Forschungsprojekt „PEM Circle“: Digitale Lösungen für eine zirkuläre Wertschöpfung bei PEM-Elektrolyse-Stacks
Im öffentlich geförderten Forschungsprojekt „PEM Circle“ sollen digitale Lösungen für die Kreislaufwirtschaft von Protonen-Austausch-Membran (PEM)-Elektrolyse-Stacks entwickelt werden, die für die Herstellung von Wasserstoff eingesetzt werden.
Ziel ist es, Entscheidungen zu R-Strategie-Maßnahmen wie Reparatur, Remanufacturing und Recycling über den gesamten Lebenszyklus datenbasiert zu unterstützen und damit die Grundlage für eine ressourcenschonende Nutzung zentraler Komponenten der Wasserstofftechnologie zu stärken.
PEM-Elektrolyse-Stacks enthalten wertvolle und teils kritische Rohstoffe, wie die Edelmetallkatalysatoren Iridium und Platin. Damit diese Ressourcen möglichst lange im Kreislauf bleiben, müssen Entscheidungen zu Reparatur, Remanufacturing und Recycling entlang des Lebenszyklus nachvollziehbar getroffen werden. In der Praxis reichen allgemeine Annahmen aufgrund fehlender Daten dazu häufig nicht aus, da Zustand, Alterung und Restlebensdauer stark von den realen Einsatzbedingungen abhängen und somit die Auswahl der sinnvollsten R-Strategie-Maßnahme beeinflussen. Benötigt werden deshalb belastbare Zustandsinformationen und transparente Kriterien, die technische Daten mit ökologischen und ökonomischen Bewertungsaspekten verbinden und so eine fundierte, kreislaufwirtschaftlich orientierte Nutzung und Verwertung ermöglichen.
In PEM Circle werden dafür ökologische und ökonomische Bewertungsansätze mit digitalen Werkzeugen zusammengeführt. Eine wesentliche Grundlage bildet die komponentengenaue Zustandserfassung durch neue Sensorik. Darauf aufbauend werden Zustand und Restlebensdauer mittels eines Prognose-Tools bewertet. Diese Bewertungen werden durch digitale Zwillinge unterstützt und um Nachhaltigkeitsinformationen ergänzt.
Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung einer smarten Software, die Sensorik und das Prognose-Tool über eine konsistente Datenführung verbindet. Damit sollen Informationen entlang des Lebenszyklus strukturiert nutzbar werden und als Grundlage für fundierte Entscheidungen zu Reparatur-, Remanufacturing- und Recycling-Maßnahmen dienen.
Um eine breite Anwendbarkeit zu ermöglichen, werden zudem Schnittstellen abgestimmt und digital gesteuerte Verwertungspfade für R-Strategie-Maßnahmen ausgearbeitet. So sollen die im Forschungsprojekt entwickelten Ansätze perspektivisch auf weitere Systeme und Anwendungen übertragbar sein.
Das Forschungsprojekt PEM Circle wird öffentlich gefördert durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im Rahmen des Technologieprogramms „GreenTech Innovationswettbewerb - Digitale Technologien als Hebel für die Kreislaufwirtschaft“. Koordiniert wird PEM Circle durch das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA). Zu den weiteren Projektpartnern zählen DECHEMA e.V., Fachbereich Rohstoffe, krumedia GmbH, Marquardt GmbH, Quest One GmbH, Lehrstuhl Umweltgerechte Produktionstechnik der Universität Bayreuth und das Institut für Energieeffizienz in der Produktion (EEP) der Universität Stuttgart, die ihre Expertise aus Sensorik, Digitalisierung, Wasserstofftechnologien, Zustandsanalyse und Nachhaltigkeitsbewertung in das Forschungsprojekt einbringen.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Katja Wendler (katja.wendler(at)dechema.de / Ramona Simon (ramona.simon(at)dechema.de
Weitere Informationen:
https://pem-circle.de - zur Website des Projekts
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