Expertentalk Digitalisierung von Wasserstofftechnologien – der große Expertentalk

Für den langfristigen Erfolg der Energiewende und des Klimaschutzes braucht es Alternativen zu fossilen Energieträgern. Als vielfältig einsetzbarer Energieträger wird Wasserstoff hierbei eine Schlüsselrolle einnehmen. Vor diesem Hintergrund fragte „r.energy“ Spezialisten für Wasserstofftechnologien: Welche grundsätzlichen Möglichkeiten zur Digitalisierung von Wasserstofftechnologien sehen Sie im Kontext der erneuerbaren Energien und welche technologischen Ansätze sind aktuell in Ihren Produkten und Lösungen realisiert?

Der Beschleunigung des Wasserstoffhochlaufs wird in Deutschland aktuell höchste Priorität eingeräumt – sei es bei der Entwicklung und Erprobung von Schlüsseltechnologien für die lokale Erzeugung von grünem Wasserstoff oder beim Auf- und Ausbau einer nationalen Netzinfrastruktur. Über die Automatisierung und Digitalisierung von Produktionsprozessen können wir Skaleneffekte erzielen, die zu einer Kostensenkung für grünen Wasserstoff führt. Die Kostensenkung hat wiederum Auswirkungen auf die Etablierung im Markt, wie bei jeder neuen Technologie. Mit zunehmender Digitalisierung können wir auch Prozesse effizienter und ressourcenschonender gestalten, was weitere CO2-Einsparungen ermöglicht.

Wasserstofftechnologie: Schlüssel für nachhaltige Energie und Netzstabilität

Auch spielt die Digitalisierung von Wasserstofftechnologien eine entscheidende Rolle bei der Integration von erneuerbaren Energien und ermöglicht eine effizientere, nachhaltigere und wirtschaftlichere Nutzung von Wasserstoff als Energieträger. Wichtige Anwendungen sind beispielsweise Technologien für Energiemanagement und -optimierung, die Überwachung und Steuerung der Anlagen oder die Anbindung von Energiequellen an smarte Netze. So können PEM-Elektrolyseure zur Netzstabilität beitragen, indem sie überschüssige Wind- und Solarenergie zur Wasserstoffherstellung nutzen und dadurch das Stromnetz entlasten. Durch Digitalisierung der Energieversorgungseinheit bereiten wir unsere Elektrolyseure auf die Energiewende vor. Mit modernen Gleichrichtern und umfassender Datenerfassung sind sie ein Schlüsselelement für Sektorenkopplung und nachhaltigen Netzbetrieb.

Einen signifikanten Einfluss hat die Digitalisierung aktuell bereits auf Anlagenebene. Einsatzbereiche, in denen sie zu Entlastung und Effizienz beitragen kann, gibt es zum Beispiel bei der System- und Fehlerüberwachung. So lässt sich die mittlere Reparaturzeit (MTTR) durch eine automatisierte Push Benachrichtigung der Anlage an unser Technical Service Center senken. Mit MTTR misst man die durchschnittliche Zeit, die Unternehmen für die Fehlersuche und Reparatur ausgefallener Geräte benötigen. Auch das Verfahren des Predictive Maintenance spielt eine zunehmend große Rolle. Echtzeitinformationen zum Zustand und zur Verfügbarkeit der einzelnen Komponenten im Elektrolyseur werden hier für die Ableitung von Wartungsinformationen genutzt. So können wir Anlagen proaktiv warten und Störungszeiten minimieren. Im Optimalfall lassen sich Störungen vorhersagen, bevor es zu Ausfällen kommt. Dann können wir noch frühzeitiger Wartungsmaßnahmen einleiten und das tatsächliche Eintreten der Störung verhindern.

Die Gesellschaft steht wegen der Klimakrise vor der Herausforderung der Energietransformation von fossilen auf regenerative Energien, was auch eine Transformation des Wirtschaftsstandortes Deutschland bedeutet. Die Erneuerbaren sind volatil, das heißt sie können vorhanden sein in Zeiten, in denen nicht so viel Energie benötigt wird; oder sie stehen nicht in ausreichender Menge zur Verfügung, wenn ein erhöhter Energiebedarf vorliegt. Deshalb müssen mehr regenerative Energien installiert werden als benötigt, womit sich die Frage des Speichermediums für große Mengen an Energien stellt. Strom kann weder gespeichert noch in großen Mengen interkontinental transportiert werden.

In diesem Zusammenhang ist es mehr als vorstellbar, dass künstliche Intelligenz einen entscheidenden Beitrag beim Energiemanagement respektive für Dekarbonisierungsprojekte übernimmt, also die Angleichung zwischen regenerativer Erzeugung, Speicherung und Verbrauch, ähnlich der Sektorkopplung. Allgemein herrscht Konsens, dass Wasserstoff der Energieträger der Zukunft ist, der die Energiewende als Schlüsselelement nachhaltig vorantreibt. Diese Vision hatte 1994 – und damit vor fast drei Dekaden – die Firma Magnet-Motor mit der Brennstoffzellensparte, aus der 1998 unser Unternehmen Proton Motor Fuel Cell ausgegründet wurde.

Proton Motor setzt auf digitale Wartung für Brennstoffzellen

Proton Motor Fuel Cell konzentriert sich seit einem Vierteljahrhundert auf die Entwicklung und Fertigung von emissionsfreien Wasserstoff-Brennstoffzellen-Systemen für die Marktsegmente stationär, Heavy-Duty, maritim und Bahn/Schiene. Derzeit sind in unseren Produkten schon Datenlogger integriert, welche die Betriebsdaten und Messwerte aufzeichnen. Diese Daten werden an uns übermittelt, und so kann man bei einem auftretenden Fehler oder Problem in die Analyse gehen. Viele technische Ereignisse lassen sich dann entweder über einen Telefonsupport beheben oder auch durch eine Softwarelösung, die auf die Systemsteuerung online aufgespielt wird. Dies hat erhebliche Zeit- und Kostenersparnis zur Folge, denn es sind zumeist keine Servicemitarbeiter vor Ort beim Kunden erforderlich und die Anlagen sind wieder deutlich schneller einsatzbereit. Für die avisierte höhere Stückzahlenproduktion ist im Bereich Digitalisierung die vorbeugende Wartung (Predictive Maintenance) vorgesehen. Anhand der automatisierten Datenevaluierung sollen die Performancewerte eines Wasserstoff-Brennstoffzellen-Systems kontinuierlich überprüft werden, bevor ein Wartungsfall wie etwa reduzierte Einsatzfähigkeit tatsächlich auftritt.