Die neue Referenzfabrik.H2, ein bedeutendes Projekt im Bereich der Wasserstofftechnologie, ist nun offiziell eröffnet. Durch diese Einrichtung wird ein wichtiger Schritt in Richtung der industriellen Massenproduktion von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen gemacht. Der Weg zu einer signifikanten Reduzierung der CO₂-Emissionen ist untrennbar mit der Verbesserung der Verfügbarkeit dieser Schlüsseltechnologien verbunden. Aktuell werden Elektrolyseure und Brennstoffzellen in vergleichsweise geringen Stückzahlen hergestellt, was zum Teil auf hohe Produktionskosten zurückzuführen ist. Hier setzt die Referenzfabrik.H2 an, die unter der Leitung des Fraunhofer IWU entwickelt wurde und die Grundlagen für eine kosteneffiziente und skalierbare Produktion schafft.
Mit der Fertigstellung dieser Fabrik sind die wesentlichen Komponenten für die Projekte H2GO, das sich auf Brennstoffzellen für die Lastenmobilität konzentriert, und FRHY, das die Produktion von Elektrolyseuren behandelt, nun vollständig verfügbar. Die Vision der Referenzfabrik.H2 ist klar: Bis 2027 sollen die Produktionskosten für Elektrolyseure und Brennstoffzellen auf lediglich 20 Prozent der Werte von 2024 gesenkt werden. Diese Zielsetzung eröffnet der Industrie erhebliche Wertschöpfungspotenziale.
Die Referenzfabrik.H2 befindet sich in der Forschungsfabrik des Fraunhofer IWU und fungiert als ein Wertschöpfungsnetzwerk, das mehrere Fraunhofer-Institute sowie zahlreiche Partnerunternehmen vereint. Sie demonstriert, wie eine effiziente Produktion entlang der gesamten Wertschöpfungskette aussehen kann. Ein zentrales Merkmal der Produktionsprozesse ist das Rolle-zu-Rolle-Prinzip. Hierbei wird Material von einer Rolle abgerollt, bearbeitet und anschließend wieder aufgerollt, was eine kontinuierliche Fertigung ohne Unterbrechungen ermöglicht. Dieses Verfahren trägt dazu bei, große Mengen effizient zu produzieren.
Ein weiteres Schlüsselelement der Referenzfabrik ist ein Labor, das der produktionsgerechten Gestaltung von Produkten dient. In diesem Labor können verschiedene Testverfahren durchgeführt werden, um die Herstellbarkeit von neuen Produkten vor deren Serienstart zu überprüfen. Die hochmoderne Infrastruktur unterstützt dabei verschiedene Fertigungstechnologien, darunter das Hohlprägewalzen und das Elektronenstrahlschweißen, die beide entscheidend für die Herstellung der Bipolarplatten sind, die als essentielle Bauteile in Elektrolyseuren und Brennstoffzellen fungieren.
Besonders das Hohlprägewalzen hat sich als vorteilhaft erwiesen, da es die Produktionskosten pro Bauteil erheblich senkt. Im Vergleich zu herkömmlichen Pressverfahren können durch diese Methode die Prozesskräfte um den Faktor 10 reduziert werden. Dadurch wird die Technik kompakter, leichter und kostengünstiger. Auch das Elektronenstrahlschweißen spielt eine zentrale Rolle. Es ermöglicht präzise und effiziente Schweißverbindungen zwischen den dünnen Metallplatten, wodurch die Qualität der Verbindung und der Wirkungsgrad des Systems steigen. Zudem wird der Prozess unter Vakuumbedingungen durchgeführt, was eine konstante und störungsfreie Umgebung gewährleistet.
Die Referenzfabrik.H2 hat zudem innovative Ansätze für die Dichtungstechnologie entwickelt, um die Wirtschaftlichkeit der Herstellung der Stack-Komponenten zu erhöhen. Diese neuen kontinuierlichen Produktionstechnologien sind entscheidend, um eine hohe Dichtigkeit zu erreichen, die für den Wirkungsgrad der Systeme von grundlegender Bedeutung ist.
Die Anlage für die Montage von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren ist ein weiterer innovativer Aspekt der Referenzfabrik.H2. Hier wurde ein neues Stacking-Konzept entwickelt, das eine effiziente Montage der Einzelkomponenten ermöglicht, ohne dass eine Parallelisierung oder Kommissionierung notwendig ist. Dies führt zu einer erheblichen Verkürzung des Montageprozesses.
Darüber hinaus verfügt die Referenzfabrik über zertifizierte Labore, in denen die Leistung, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen unter verschiedenen Betriebsbedingungen getestet werden. Diese Prüfstände sind entscheidend, um das Materialkonzept vor der Serienfertigung zu validieren und sicherzustellen, dass alle Komponenten den hohen Anforderungen genügen.
Ein weiterer Aspekt der Aktivitäten in der Referenzfabrik ist die Forschung zur Kreislaufwirtschaft von Brennstoffzellen. Im Rahmen des nationalen Aktionsplans H2GO wird untersucht, welche Maschinen und Prozesse benötigt werden, um Brennstoffzellensysteme nicht nur automatisiert zu montieren, sondern auch am Ende ihres Lebenszyklus effizient und ohne Beschädigung zu
