität Bochum Tim Elei beschäftigt sich seit 2003 mit der Industrieroboter-gestützten Automatisierung. + 49 234 32-26 304 Dr.-Ing. Alfred Hypki Oberingenieur Lehrstuhl für Produktionssysteme der Ruhr-Universität Bochum Alfred Hypki setzt erfolgreich digitale Methoden zur Optimierung von Robotergestützten Prozessen ein. Ergänzende Links Der Lehrstuhl für Produktionssysteme der Ruhr-Universität Bochum im Videoporträt Wasserstoff — das neue Öl »DerEnergieträger der Zukunft« — »Aktiv im Norden« Oktober 2020, Seite 17 Portal »Produktion« — Statement des VDMA zum grünen Wasserstoff + 49 234 32-26 310 Prof. Dr.-Ing. Bernd Kuhlenkötter Lehrstuhlleitung Lehrstuhl für Produktionssysteme der Ruhr-Universität Bochum Bernd Kuhlenkötter beschäftigt sich seit vielen Jahren mit der wirtschaftlichen Automatisierung von Produktionsprozessen. Das H 2 Giga-Projekt HyPLANT100 wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Ideenwettbewerbs »Wasserstoffrepublik Deutschland«. Das LPS-Teilvorhaben »Flexibilisierung des Automatisierungs- und Roboterprogrammierungsprozesses bei Hybriden Montagesystemen« wird darin unter dem Förderkennzeichen 03HY114B gefördert und vom Projektträger Jülich (PtJ) betreut. Es hat eine Laufzeit bis März 2025. Wir bedanken uns an dieser Stelle ganz besonders für diese Förderung. 35

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