Cene morajo pasti dol: Dosledno zmanjšanje emisij CO₂ je brez izboljšane razpoložljivosti elektrolizatorjev in gorivnih celic težko predstavljivo. Te ključne vodikove sisteme še vedno proizvajajo v primerjavi z drugimi relativno majhnih količinah. Eden od razlogov so proizvodni stroški. Referenčna tovarna H2, ki jo usklajuje Fraunhofer IWU, se osredotoča prav na to: ustvarja pogoje za industrijsko množično proizvodnjo in ustrezne proizvodne sisteme. Ob zaključku vodikovih projektov H2GO (gorivne celice, zlasti za mobilnost tovora) in FRHY (proizvodnja elektrolizatorjev) so zdaj na voljo vsi gradniki referenčne tovarne H2. Za industrijo se pojavi znatno potencial za dodano vrednost.
»Na 20 v 27« je obljuba zmogljivosti referenčne tovarne. H2: Do leta 2027 naj bi se stroški za proizvodnjo elektrolizatorjev in gorivnih celic znižali na 20 odstotkov trenutnih vrednosti (osnova: 2024).
Fizično je referenčna tovarna H2 v "raziskovalni tovarni" Fraunhofer IWU. Kot skupnost vrednosti več Fraunhofer inštitutov in številnih partnerskih podjetij prikazuje referenčne scenarije za učinkovito, skalabilno proizvodnjo vzdolž celotne vrednostne verige. Procesi in naprave so usmerjeni v načelo roll-to-roll. Pri tem se tipično material odvija z role, obdeluje in ponovno navija. V kombinaciji s kontinuirano proizvodnjo (brez vmesnih premorov) to postopanje omogoča učinkovito proizvodnjo v velikih količinah. Infrastruktura referenčne tovarne H2 vključuje tudi laboratorij, v katerem se lahko zasnova izdelka, prilagojena proizvodnji ("Design for Production"), preverja v več testnih krogih pred začetkom serijske proizvodnje.
Najsodobnejša infrastruktura za visoko avtomatizirano proizvodnjo: votlo prešanje, elektronsko obsevanje, tesnjenje, zlaganje
Elektronsko varjenje omogoča hkratno obdelavo več spojnih mest. Slika: Fraunhofer IWU
Visoke proizvodne stopnje in ekonomičnost: BPPflexROLL in flexROLLmax Za proizvodnjo bipolarnih plošč, ključnih komponent elektrolizatorjev in gorivnih celic, referenčna tovarna H2 prednostno uporablja tehnologijo votlega prešanja kot kontinuiran postopek. Na koncu to vodi do znatno nižjih stroškov proizvodnje na komponento. V primerjavi s klasičnimi postopki prešanja se procesne sile zmanjšajo za faktor 10, kar omogoča, da je potrebna oprema manjša, lažja in cenejša.
Elektronsko varjenje: posebej natančno in učinkovito
Za spajanje tankih kovinskih bipolarnih plošč debeline nekaj desetink milimetra, velikosti A4, je potrebno izvesti varilne zvarne dolžine več kot en meter, kar pomeni, da je hitrost varjenja ključna za čas proizvodnje. Pri elektronskem žarkovnem varjenju so elektroni medij – več elektromagnetnih leč nadzoruje negativno nabite delce, ki z do dvema tretjinama hitrosti svetlobe trčijo in združujejo oba obdelovanca. Ta postopek ne zahteva počasne usmerjevalne mehanike, kot pri laserskem varjenju. Zaradi možnosti hitrega odklona žarka je mogoče hkrati obdelovati več procesnih con, kjer je bilo doslej potrebno "obdelati" eno spajalno mesto za drugim.
Z vidika kakovosti ta tehnika prav tako izstopa, saj se uporablja pod vakuumskimi pogoji. Ti zagotavljajo konstantne pogoje brez motenj, ki jih povzročajo nihanja zračnega tlaka ali vlažnosti. Bolj kakovostna kot je varilna povezava bipolarnih plošč, višja je učinkovitost sistema. Hkrati, če se zmanjša čas obdelave, se znižajo stroški proizvodnje. Več kakovosti pri nižjih stroških: tako elektronsko žarkovno varjenje postavlja nove standarde.
Tesnjenje: le 100% tesnost pomeni visok izkoristek.
Za omogočanje dosledno ekonomične proizvodnje komponent stack v postopku roll-to-roll (R2R) so bile razvite tudi nove, kontinuirane proizvodne tehnologije za aplikacijo tesnila.
Edinstvena naprava za montažo gorivnih celic in elektrolizatorjev
Pri oblikovanju naprave je bil poudarek na razvoju novega koncepta zlaganja, ki omogoča hitro montažo posameznih komponent in se izogne paralelizaciji oziroma komisjoniranju. Možnost znatnega skrajšanja postopka zlaganja in montaže izhaja iz dosledne uporabe tehnologije roll-to-roll za proizvodnjo posameznih komponent (BPP/bipolarne plošče, PTL/porozni transportni sloj in CCM/katalitska membrana), ki so do zlaganja na traku že pripravljene in se v procesu šele ločijo. Še posebej inovativna je napetost komponent kot avtomatiziran, ponovljiv in stroškovno učinkovit postopek.
Certificirana laboratorij
Referenčna tovarna H2 lahko preizkuša elektrolizne in gorivne celice ter sisteme do potankosti – da bi karakterizirala in ocenila zmogljivost, trajnost, zanesljivost in druge pomembne lastnosti pod različnimi delovnimi pogoji. Preizkusne naprave v Chemnitzu omogočajo validacijo materialnega koncepta, preden izdelek preide v serijsko proizvodnjo. Zgodaj usklajen materialni in proizvodni koncept je še posebej pomemben za hitro povečanje serijske proizvodnje sistemov za vodik.
Krožno gospodarstvo gorivne celice
V nacionalnem akcijskem načrtu H2GO je konzorcij Stack to Piece preučil, katere stroje, naprave in procese je potrebno, da se ne le avtomatizirano sestavljajo sistemi gorivnih celic, temveč da se jih na koncu njihovega življenjskega cikla tudi brez poškodb učinkovito razstavi. Projektni partnerji so inštituti Fraunhofer IST, IWU, IKTS in IFAM.
H2-Transfertage: 24. – 26. november v Chemnitzu
Dnevi prenosa H2 združujejo zaključne prireditve vodilnih projektov H2GO in H2Giga/FRHY, ki se osredotočajo na industrijsko proizvodnjo vodikovih sistemov, gorivnih celic in elektrolizatorjev. V središču pozornosti niso le tehnološke inovacije, temveč predvsem nove proizvodne rešitve, ki spodbujajo gospodarski prenos in industrijsko dodano vrednost.
S povezovanjem regionalnih industrijskih partnerjev in interdisciplinarnih prispevkov so predstavljeni konkretni pristopi za vstop na trg in vzpostavitev trajnostnih vrednostnih verig. Več informacij in prijava: H2 Transferni dnevi – Referenčna tovarna.H2 Tudi po zaključku projekta ostanejo raziskovalni rezultati dostopni zainteresiranim industrijskim podjetjem na spletnih straneh referenčne tovarne.H2.
Kontakt:
