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Neue Antriebskonzepte, wie beispielsweise die Brennstoffzellen-Technologie, ermöglichen eine zukunftsorientierte Ausrichtung von Mobilitätslösungen, indem sie dabei helfen, die angestrebte Klimaneutralität im Straßenverkehr zu erreichen (Umweltbundesamt. (2024). Klimaschutz im Verkehr. https://www.umweltbundesamt.de/themen/verkehr/klimaschutz-im-verkehr#ziele ). Für die großflächige Nutzung solcher Technologien ist die Bereitstellung erheblicher Mengen an idealerweise grünem (CO2-neutralem) Wasserstoff essenziell, der in einer Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewandelt wird. Die Herstellung von Wasserstoff wird dabei durch Elektrolyseure gewährleistet, welche heutzutage überwiegend in manuellen Produktionsprozessen hergestellt werden. Um die zukünftig hohe Nachfrage nach Wasserstoff durch eine hohe Verfügbarkeit an Elektrolyseuren zu decken, ist die Automatisierung der Herstellung unumgänglich. In diesem Kontext zeigen erste Forschungsergebnisse bereits konkrete Ansätze auf. Für weitere Steigerungen des Automatisierungsgrades muss insbesondere der Informationsaustausch zwischen den in der Elektrolyseurproduktion beteiligten Komponenten, wie beispielsweise Robotern, durch Integration von einheitlichen Schnittstellen und standardisierten Datenformaten erleichtert werden. Ein prominentes Beispiel eines standardisierten Datenformats kann die sogenannte Verwaltungsschale sein. Diese bietet dabei die Möglichkeit, die entstehenden Daten während des Betriebs in einer einheitlichen Struktur zu beschreiben, sodass eine übergreifende Interoperabilität zwischen verschiedenen Komponenten eines Produktionssystems und Unternehmen gewährleistet ist. Diese Veröffentlichung untersucht die Entwicklung eines Einführungskonzeptes der Verwaltungsschale am Beispiel eines Endeffektors zur automatisierten Rohrverschraubung an einem Wasserelektrolyseur. Dabei wird eine wasserfallartige Methode zur Einführung der Verwaltungsschale in bestehende Systeme präsentiert, die aus sechs aufeinander aufbauenden Schritten besteht. Mithilfe eines entwickelten Datenparsers wird eine Verwaltungsschale für das betrachtete System erstellt, welche als lokale Datei verfügbar ist.

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Automatisierung und Digitalisierung in der Wasserstoffherstellung: Konzeptuelle Einführung der Verwaltungsschale zur Effizienzsteigerung des Datenaustauschs

  • 章节

  • 发表日期：

    2025年

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  • Alexander Große-Kreul,
  • Tobias Drees,
  • Tommy Luong,
  • Patrick Adler,
  • Bernd Kuhlenkötter

摘要

Neue Antriebskonzepte, wie beispielsweise die Brennstoffzellen-Technologie, ermöglichen eine zukunftsorientierte Ausrichtung von Mobilitätslösungen, indem sie dabei helfen, die angestrebte Klimaneutralität im Straßenverkehr zu erreichen (Umweltbundesamt. (2024). Klimaschutz im Verkehr. https://www.umweltbundesamt.de/themen/verkehr/klimaschutz-im-verkehr#ziele ). Für die großflächige Nutzung solcher Technologien ist die Bereitstellung erheblicher Mengen an idealerweise grünem (CO2-neutralem) Wasserstoff essenziell, der in einer Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewandelt wird. Die Herstellung von Wasserstoff wird dabei durch Elektrolyseure gewährleistet, welche heutzutage überwiegend in manuellen Produktionsprozessen hergestellt werden. Um die zukünftig hohe Nachfrage nach Wasserstoff durch eine hohe Verfügbarkeit an Elektrolyseuren zu decken, ist die Automatisierung der Herstellung unumgänglich. In diesem Kontext zeigen erste Forschungsergebnisse bereits konkrete Ansätze auf. Für weitere Steigerungen des Automatisierungsgrades muss insbesondere der Informationsaustausch zwischen den in der Elektrolyseurproduktion beteiligten Komponenten, wie beispielsweise Robotern, durch Integration von einheitlichen Schnittstellen und standardisierten Datenformaten erleichtert werden. Ein prominentes Beispiel eines standardisierten Datenformats kann die sogenannte Verwaltungsschale sein. Diese bietet dabei die Möglichkeit, die entstehenden Daten während des Betriebs in einer einheitlichen Struktur zu beschreiben, sodass eine übergreifende Interoperabilität zwischen verschiedenen Komponenten eines Produktionssystems und Unternehmen gewährleistet ist. Diese Veröffentlichung untersucht die Entwicklung eines Einführungskonzeptes der Verwaltungsschale am Beispiel eines Endeffektors zur automatisierten Rohrverschraubung an einem Wasserelektrolyseur. Dabei wird eine wasserfallartige Methode zur Einführung der Verwaltungsschale in bestehende Systeme präsentiert, die aus sechs aufeinander aufbauenden Schritten besteht. Mithilfe eines entwickelten Datenparsers wird eine Verwaltungsschale für das betrachtete System erstellt, welche als lokale Datei verfügbar ist.