HyPLANT100

Entwicklung optimierter und automatisierter Abläufe und Standards für den Aufbau großskaliger Wasserelektrolyseure

H2Giga

Unser gesamtes Energiesystem befindet sich im Wandel – und das im Zeitalter der Digitalisierung. Um diese Herausforderungen zu meistern und bestmögliche Ergebnisse zu erzielen, sind die Entwicklung neuer Ideen und das Beschreiten neuer Wege unumgänglich. Einen wichtigen Beitrag dazu leistet das Leitprojekt H2Giga des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Die Entwicklungsagentur Region Heide war mit den beiden Projektverbünden SYSTOGEN100 und HyPLANT100 an dem Leitprojekt beteiligt. Die Projekte wurden zum 31. Dezember 2025 abgeschlossen.

H2Giga ist eines der drei Wasserstoff-Leitprojekte des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Mit mehr als 130 beteiligten Institutionen aus Wirtschaft und Wissenschaft, organisiert in fast 30 eigenständig arbeitenden Verbünden, beschäftigt sich H2Giga mit der Entwicklung der Herstellung von Grünem Wasserstoff im industriellen Maßstab. Die Entwicklungsagentur Region Heide beteiligte sich mit den Projekten SYSTOGEN100 und HyPLANT100 am Ideenwettbewerb des Bundesforschungsministeriums. Beide Projekte wurden als Teil von H2Giga ausgewählt.

Mit einem vorgesehenen Fördervolumen von insgesamt rund 740 Millionen Euro unterstützt das BMBF Deutschlands Einstieg in die Wasserstoffwirtschaft. Die Wasserstoff-Leitprojekte leisten einen zentralen Beitrag zur Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie und ermöglichen einen wichtigen Schritt in Richtung eines nachhaltigen Energiesystems.

HyPLANT100

Ziel des Projektes HyPLANT100 war die Entwicklung eines Prototyps für eine weitestgehend autonom arbeitende, intelligente technische Montage. Diese sollte ermöglichen, die betrachteten Elektrolyse-Bauteile zunächst in einer Vormontage gemeinsam mit weiterer Peripherie zu größtmöglichen seriellen Baugruppen, sogenannten Kabinetten, zusammenzuführen. Anschließend sollten diese zum späteren Standort transportiert und dort zum finalen, großskaligen Elektrolyseur-Gesamtsystem aufgestellt und installiert werden.

Ein wichtiges Ziel innerhalb von HyPLANT100 war dabei die Erarbeitung eines geeigneten Aufbaus der Kabinette. Die Gestalt und Struktur der Kabinette orientierte sich unter anderem an den Anforderungen des Transports zum und am Aufstellort, dem Wunsch nach einheitlichen Schnittstellen, dem Umgang mit uneinheitlichen Grundeinheiten über die Lebensdauer, den späteren Instandhaltungs- und Modifikationsansprüchen sowie verschiedenen technologischen Anforderungen. Als weitere in den Kabinetten montierte Komponenten wurden beispielsweise Wasseraufbereitungskomponenten oder Stromanschlusstechnik berücksichtigt.

Darüber hinaus wurde untersucht, wie ein Montagesystem zum Aufbau großskaliger Elektrolyseure auch als hybrides Montagesystem entwickelt werden kann. Zwischen den beiden Polen einer vollständig automatisierten beziehungsweise manuellen Montage stellen hybride Montagesysteme unter Einsatz der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) eine vielversprechende technische Alternative zu herkömmlichen Montagesystemen dar. Sie bilden eine Mischform aus automatisierten und manuellen Tätigkeiten. Dabei interagieren Roboter und menschliche Arbeitskräfte in einem gemeinsamen Arbeitsbereich.

Für diese Interaktion ist eine Aufteilung der Arbeitsschritte in manuelle und automatisierte Inhalte erforderlich, wobei die einzelnen Tätigkeiten individuell oder kollaborativ durchgeführt werden können. Hybride Montagesysteme weisen eine Reihe von Vorteilen auf, die sie für den industriellen Einsatz attraktiv machen. Prozesse können automatisiert werden, ohne auf die notwendige Flexibilität in der Montage verzichten zu müssen. Menschliche Arbeitskräfte können beispielsweise komplexe und nicht formstabile Bauteile einfacher handhaben und auf unterschiedliche Situationen reagieren, während Roboter besonders effizient für monotone und sich wiederholende Tätigkeiten eingesetzt werden können. Darüber hinaus kann die Übernahme potenziell gefährlicher Tätigkeiten durch Roboter dazu beitragen, das Gefahrenpotenzial für menschliche Arbeitskräfte zu reduzieren.

Ein weiteres wichtiges Ziel war nach der Analyse die Sicherung der Flexibilität des Automationsprozesses und der Roboterprogrammierung, damit sich diese an die jeweilige Situation anpassen können. Um künftig eine hohe Variantenvielfalt unterschiedlicher Elektrolyseure sowohl in der Vor- als auch in der Baustellenmontage zu ermöglichen, sind starre Roboterprogramme nur eingeschränkt geeignet. Diese würden mit jeder weiteren Komponente oder jedem zusätzlichen Systembauteil komplexer und langfristig schwer handhabbar.

Daher wurde ein Ansatz verfolgt, bei dem die Produktkomponenten selbst die notwendigen Informationen darüber mitführen, wie sie zu verarbeiten sind. Die Roboter sollten diese Informationen direkt am Bauteil auslesen und in das jeweilige Programm integrieren. Auf diese Weise sollte die eigentliche Steuerungssoftware schlank, überschaubar und flexibel bleiben und gleichzeitig eine hohe Variantenvielfalt ermöglichen.

Die Projektergebnisse dienten dazu, die Möglichkeiten einer intelligenten Montage und Aufstellung von Elektrolyseuren zu einem großskaligen Elektrolysesystem zu demonstrieren sowie die anlagentechnische Verbreitung und weitreichende Nutzung unterschiedlicher Konfigurationen – auch verschiedener Hersteller – vorzubereiten. Im Rahmen des Vorhabens sollte hierfür ein skalierbares und arbeitsfähiges Funktionsmuster entstehen, das als Grundlage für eine breite Anwendung dienen kann.

Auch zukünftig werden für Tätigkeiten im Bereich der Wasserstofftechnologien Fachkräfte mit entsprechenden Qualifikationen benötigt. Daher wurde bei HyPLANT100 begleitend zu Forschung und Entwicklung ein Schulungskonzept entwickelt, mit dem Fachkräfte gezielt auf zukünftige Anforderungen vorbereitet und als „Wasserstoff-Fachkraft“ qualifiziert werden können.

Das Projekt HyPLANT100 wurde zum 31. Dezember 2025 abgeschlossen. Die im Projekt entwickelten Ansätze und Erkenntnisse können auch über das Projektende hinaus einen Beitrag zur Weiterentwicklung automatisierter Montageprozesse für großskalige Elektrolyseure leisten.