Bd. 63 Nr. 6-7 (2022): atp magazin

atp magazin 6-7/2022

Die Agenda 2030 der UN mit ihren 17 Zielen für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs) ist ein globaler Plan zur Förderung nachhaltigen Friedens und Wohlstands und zum Schutz unseres Planeten.

Wie wichtig die Automatisierungstechnik für das Erreichen dieser Ziele ist, wird allerdings erst bei genauerer Betrachtung der einzelnen Goals deutlich. An insgesamt zehn der 17 SDGs sind Automatisierer:innen direkt oder indirekt beteiligt. Wie genau, das erfahren Sie im vorliegenden atp magazin 6-7/2022.

Darüber hinaus erfahren Sie, wie Unternehmen heute schon ihren Energieverbrauch über z. B. den Digital Twin, die Robotik, die Blockchain oder die Verwaltungsschale reduzieren können.

Die Interview-Highlights:

"Automatisierung ist der Schlüssel zu grünem Wasserstoff"
Auf dem Weg zu einer klimafreundlichen Energieversorgung definiert die Nationale Wasserstoffstrategie den aus erneuerbaren Quellen erzeugten grünen Wasserstoff als das Mittel der Wahl. In den drei H2-Leitprojekten des Bundes erforschen Prof. Dr.-Ing. Alexander Fay, Helmut-Schmidt-Universität Hamburg, Prof. Dr.-Ing. Leon Urbas, TU Dresden, und Prof. Dr.-Ing. Michael Weyrich, Universität Stuttgart, wie eine nachhaltige Wasserstoffproduktion gestaltet werden kann und erklären im Interview, warum Automatisierung dabei so wichtig ist.

„Der DPP4.0 ist das Atom für die Green Transformation“
Ziel des Ökodesign-Vorschlags der EU-Kommission ist es, nachhaltige Produkte auf dem EU-Markt zur Norm zu machen. Der Digitale Produktpass (DPP, Digital Product Passport) ist hierbei das Herzstück. Durch ihn lassen sich künftig Produkte entlang ihres Lebenszyklus zurückverfolgen und hinsichtlich ihres ökologischen Fußabdrucks kennzeichnen. Am Ende des Maßnahmenbündels steht ein industrietaugliches wie auch nachhaltiges Produktdesign. Prof. Dr.-Ing. Dieter Wegener, Sprecher im Führungskreis Industrie 4.0 des ZVEI, erklärt im atp-Interview, wie das DPP4.0-Konzept diesen Vorschlag realisieren kann – und fast nebenbei Europa digitalisiert.

Die peer-reviewten Hauptbeiträge:

Bewertung von Wasserstoff-Wertschöpfungsketten
Die Wertschöpfungskette für Wasserstoff umfasst Stromquelle, Wasserstofferzeugung, Konditionierung, Transport und schließlich die Endanwendung. Im Beitrag wird eine modulare Methode vorgestellt, diese Kette unter ökologischen und ökonomischen Kriterien zu bewerten. Ein Transport von Wasserstoff in verflüssigter Form benötigt beispielsweise nur ein Sechstel des Volumens in Druckröhren, erfordert aber mehr Energie zur Verflüssigung und späteren Verdampfung. Die vorgestellte Methode erlaubt gut begründete Investitionsentscheidungen.

Anforderungen an modulare Elektrolyseanlagen
Die Nationale Wasserstoffstrategie erfordert Technologien zur Serienfertigung von Elektrolyseuren. Das Projekt eModule entwickelt Profile, die eine nahtlose Integration von Komponenten zu modularen Elektrolyseanlagen ermöglichen. Im ersten Projektschritt wurden die Anforderungen mit Hilfe von Methoden des Requirement Engineerings analysiert und strukturiert. Außerdem wurden Nutzungs- und Betriebsszenarien sowie Kriterien für den Anlagenaufbau entwickelt. In den nächsten Projektschritten werden Anlagenkonzepte modelliert und simuliert.

Digitaler Zwilling für eine modulare Offshore-Plattform
Die Herstellung von Wasserstoff und Folgeprodukten ist nur dann ökologisch sinnvoll, wenn sie klimaneutral erzeugten Strom verwendet. Im Rahmen des Projekts H2Mare soll der Betrieb einer Offshore Plattform für Power-to-X-Produktionsprozesse erforscht werden. Der Beitrag beschreibt die Herausforderungen und Lösungsansätze des Projektes. Ein Digitaler Zwilling soll dynamische Simulation und Optimierung der Plattform ermöglichen. Ein auf Prognose und Adaption basierendes System wird die optimale Betriebsführung sicherstellen.

Integrierte, modulare Demonstrationsanlage zur Biowachsherstellung
Die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien schwankt wegen ihrer Wetterabhängigkeit stark. Eine gute Idee ist es daher, mit Biogas eine zweite Energiequelle zu kombinieren: Das Synthesegas kann je nach Verfügbarkeit durch Steamreforming oder durch Elektrolyse hergestellt werden. Die daraus   hergestellten Wachse und synthetisches Rohöl dienen als stoffliche Speicher. Für diesen Zweck wurde eine modulare Anlage geplant. Sie besteht aus vier PEAs (Process Equipment Assemblies), die mit MTPs (Module Type Packages) beschrieben und durch eine POL (Process Orchestration Layer) automatisiert werden.

Shop floor data integration
Ohne Kenntnis der Produktionsdaten gibt es keine Industrie 4.0. Doch wie werden in einer heterogen gewachsenen Automatisierungswelt die Daten eingesammelt? Die Antwort von Bayer ist die  Entwicklung eines Data Integration Layer for Manufacturing IT. Diese Integrationslösung verwendet Open Source und ist modular, skalierbar, sicher und qualifiziert. Sowohl der Betrieb der Plattform als auch die Anbindung neuer Anlagen erfolgt durch externe IT-Dienstleister. Vom NOA-Konzept werden das Informationsmodell und – mit Einschränkungen – das Security Gateway umgesetzt.

Veröffentlicht: 23.06.2022

Hauptbeitrag / Peer-Review