Problemstellung
Wasserstofftechnologien sind ein wesentlicher Faktor, um die Dekarbonisierung von Industrie, Verkehr und Energieversorgung voranzutreiben und eine klimaneutrale Zukunft zu ermöglichen. In dynamisch betriebenen stationären und mobilen Anwendungen kommen dabei vorwiegend PEM-Brennstoffzellen (Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen) zum Einsatz. Ihr Betrieb erfordert jedoch das Zusammenspiel zahlreicher Systemkomponenten, die stark voneinander abhängen. Ändern sich die Anforderungen an das System, muss daher häufig die gesamte Auslegung neu erfolgen.
Bisher sind Brennstoffzellensysteme meist nur in festen Leistungsklassen oder als kostenintensive Sonderanfertigungen erhältlich. Deren individuelle Entwicklung bindet erhebliche Ressourcen und steht einem schnellen Markthochlauf der Technologie entgegen.
Bisher sind Brennstoffzellensysteme meist nur in festen Leistungsklassen oder als kostenintensive Sonderanfertigungen erhältlich. Deren individuelle Entwicklung bindet erhebliche Ressourcen und steht einem schnellen Markthochlauf der Technologie entgegen.
Zielsetzung
Das Projekt zielt darauf ab, Brennstoffzellensysteme flexibel an unterschiedliche Kundenanforderungen anpassbar zu machen und ihre Auslegung erheblich zu beschleunigen. Hierzu wird ein modulares, skalierbares Brennstoffzellensystem entwickelt, das sich aus standardisierten Funktionsmodulen bedarfsgerecht konfigurieren lässt. Darüber hinaus werden wandlungsfähige, menschzentrierte Systeme entwickelt, die eine wirtschaftliche Montage des Systems und seiner Module ermöglichen.
Vorgehen
Ausgehend von einer Analyse der Marktanforderungen wird das Gesamtsystem in Funktionsmodule gegliedert, deren Leistungsklassen und Schnittstellen definiert und in einem Softwaretool zur automatisierten Systemauslegung abgebildet werden. Parallel werden die benötigten Komponenten wie der Ventilblock entwickelt, erprobt und optimiert. Die Montagesysteme entstehen im Sinne des Simultaneous Engineering zeitgleich zur Produktentwicklung, sodass eine montagegerechte Konstruktion frühzeitig berücksichtigt werden kann.
Das Projekt umfasst folgende zentrale Arbeitspakete:
1. Entwicklung des modularen Brennstoffzellensystems: Konzeption des Gesamtsystems und der benötigten Module.
2. Entwicklung der benötigten Systemkomponenten: Entwicklung eines Leichtbau-Ventilblocks inklusive der zugehörigen Ventile.
3. Entwicklung modularer Montagesysteme: Planung der Montagereihenfolge und Montagestationen sowie Entwicklung von Assistenzsystemen.
4. Plattform zur Konfiguration und Produktionsplanung: Durchgängige Konfiguration des Systems bis hin zu Angebot und Produktionsauftrag.
Das Projekt umfasst folgende zentrale Arbeitspakete:
1. Entwicklung des modularen Brennstoffzellensystems: Konzeption des Gesamtsystems und der benötigten Module.
2. Entwicklung der benötigten Systemkomponenten: Entwicklung eines Leichtbau-Ventilblocks inklusive der zugehörigen Ventile.
3. Entwicklung modularer Montagesysteme: Planung der Montagereihenfolge und Montagestationen sowie Entwicklung von Assistenzsystemen.
4. Plattform zur Konfiguration und Produktionsplanung: Durchgängige Konfiguration des Systems bis hin zu Angebot und Produktionsauftrag.
Verwertungskonzept
Die Projektergebnisse fließen unmittelbar in die Weiterentwicklung der Produktportfolios der Industriepartner ein. Die Erfahrungen aus der modularen Gestaltung von Prüfständen werden auf modulare Brennstoffzellensysteme übertragen und weiterentwickelt. Der Ventilblock und die zugehörigen Ventile werden bis zur Serienreife weiterentwickelt und sollen in stationären und mobilen Anwendungen zum Einsatz kommen, insbesondere im Heavy-Duty-Bereich mit Brennstoffzelle und Wasserstoffverbrennungsmotor. Die Montagesysteme sind so ausgelegt, dass sie auch bei neuen Varianten oder Produktänderungen möglichst ohne Anpassungen weiterverwendet werden können.
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