Start für unser erstes Plug-&-Play-SOFC-Testlabor
Unser unternehmensweit erstes integriertes SOFC-Testlabor hat seinen Betrieb aufgenommen und wird uns wichtige Erkenntnisse für die geplante Serienfertigung des Brennstoffzellensystems für dezentrale Energieversorgung liefern. Die Plug-&-Play-Pilotanlage ergänzt heute bereits die energieeffiziente Strom- und Wärmezufuhr für die Fertigung am Bosch Home Comfort-Standort Wernau und führt dabei ein Doppelleben im Dienste der Produktentwicklung – als digitaler Zwilling.
Tatendrang trifft Teamgeist
Antonella Tetro treibt mit voller Kraft die bevorstehende Industrialisierung der dezentralen Brennstoffzellensysteme voran, indem sie als Projektleiterin die Fäden beim Aufbau der SOFC-Pilotanlage in Wernau zusammenführte. Gemeinsam mit ihren Kolleginnen und Kollegen hat sie nun täglich ein Auge auf die Versuchsstation, damit ein System auf den Markt kommen kann, das bereits alle Praxisanforderungen in einem industriellen Umfeld vorab mit Bravour gemeistert hat.
Wenn Antonella Tetro aus den Fenstern ihres Büros am Bosch-Standort Wernau blickt, sieht die Projektleiterin direkt die Früchte der Arbeit des ganzen Teams: einen Container. Einen Container? „Die inneren Werte zählen“, lacht die Italienerin, die seit 2005 bei Bosch arbeitet, und nimmt interessierte Gäste mit auf eine Reise in die Hochtechnologie. Den Schlüssel zur Zukunft trägt sie direkt am Schlüsselbund. Wenn sie die Stahltür des rund 13 Meter langen, zirka 2,40 Meter tiefen und 2,90 Meter hohen Gehäuses öffnet, kann man nur erahnen, was es mit den Anlagen im Inneren auf sich hat. Betritt man den schmalen Gang entlang der schicken schwarzen Hightech-Geräte, deuten Beschriftungen an den Aufbauten darauf hin, dass wir es hier in irgendeiner Form mit Strom und Energie zu tun haben: „Und zwar mit einer der innovativsten Formen“, sagt die Projektleiterin stolz und fügt hinzu: „Mit Brennstoffzellentechnik.“ Die zehn aneinandergereihten Anlagen sind sogenannte Units in der Leistungsklasse bis 10kW. „In der Brennstoffzelle entsteht in einer elektro-chemischen Reaktion aus Wasserstoff und Sauerstoff elektrische Energie fürs Werk hier in Wernau. Aktuell wird das System noch mit Erdgas betrieben, das in einem Reformer zu Wasserstoff aufgespalten wird“, erklärt Tetro. „Neben elektrischer Energie entstehen Wärme und Wasser. Die Wärme lässt sich über einen Wärmetauscher als Heizenergie an das Heizungssystem übergeben und erwärmt beispielsweise das Brauchwasser.“ Was zusammengefasst recht einfach klingt, ist das Ergebnis monatelanger Arbeit im Dienste des grundlegenden Umbaus der Energiesysteme auf innovative und emissionsfreie Technologien in Wernau.
Ein Ergebnis, das sich nur mit vereinter Tatkraft erzielen lässt – und mit Testkunden: „Der Bosch Home Comfort-Standort Wernau war sofort daran interessiert, unsere dezentrale und zuverlässige Energiequelle als Pilotanlage für sein Werk auszuprobieren, damit der Standort einen weiteren Schritt hin zu CO2-Neutralität gehen kann“, so Tetro. Allen voran Uwe Wild aus dem Werk Wernau, der das Projekt technisch koordinierte und mit seiner jahrzehntelangen Erfahrung für Infrastruktur- und Energiethemen am Standort unterstützte. Denn mit dem Aufstellen eines Containers allein ist es nicht getan. „Wir hatten von Anfang an den Ehrgeiz, eine vorgefertigte Anlage mit allem Drum und Dran aufzubauen, sodass andere potenzielle Kunden schon beim ersten Hinsehen begeistert sind, weil sie im Grunde selbst nur noch Gas- und Stromleitungen verlegen müssen“, erklärt Wild. Gesagt, getan: Das betriebsbereite System in Wernau ist daher ausgestattet mit Entschwefelungsanlagen, Luftbehandlungssystemen, Wärmetauscher, Gasanalysator, Wärmemengenzähler sowie Gas-, Wasser- und Abgasleitungssystemen. Schaut man sich noch etwas genauer um im Container, entdeckt man einen mit „Grid-Modul“ beschrifteten Kasten. „Das ist eine sehr wichtige Komponente, gewissermaßen die Brücke zum lokalen Netzbetreiber“, erklärt Wild. Nur mit dieser Steuerungstechnik ist eine sichere Energieversorgung möglich: SOFC-Anlagen könnten theoretisch so viel Strom erzeugen, dass es den Stromverbrauch übersteigt. Damit die Netze dadurch nicht instabil werden, kann ein Grid-Modul die Leistung entsprechend steuern. „Wir sind zwar nicht ans lokale Netz angeschlossen, aber wir wollen in der Wernauer SOFC-Pilotanlage bewusst technologisch alles dafür vorbereiten und auch alle Genehmigungen und Zertifikate einholen. So können wir testen, wie wir Kunden später einmal auf Wunsch vollintegrierte, Plug-&-Play-Systeme an die Hand geben könnten“, erklärt Wild, der froh ist, dass das Team die anspruchsvolle Elektroinstallation gemeinsam mit den niederländischen Spezialisten Van Halteren Technologies (ehem. zu Bosch Rexroth gehörend) planen und aufbauen konnte.
Gemeinsam in Richtung CO₂-Neutralität
Für Werke wie Wernau wird es immer bedeutender, auf eine zuverlässige und zugleich kostengünstige und hocheffiziente Strom- und Wärmeversorgung zuzugreifen. „Unsere SOFC überzeugt hier besonders, weil sie den CO2-Fußabdruck unseres Standorts perspektivisch reduziert – und damit ein wichtiger Bestandteil der Energiewende ist“, sagt Tetro, die viel Motivation daraus zieht, die Transformation der Energiesysteme entscheidend mit voranzubringen. „Es macht alles so viel Sinn hier“, sagt die gelernte Mechatronik-Expertin, die für Bosch in zahlreichen Positionen weltweit tätig war, meist im Automobilumfeld, der Wiege der Brennstoffzellentechnik bei Bosch. Das SOFC-Team weiß jedoch auch, dass viel Systemkenntnis nötig ist, um das Produkt erfolgreich am Markt zu platzieren. Daher ist die Pilotanlage auch zugleich ein SOFC-Testlabor im Dauerbetrieb. Heißt: Mithilfe eines Edge Controllers können alle Daten an der Schnittstelle zwischen SOFC-System und weiterer Infrastruktur gebündelt und einem digitalen Zwilling zu Verfügung gestellt werden. Dort werden sie weiter verarbeitet und analysiert. Alle relevanten Messergebnisse fließen dann in die Weiterentwicklung des Produkts ein. „Beispielsweise wird der CO-Sensorkopf auf Einfluss der Umgebungstemperatur und Rückbefeuchtung evaluiert“, nennt Wild ein Beispiel. Zuhilfe kommt dem Team dabei der digitale Zwilling. Die gesamte Anlage ist digital nachgebildet am Rechner, sodass sie in Echtzeit überwacht und analysiert werden kann. „Damit können wir das SOFC-Gesamtprodukt immer weiter verbessern“, freut sich Tetro.
Unsere Pilotanwendung im Überblick
Die SOFC-Anlage am Standort Wernau ist die erste ihrer Art von Bosch, die neben den zehn Units auch alle wesentlichen Nebenanlagen und -systeme zu einer bereits vorzertifizierten Plug-&-Play-Pilotlösung vereint: Dazu zählen Entschwefelungsanlagen, Luftbehandlungssysteme, Wärmetauscher, Gasanalysator, Wärmemengenzähler, Gas-, Wasser- und Abgasleitungssysteme als auch ein Grid-Modul für die störungsfreie Anbindung an einen lokalen Netzbetreiber. Der Prototyp steht auf dem Außengelände des Standorts und ist zum Schutz in ein Containergehäuse gefasst. Die Elektroinstallation wurde in Teamarbeit mit den niederländischen Spezialisten Van Halteren Technologies (ehem. zu Bosch Rexroth gehörend) geplant und aufgebaut.
Ziele
Dauerhafter Betrieb als SOFC Lab für laufende Weiterentwicklung unseres Produkts bis zur Serienreife. Zudem dient uns die Anlage als Test und Demonstrator für ein Plug-&-Play-System. Im Realbetrieb soll die Anlage einen Teil der Grundlast des Produktionsstartorts Wernau abdecken und dabei Betriebs- und Energiekosten sparen helfen.
Anwendungsbereich
Industrieumfeld. Ein integriertes SOFC-Gesamtsystem, das als vorgefertigte, betriebsbereite Lösung aufgebaut ist. Es kann jedoch auch in anderen Bereichen zum Einsatz kommen: denkbar sind bspw. der Gebäudesektor und Quartierslösungen.
Einsatzort
Bosch-Standort Wernau. In Wernau bei Stuttgart entwickeln und fertigen die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Bosch Home Comfort Group innovative Produkte der Brennwerttechnik. In Wernau wird zudem die Endmontage unserer SOFC-Units angesiedelt sein.
Das erste integrierte SOFC-Pilotsystem symbolisiert einen wichtigen Meilenstein hin zu einer erfolgreichen Industrialisierung und ebnet gleichzeitig unserem Werk Wernau den Weg in eine noch energieeffizientere Energieversorgung.
- installierte SOFC-Units
- kW elektrische Energie (nominal)
- kW thermische Energie
- Prozent Abdeckung des Grundlastbedarfs im Werk Wernau
- Tonnen Testlabor-Gesamtgewicht
- Fuß großer Container (ca. 13m L x 2,40m T x 2,90m H)
- Monate Installationszeit
- Start vollfunktionsfähiger Betrieb
- Erste öffentliche Vorführungen des Demonstrators
Das Bosch SOFC-System befindet sich in der Pilotierungsphase. Alle hier genannten fachlichen Angaben sind technologische Entwicklungsziele und beziehen sich auf den Beginning of Life.
