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Weg frei für H2

Die Massenproduktion von Elektrolyseuren kann anlaufen

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Auch die Demontage von Elektrolyseuren ist zu bedenken

Es sei auch noch wichtig zu wissen, dass es sich mit dem Hochlaufen der Wasserstoffproduktion und -nutzung dringend empfiehlt, eine automatisierte und kreislauforientierte Strategie zu etablieren. Denn erstens enthalten Elektrolyseur- und Brennstoffzellen-Stacks häufig große Mengen Edelmetalle und seltene Erden, die wertvolle Rohstoffe sind, die es zurückzugewinnen gilt. Zweitens erfordern auch die ökologischen, wirtschaftlichen und politischen Rahmenbedingungen den Kreislauf der Rohstoffe. Weil aber bisher nur wenige Elektrolyseur- und Brennstoffzellen-Stacks im Umlauf sind, werden die Systeme manuell demontiert. Wissenschaftler um Anwar Al Assadi, Leiter des Forschungsteams Roboterprogrammierung für per Kraft geregelte (De-)Montage am Fraunhofer IPA, haben deshalb im Teilprojekt Recycling – Nachhaltige Ressourcennutzung („ReNaRe“) einen robotergestützte Alternative zur Demontage der Stacks entwickelt. Initial erfolgte eine Produktanalyse, die eine hohe Varianz der auf dem Markt vorhandenen Stacks zeigte. Auch der „End-of-Life“-Zustand der Stacks kann abhängig von der Nutzungsdauer variieren. Auf Basis dieser Analyse hat das Forschungsteam die Anforderungen und Prozesse identifizieren können, die sich für eine automatisierte Demontage eignen, heißt es abschließend zu dem Aspekt.

Roboter demontieren Stacks mit minimalem Energieaufwand

Es folgte schließlich die Entwicklung spezieller Roboter-Skills, mit denen Stacks robust gehandhabt und Schrauben demontiert werden können. Um die Ungenauigkeiten bei der Positionierung von Roboterarm, Vorrichtung, Werkzeug und Bildverarbeitungseinheit zu überwinden, hat man auch einen „Reinforcement Learning“-Agenten darauf trainiert, beim Lösen von Schraubverbindungen einen sicheren Formschluss herzustellen. Die entstandenen Skills für die Roboter integrierte das Forschungsteam dann in einen realen Demonstrator, der industriellen Anwendern nun als Versuchsträger zur Verfügung steht. Parallel dazu entwickelte Bernhard Malicek vom Forschungsteam Wasserstofftechnologien am Fraunhofer IPA einen digitalen Zwilling, der die Anpassung des Demontageprozesses an unterschiedliche Stack-Designs ermöglicht, wie es weiter heißt. Und indem der Energiebedarf einzelner Prozessschritte digital erfasst werde, seien die Demontageabläufe für verschiedene Produktvarianten energieoptimal planbar, was die Entwicklung einer wirtschaftlich tragfähigen Kreislaufwirtschaft trotz der absehbar hohen Produktvarianz auf dem Markt, unterstütze.

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