Das Projekt "Teilprojekt des OFFIS e.V.: ModellTwin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von OFFIS e.V. durchgeführt. Als Scale-up Projekt innerhalb der Plattform H2Giga wird DERIEL eine Forschungsplattform für die Herstellung von grünem Kerosin oder anderen Kraftstoffen mit einer max. Produktionsleistung von ca. 0,5 t/h aufbauen. Diese beinhaltet die Risikominimierung (De-Risking) der ganzen Wertschöpfungskette. Kern der Plattform ist der neu zu entwickelnde druckbehaftete, mit vielen Sensoren ausgestattete Erlkönig PEM-Elektrolyseur (8MW). Im Upstream dient ein Altholz-Blockheizkraftwerk als CO2- und Energiequelle. Eine Synthesegas-Fermentation produziert das Kerosinzwischenprodukt. Voraussetzung für eine zuverlässige Serienproduktion und einen reibungsarmen Markthochlauf ist das grundlegende Verständnis der Degradationsmechanismen auf allen Ebenen der Dauer- und dynamischen Betriebs-Modellierung des Elektrolyseurs sowie der Gesamtanlage. Hierzu wird ein Digital Twin der Elektrolyseanlage für die Analyse der zu erwartenden großen Datenmengen aufgebaut. Das OFFIS entwickelt zusammen mit den Partnern den Digital Twin, der datengetriebene Modelle mit physiko-chemischen Modellen verzahnt, um das Verhalten der Anlage bestmöglich abzubilden. Die Funktionen des Twins umfassen dabei eine Prozessanalyse/-diagnose sowie Alterungsmodellierung. Der Fokus von OFFIS liegt auf den folgenden Themen: erstens auf einem Vergleich von Architekturkonzepten für den Aufbau des Twins (insbesondere die Kopplung der unterschiedlichen Modellarten), zweitens auf der datengetriebenen Entwicklung von Teilmodellen für den Twin (z.B. in Bezug auf die Alterung), drittens auf Konzepten zur echtzeitfähigen Modellauswahl zwischen datengetriebener und physiko-chemische Modellierung, viertens auf dem Vergleich konventioneller Ansätze wie dem Lernen von Parametern für das physiko-chemische Modell mit Ansätzen aus dem Bereich des maschinellen Lernens und fünftens auf Simulationen zur Identifizierung relevanter Parametersätze in Unterscheidung von Initial-/Auslegungsphase, Produktion und Operation.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines effizienten Produktionskonzeptes anhand experimenteller Produkt- und Produktstrukturanalysen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Aachener Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik durchgeführt. Als Scale-up Projekt innerhalb des Leitprojektes H2Giga wird DERIVA über eine Risikominimierung (De-Risking) eines neu zu entwickelnden druckbehafteten Serien-PEM-Elektrolyseurs die Anwendung dieser Technologie für die Produktion von Kerosin oder anderen Kraftstoffen ermöglichen. Ziel ist eine Elektrolyseurleistung von 8 MW als Teil einer vollständigen Prozesskette, im Upstream auf eine Anlage zur Altholzverwertung zurückgreift und durch eine anaerobe Fermentation mit ca. 4t pro Tag ergänzt wird. Voraussetzung für eine zuverlässige Serienproduktion und einen reibungsarmen Markthochlauf ist das grundlegende Verständnis der Degradationsmechanismen auf allen Ebenen der Dauer- und dynamischen Betriebs-Modellierung des Elektrolyseurs sowie der Gesamtanlage. Hierzu wird ein Digital Twin der Prozesskette für die Analyse der zu erwartenden großen Datenmengen aufgebaut. Ein Fokus liegt auf der Konzeption und Implementierung weitgehend automatisierter Produktionsprozesse sowie deren Verknüpfung in einem übergeordneten Produktionskonzept. Zur Sicherstellung eines schnellen Produktionshochlaufs bei hoher Effizienz wird ein stufenweise skalierbares Produktionssystem konzipiert. Innerhalb des Produktionskonzeptes werden die einzelnen Fertigungs- und Montageprozesse in einen durchgängigen Materialfluss integriert und über definierte Schnittstellen an ein MES angeschlossen. Zur Reduktion von Planungsaufwand und Schnittstellenverlusten zwischen Planung und Betrieb muss besonders während der Skalierung der Produktion ein Fokus auf der integrierten, digitalen Produktions- und Fabrikplanung liegen. Weitere wichtige Aspekte sind die verfahrenstechnischen Produktionsschritte, sowie Stabilität der Elektrolyseurkomponenten insbesondere der Membran-Elektroden-Anordnung. Diese werden eingehend anhand elektrochemischer Methoden charakterisiert und alternative Herstellungsschritte bzw. Materialien werden untersucht.
Das Projekt "Wasserstofftankstelle Düsseldorf - Entwicklung und Erprobung einer öffentlichen Wasserstofftankstelle nach neuestem Standard" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH durchgeführt. Das Projekt 'Wasserstofftankstelle Düsseldorf' umfasst Planung, Entwicklung, Realisierung und wissenschaftliche Evaluierung einer Wasserstofftankstelle und zielt - mit der Bereitstellung der notwendigen Infrastruktur zum Betrieb von 10 HydroGen4-Brennstoffzellenfahrzeuge auf eine Anbindung an nationale und internationale Großprojekte (CEP, Project Driveway). - auf die Bereitstellung einer innovativen 700 bar fähigen Wasserstofftankstelle in Düsseldorf im Verbund mit dem NRW Hydrogen Highway. Der Betrieb der Wasserstofftankstelle erlaubt die Erprobung der Technik unter Alltagsbedingungen. - mit der Entwicklung eines Logistikkonzeptes auf eine attraktivere und kostengünstigere Wasserstoffversorgung. Gleichzeitig soll mit der Untersuchung alternativer Bereitstellungspfade die Möglichkeit der Betankung mit 'Grünem Wasserstoff' aufgezeigt werden, um die Verwendung der regenerativen Energien im Mobilitätssektor mittelfristig voranzutreiben. - mit der wissenschaftlichen Begleitung des Projektes auf die Optimierung der Technologie (Energieverbrauch, CO2-Emissionen, Wirtschaftlichkeit). - des Weiteren darauf ab, die Öffentlichkeit und ausgewählte Zielgruppen (Personen aus öffentlichen Einrichtungen, Bildungseinrichtungen und andere Multiplikatorengruppen) mit dem Themenfeld Wasserstofftechnologie, insbesondere wasserstoffbetriebene Pkw und Tankanlagen, bekannt zu machen. Es soll eine auf unterschiedliche Zielgruppen abgestimmte Informations- und Kommunikationsstrategie entwickelt werden. Das Wuppertal Institut bringt seine Expertise auf den Gebieten von nachhaltiger Mobilität und Bildung für Nachhaltigkeit in das Projekt ein. Es wird schwerpunktmäßig mit der Erstellung des Informations- und Kommunikationskonzeptes, der Durchführung von Einstellungs- und Akzeptanzanalysen sowie der Entwicklung von Qualifizierungsmaterialien an dem Projekt beteiligt sein.