I prezzi devono scendere: una riduzione coerente delle emissioni di CO₂ è difficile da immaginare senza una migliore disponibilità di elettrolizzatori e celle a combustibile. Ancora oggi, questi sistemi centrali per l'idrogeno vengono prodotti in quantità relativamente ridotte. Una delle ragioni sono i costi di produzione. La fabbrica di riferimento H2, orchestrata dal Fraunhofer IWU, interviene proprio su questo punto: crea le condizioni per una produzione industriale in serie e per sistemi di produzione adeguati. Con la conclusione dei progetti sull'idrogeno H2GO (celle a combustibile, in particolare per la mobilità dei carichi) e FRHY (produzione di elettrolizzatori), ora tutti i componenti della fabbrica di riferimento H2 sono disponibili. Per l'industria si presenta un notevole potenziale di creazione di valore.
"Su 20 in 27" è la promessa di prestazione della fabbrica di riferimento. H2: Entro il 2027, i costi per la produzione di elettrolizzatori e celle a combustibile dovranno essere ridotti al 20% dei valori attuali (base: 2024).
Fisicamente situata è la fabbrica di riferimento H2 nella "fabbrica di ricerca" del Fraunhofer IWU. Come comunità di creazione di valore di diversi istituti Fraunhofer e numerose aziende partner, essa mostra scenari di riferimento per una produzione efficiente e scalabile lungo l'intera catena del valore. I processi e gli impianti sono orientati al principio roll-to-roll. In questo caso, il materiale viene tipicamente srotolato da un rullo, lavorato e poi riavvolto. Combinato con la produzione continua (senza pause intermedie), questo metodo consente una produzione efficiente in grandi quantità. L'infrastruttura della fabbrica di riferimento H2 include in particolare un laboratorio in cui la progettazione del prodotto adatta alla produzione ("Design for Production") può essere verificata in più cicli di test prima dell'avvio della produzione in serie.
Infrastruttura all'avanguardia per la produzione altamente automatizzata: laminazione a ricalco, saldatura a fascio di elettroni, sigillatura, impilamento
La saldatura a fascio di elettroni consente la lavorazione simultanea di più punti di giunzione. Immagine: Fraunhofer IWU
Alti tassi di produzione e redditività: BPPflexROLL e flexROLLmax Per la produzione di piastre bipolar, componenti essenziali di elettrolizzatori e celle a combustibile, la fabbrica di riferimento H2 si affida principalmente alla laminazione a rulli cavi come processo continuo. Ne derivano costi di produzione significativamente inferiori per componente. Rispetto ai processi di pressatura tradizionali, le forze di processo diminuiscono di un fattore 10, consentendo una dimensione dell'impianto necessaria più piccola, leggera e conveniente.
Saldatura a fascio di elettroni: particolarmente precisa ed efficiente
Per unire le sottili piastre bipolari metalliche di pochi decimi di millimetro, delle dimensioni di un foglio A4, è necessario eseguire saldature con una lunghezza totale di oltre un metro, rendendo così la velocità di saldatura un fattore cruciale per il tempo di produzione. Nella saldatura a fascio di elettroni, gli elettroni sono il mezzo – diverse lenti elettromagnetiche controllano le particelle cariche negativamente, che colpiscono con una velocità fino a due terzi di quella della luce e fondono i due pezzi lavorati. Questo processo non richiede meccanismi di guida lenti come nella saldatura laser. Grazie alla possibilità di deviare rapidamente il fascio, è possibile lavorare simultaneamente su più zone di processo, dove in precedenza si doveva "lavorare" su un giunto alla volta.
Dal punto di vista qualitativo, questa tecnica è avvantaggiata dal fatto che viene utilizzata in condizioni di vuoto. Queste garantiscono condizioni costanti senza fluttuazioni disturbanti di pressione atmosferica o umidità. Maggiore è la qualità della connessione saldata delle piastre bipolari, maggiore è l'efficienza del sistema. Se nel contempo diminuisce il tempo di lavorazione, si riducono i costi di produzione. Maggiore qualità a costi inferiori: così la saldatura a fascio elettronico stabilisce nuovi standard.
Impermeabilità: solo il 100% di impermeabilità significa alta efficienza.
Per consentire una produzione economicamente sostenibile dei componenti Stack nel processo Roll-to-Roll (R2R), sono state inoltre sviluppate nuove tecnologie di produzione continue per l'applicazione della guarnizione.
Impianto unico per il montaggio di celle a combustibile ed elettrolizzatori
Nella progettazione dell'impianto, l'accento è stato posto sullo sviluppo di un concetto di impilamento innovativo, che consente un montaggio ad alta velocità dei singoli componenti e non richiede parallelizzazione o commissionamento. La possibilità di una sostanziale riduzione del processo di impilamento e montaggio deriva dall'uso coerente della tecnologia roll-to-roll per la produzione dei singoli componenti (BPP/piastre bipolari, PTL/layer di trasporto poroso e CCM/membrana rivestita di catalizzatore), che sono disponibili in nastro fino all'impilamento e vengono separati solo nel processo. Particolarmente innovativa è la tensionatura dei componenti come processo automatizzato, ripetibile e a basso costo.
Laboratorio certificato
La fabbrica di riferimento H2 può testare celle e sistemi di elettrolisi e celle a combustibile in modo approfondito, per caratterizzare e valutare prestazioni, durata, affidabilità e altre proprietà importanti in diverse condizioni operative. Le banchi di prova a Chemnitz consentono di convalidare il concetto di materiale prima che un prodotto entri in produzione di serie. Un concetto di materiale e produzione coordinato in anticipo è essenziale, soprattutto in vista dell'avvio rapido della produzione in serie di sistemi a idrogeno.
Economia circolare della cella a combustibile
Nel piano d'azione nazionale H2GO, il consorzio Stack to Piece ha esaminato quali macchine, impianti e processi sono necessari per non solo assemblare in modo automatizzato i sistemi a celle a combustibile, ma anche per smontarli in modo non distruttivo alla fine del loro ciclo di vita in processi efficienti. I partner di progetto sono gli istituti Fraunhofer IST, IWU, IKTS e IFAM.
Giorni di trasferimento H2: 24 - 26 novembre a Chemnitz
I Giorni del Trasferimento H2 riuniscono gli eventi di chiusura dei progetti principali H2GO e H2Giga/FRHY, che si concentrano sulla produzione industriale di sistemi a idrogeno, celle a combustibile ed elettrolizzatori. Al centro dell'attenzione non ci sono solo le innovazioni tecnologiche, ma soprattutto soluzioni produttive innovative che promuovono il trasferimento economico e la creazione di valore industriale.
Attraverso l'integrazione di partner industriali regionali e contributi interdisciplinari, vengono presentati approcci concreti per l'introduzione sul mercato e la creazione di catene di valore sostenibili. Maggiori informazioni e registrazione: H2 Transfertage – Fabbrica di riferimento H2. Anche dopo la conclusione del progetto, i risultati della ricerca rimangono accessibili per le aziende industriali interessate sui siti web della fabbrica di riferimento H2.
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