H2GO ViR

Problemstellung

Steigende Verkehrsleistungen im Straßengüterverkehr sorgen für einen kontinuierlichen Anstieg der CO₂-Emissionen in diesem Segment - trotz Fortschritten bei Verbrauch und Abgastechnik. Der Bedarf, Alternativen zu fossilen Energieträgern zu entwickeln, ist daher besonders im Schwerlastverkehr groß. Fertigungstechnologien und Prozesse gilt es für eine effiziente, kostengünstige und hochrentable industrielle Serienfertigung zu ertüchtigen. Eine Vielzahl neuer Lösungen werden in dem Handlungsfeld Brennstoffzellentechnologie erwartet.

Zielstellung und Lösungsweg

Der Nationale Aktionsplan Brennstoffzellen-Produktion (H2GO) ist darauf ausgerichtet, Industrie und Forschung zu einem starken Ökosystem für eine wirtschaftlich nachhaltige Brennstoffzellen-Produktion zu verbinden. Die Technologie soll für die Gesellschaft transparent, greifbar und nutzbar werden. 19 Fraunhofer-Institute arbeiten mit Hochdruck daran, die Voraussetzungen für eine effiziente Großserienfertigung von Brennstoffzellen zu schaffen, die an Bord eines Fahrzeugs Wasserstoff in Strom umwandeln. Das Vorhaben ist in vier Technologie-Teilverbünde sowie einen übergeordneten Teilverbund »Virtuelle Referenzfabrik« (ViR) geclustert und wird unter Einbeziehung zahlreicher Initiativen auf Landes- und Bundesebne gezielt gestärkt.

Im Vordergrund des Teilverbundes ViR stehen Aufbau, Entwicklung und Implementierung eines digitalen Zwillings, der vollautomatisierte und manuelle Prozessschritte in einer modularen Struktur abbilden kann. Im Teilvorhaben ViR untersucht das Fraunhofer IGP manuelle Prozessschritte hinsichtlich des Tracking & Tracing sowie des Qualitätsmanagements. Da der Brennstoffzellen-Stapel aus mehreren Schichten sowie Bauteilen besteht, existieren unterschiedliche Fertigungsanlagen, deren Schnittstellen nicht von vornherein automatisiert zusammengelegt werden können. Für das Qualitätsmanagement ist es von zentraler Bedeutung, dass dem Gesamtprodukt des Stapels einzelne Bauteileigenschaften sowie deren Produktionsparameter zugeordnet werden können. Umso wichtiger sind die konsistente Datenanreicherung sowie die Überwachung des Materialhandlings. Nur so ist etwa eine Rückverfolgung auf bestimmte Produktionsspezifika möglich, welche zur Verwendung von Methoden der Datenanalyse genutzt werden können.

Nutzen

Brennstoffzellenelektrische Fahrzeuge (FCEVs, fuel cell electric vehicles) können künftig eine tragende Rolle im CO₂-neutralen Fernverkehr übernehmen: In technologischer Hinsicht bietet die Brennstoffzelle im Vergleich zu den heutigen fossilen Antriebstechnologien ähnliche Volumen- und Gewichtszuladungen bei vergleichbaren Reichweiten und Tankzeiten. Damit bleibt Speditionen die heute gewohnte Flexibilität im Lkw-Einsatz erhalten. Gegenüber anderen emissionsfreien Antrieben sind FCEVs gerade im Schwerlastverkehr betriebs- wie volkswirtschaftlich und auch ökologisch wettbewerbsfähig – einen erfolgreichen Markthochlauf vorausgesetzt. Industriepolitisch eröffnet Wasserstoff die einmalige Chance, nicht nur den Klimaschutz zu fördern und die Energieversorgung auch im Mobilitätssektor breiter aufzustellen. Für den Produktionsstandort Deutschland kann er zusätzliche Wertschöpfung und damit ein umfangreiches, nachhaltiges und zukunftsfähiges Geschäftsfeld generieren. H2GO wird dazu beitragen, der deutschen Wirtschaft bedeutende Anteile am sich hochdynamisch entwickelnden globalen Brennstoffzellen-Markt zu sichern. Eine zügig aufgebaute Brennstoffzellen-Industrie kann so zu einem zentralen Kompetenzfeld deutscher Unternehmen werden.