Ceny muszą spaść: Konsekwentne zmniejszenie emisji CO₂ jest trudne do wyobrażenia bez poprawionej dostępności elektrolizerów i ogniw paliwowych. Wciąż produkuje się te kluczowe systemy wodorowe w stosunkowo niewielkich ilościach. Jednym z powodów są koszty produkcji. Referencyjna fabryka H2, zorganizowana przez Fraunhofer IWU, działa dokładnie w tym obszarze: tworzy warunki do przemysłowej produkcji masowej oraz odpowiednich systemów produkcyjnych. Po zakończeniu projektów wodorowych H2GO (ogniwa paliwowe, szczególnie dla mobilności towarowej) i FRHY (produkcja elektrolizerów) wszystkie elementy referencyjnej fabryki H2 są już dostępne. Dla przemysłu pojawia się znaczny potencjał tworzenia wartości.
„Na 20 w 27“ brzmi obietnica wydajności fabryki referencyjnej. H2: Do 2027 roku koszty produkcji elektrolizerów i ogniw paliwowych mają zostać obniżone do 20 procent obecnych wartości (podstawa: 2024).
Fizycznie zlokalizowana jest fabryka referencyjna H2 w "fabryce badawczej" Fraunhofer IWU. Jako wspólnota wartości tworzona przez kilka instytutów Fraunhofera oraz liczne firmy partnerskie, prezentuje scenariusze referencyjne dla efektywnej, skalowalnej produkcji wzdłuż całego łańcucha wartości. Procesy i urządzenia są dostosowane do zasady role-to-role. Zazwyczaj materiał jest rozwijany z rolki, przetwarzany i ponownie zwijany. W połączeniu z ciągłą produkcją (bez przerw międzyoperacyjnych) ta metoda umożliwia efektywną produkcję w dużych ilościach. Do infrastruktury fabryki referencyjnej H2 należy również laboratorium, w którym można w kilku pętlach testowych przed rozpoczęciem produkcji seryjnej sprawdzić projektowanie produktu dostosowane do produkcji ("Design for Production").
Najnowocześniejsza infrastruktura dla wysoko zautomatyzowanej produkcji: walcowanie wgłębne, spawanie elektronowym promieniem, uszczelnianie, układanie.
Spawanie elektronowym strumieniem pozwala na jednoczesną obróbkę kilku miejsc łączenia. Zdjęcie: Fraunhofer IWU
Wysokie wskaźniki produkcji i opłacalność: BPPflexROLL i flexROLLmax. W produkcji płyt bipolarowych, kluczowych elementów elektrolizerów i ogniw paliwowych, fabryka referencyjna H2 w pierwszej kolejności korzysta z walcowania w procesie ciągłym. W rezultacie prowadzi to do znacznie niższych kosztów produkcji na element. W porównaniu do klasycznych procesów prasowania siły procesowe maleją dziesięciokrotnie, co pozwala na mniejsze, lżejsze i tańsze zaprojektowanie potrzebnej technologii urządzeń.
Spawanie wiązką elektronów: szczególnie precyzyjne i efektywne
Aby połączyć metalowe płyty bipolarne o grubości kilku dziesiątych milimetra, wielkości kartki DIN A4, należy wykonać spawy o łącznej długości przekraczającej jeden metr, co sprawia, że prędkość spawania ma kluczowe znaczenie dla czasu produkcji. W spawaniu elektronowym elektrony są medium – kilka elektromagnetycznych soczewek steruje naładowanymi ujemnie cząstkami, które uderzają z prędkością do dwóch trzecich prędkości światła, łącząc oba elementy. Ta metoda nie wymaga ciężkiej mechaniki sterującej, jak w przypadku spawania laserowego. Dzięki możliwości szybkiego odchylania wiązki można jednocześnie obrabiać kilka stref procesu, podczas gdy dotychczas należało "przetwarzać" jeden punkt po drugim.
Z punktu widzenia jakości na korzyść tej technologii przemawia również to, że jest stosowana w warunkach próżniowych. Gwarantuje to stałe warunki bez zakłócających wahań ciśnienia powietrza czy wilgotności. Im wyższa jakość połączenia spawanego bipolarnych płyt, tym wyższa efektywność systemu. Jeśli jednocześnie czas obróbki się skraca, koszty produkcji maleją. Więcej jakości przy niższych kosztach: spawanie elektronowym wyznacza nowe standardy.
Uszczelnienie: tylko 100% szczelność oznacza wysoką efektywność.
Aby umożliwić ciągłą, ekonomiczną produkcję komponentów stosu w procesie rolka-do-rolki (R2R), opracowano również nowe, ciągłe technologie produkcyjne do aplikacji uszczelki.
Unikalna instalacja do montażu ogniw paliwowych i elektrolizerów
W projektowaniu systemu skupiono się na opracowaniu nowatorskiej koncepcji układania, która umożliwia montaż pojedynczych komponentów z wysoką wydajnością i nie wymaga równoległego działania ani komisjonowania. Szansa na znaczne skrócenie procesu układania i montażu wynika z konsekwentnego wykorzystania technologii rolka-do-rolki do produkcji pojedynczych komponentów (BPP/płyty bipolarne, PTL/porowata warstwa transportowa i CCM/membrana pokryta katalizatorem), które są dostępne w taśmie do momentu układania i są separowane dopiero w procesie. Szczególnie innowacyjna jest napinanie komponentów jako zautomatyzowany, powtarzalny i kosztowo efektywny proces.
Certyfikowane laboratorium
Fabryka referencyjna H2 może testować ogniwa elektrolityczne i ogniwa paliwowe oraz systemy pod kątem wydajności, trwałości, niezawodności i innych ważnych właściwości w różnych warunkach eksploatacyjnych. Stanowiska testowe w Chemnitz umożliwiają walidację koncepcji materiałowej, zanim produkt wejdzie do produkcji seryjnej. Wczesne uzgodnienie koncepcji materiałowej i produkcyjnej jest niezbędne, zwłaszcza w kontekście szybkiego uruchomienia masowej produkcji systemów wodorowych.
Gospodarka obiegu zamkniętego ogniwo paliwowe
W krajowym planie działania H2GO związek Stack to Piece zbadał, jakie maszyny, urządzenia i procesy są potrzebne do automatycznego montażu systemów ogniw paliwowych, a także do ich bezuszkodowego demontażu w efektywnych procesach na końcu cyklu życia produktu. Partnerami projektu są instytuty Fraunhofera IST, IWU, IKTS i IFAM.
H2-Dni Transferowe: 24-26 listopada w Chemnitz
Dni Transferu H2 łączą wydarzenia końcowe wiodących projektów H2GO i H2Giga/FRHY, które koncentrują się na przemysłowej produkcji systemów wodorowych, ogniw paliwowych i elektrolizerów. W centrum uwagi znajdują się nie tylko innowacje technologiczne, ale przede wszystkim nowatorskie rozwiązania produkcyjne, które wspierają transfer gospodarczy i przemysłową wartość dodaną.
Dzięki zaangażowaniu regionalnych partnerów przemysłowych oraz interdyscyplinarnym wkładom prezentowane są konkretne podejścia do wprowadzenia na rynek i budowy zrównoważonych łańcuchów wartości. Więcej informacji i rejestracja: H2 Dni Transferu – Fabryka Referencyjna H2. Również po zakończeniu projektu wyniki badań będą dostępne dla zainteresowanych firm przemysłowych na stronach internetowych Fabryki Referencyjnej H2.
Kontakt:
