Fraunhofer IPA entwickelt Elektrolyseurfabrik

Elektrolyseure sind teuer, weil sie bisher noch weitgehend von Hand gefertigt werden. Das will ein Forschungsteam vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA ändern und deshalb zusammen mit Partnern aus Forschung und Industrie die Fertigung von Elektrolyseuren durchgängig automatisieren.

"Ziel ist eine automatisierte Elektrolyseurfabrik im Gigawatt-Maßstab", sagt Friedrich-Wilhelm Speckmann vom Zentrum für digitalisierte Batteriezellenproduktion (ZDB) am Fraunhofer IPA. "Die hier innerhalb eines Jahres produzierten Elektrolyseure sollen also eine aufaddierte Nominalleistung von mindestens einem Gigawatt haben."

Von Handarbeit zu Robotertechnologie

Ein Elektrolyseur besteht aus zwei Elektroden – der positiv geladenen Anode und der negativ geladenen Kathode – und einem Separator, in diesem Fall einer Protonen-Austausch-Membran (PEM). Um die Leistung zu erhöhen, werden viele Elektrolysezellen zu einem sogenannten Stack gestapelt. Dieses Stacking geschieht bisher noch größtenteils in Handarbeit, könnte in Zukunft aber von Robotern erledigt werden.

Das Stacking einschließlich der gesamte Produktionslinie soll automatisiert werden. Daher müssen die Forscherinnen und Forscher auch sämtliche vor- und nachgelagerte Prozesse, bis zum Einfahren der Gesamtsysteme, berücksichtigen. Die Aufgaben reichen von der Fabrik- und Produktionsplanung, über die Bauteiltests bis hin zu den End-of-Line-Prüfständen.

Zusätzlich werden im Konsortium auch neuartige Stackdesigns entwickelt, die zukünftige Produktionsverfahren vereinfachen und somit beschleunigen.

Fertigungssystemplanung, Roboter und Sensoren für die Elektrolyseurfabrik

Die Projektpartner bauen zunächst eine Fertigungslinie nach dem aktuellen Stand der Technik auf. Diese wird dann Stück für Stück modular angepasst und erweitert, damit die einzelnen Prozesse besser als bisher ineinandergreifen und automatisiert ablaufen. In diesem Zuge klären die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine ganze Reihe offener Fragestellungen zu Automatisierungsprozessen und Robotertechnologie.
 

Das Forschungsprojekt "Industrialisierung der PEM-Elektrolyse-Produktion" (PEP.IN) gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit über 20 Mio. Euro, läuft bis Ende März 2025. Beteiligt sind neben dem Fraunhofer IPA auch das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, die MAN Energy Solutions SE, die H-TEC Systems GmbH, die Audi AG, die VAF GmbH, das Zentrum für Brennstoffzellen-Technik GmbH und das Forschungszentrum Jülich GmbH. PEP.IN ist Teil des Leitprojekts "H2Giga", einem von drei Wasserstoff-Leitprojekten, die einen zentralen Beitrag des BMBF zur Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie bilden.