A jövő üzemanyaga: mire kell odafigyelni az üzemanyagcella-gyártás során?
Közzétéve: 2022. március 10. hely: Sustainable Manufacturing
Az ACES-vállalatoknak intelligens gyártási stratégiákra és technológiákra van szükségük a hidrogénben rejlő lehetőségek kihasználásához.
Az embereknek a fenntartható mobilitásról elsőként az akkumulátorral működő elektromos autók jutnak eszükbe. Az olyan kiegészítő technológiák, mint az üzemanyagcellák vagy a közvetlen hidrogén elégetésével működő megoldások gyakran háttérbe szorulnak, pedig a szén-dioxid-kibocsátás csökkentése és a piaci lehetőségek terén sokat nyújthatnak.
A német és az európai autóipar is hasonlóan vélekedik: az Expleo nemrégiben készült tanulmánya szerint a megkérdezett autógyártók 80%-a a hidrogénüzemű járműveket környezetbarátabbnak és tisztábbnak tartja, mint az elektromos autókat. 64%-uk pedig úgy véli, hogy az első sorozatgyártásra kész hidrogénautók már a következő két évben piacra kerülhetnek.
Ehhez azonban a gyártók és beszállítók innovatívabb hozzáállására, a politikusok támogatására, valamint a jobb energiainfrastruktúrákba történő beruházásokra van szükség. Ezen kívül fontos tényező, hogy az ACES területén – az ACES az önvezetés (autonomous driving), az összekapcsolhatóság (connectivity), a villamosítás (electrification) és a megosztott mobilitás (shared mobility) szavak kezdőbetűiből álló mozaikszó – működő vállalatoknak hatékony és jövőbeli kihívásoknak megfelelő gyártólétesítményekre van szükségük, azaz intelligens gyárakra. A gyártósorokat automatizálni és digitalizálni kell, a manuális folyamatokat meg kell szüntetni, valamint teret kell adni az innovációnak.
A valóban fenntartható hidrogéntermelés csak megújuló energiával lehetséges
A fenntartható stratégiák középpontjában a robotika, az érzékeléstechnológia és a mesterséges intelligencia által támogatott modern és automatizált akkumulátor- és üzemanyagcella-gyártás áll. Az akkumulátor mind a hidrogénhajtású, mind a „klasszikus” elektromos járművek központi eleme, bár lényegesen kisebb és más felépítésű. Az elektromos hajtás és a hidrogén mellett a fenntartható hajtástípusok közé tartoznak még az elektromos és szintetikus üzemanyagok is. A hidrogén valóban fenntartható módon történő felhasználásához azonban a hidrogén-üzemanyagot megújuló forrásokból származó villamos energiával (elektrolízis) kell előállítani, ami nagy mennyiségben még nem teljesen megvalósítható.
A nagy autóipari vállalatok kivárása a hidrogént illetően
Az akkumulátorcellákkal ellentétben az üzemanyagcellák nem függnek olyan nyersanyagoktól, mint a lítium vagy a kobalt. Az üzemanyagcellák központi anyaga a vas. További előnyük, hogy a hidrogén mint molekuláris anyag könnyen tárolható, szállítható és felhasználható. A hidrogénhajtásokat már most is egyre több haszongépjárműben, például városi buszokban használják, aminek fő oka, hogy ezekben a járművekben nagyobb hely áll rendelkezésre a szükséges hajtásegységnek. A hidrogénhajtások még mindig viszonylag ritkák a „normál” autókban, ami részben a hidrogéntöltő-állomások hiányának, részben pedig az iparág kivárásának köszönhető.Az elektrolízis és az üzemanyagcellák gyártási folyamatainak növekvő automatizálása
Az alternatív energiaforrással működő járműveket nem lehet megkerülni, ha a párizsi klímacélok elérésének akár csak a közelébe akarunk kerülni. A hidrogén megújuló energiákból szén-dioxid-semleges módon állítható elő, és az üzemanyagcellák segítségével elektromos energiává alakítható át. Ezen üzemanyagcellák gyártása során azonban számos kihívást kell még leküzdeni a hatékonyság és a pontosság biztosítása érdekében. Ez az egyes alkatrészek gyártására, az egységek összeszerelésére, valamint a teljes rendszer gyártására is vonatkozik.
Az elektrolízis és az üzemanyagcella-technológia használatának széles körű elterjedéséhez a termékek és folyamatok innovációjára van szükség a gyártási költségek csökkentése érdekében. Növelni kell a gyártási mennyiséget az egységes minőségi követelmények fenntartása mellett. Célszerű olyan rugalmas és személyre szabható gyártósorokat alkalmazni, amelyek gyorsan és könnyen igazíthatók az egyedi igényekhez. Továbbá olyan megközelítésekre van szükség, amelyek csökkentik az üzemanyagcellák előállítási költségeit, mivel ez az egyetlen módja annak, hogy ez a technológia hosszabb távon is elfogadottá váljon.
Az akkumulátor-szakértők támogatják az üzemanyagcella-gyártást
Az akkumulátorcella-gyártással ellentétben, ahol a folyamatok már évek óta automatizálva vannak, és folyamatosan továbbfejlesztik őket, az üzemanyagcella-gyártás még mindig gyerekcipőben jár. Ennek főleg az az oka, hogy a hidrogéntechnológiák még nem rendelkeznek azzal az alkalmazási és elfogadottsági szinttel, amelyet a megnövekedett gyártás megkövetel. Ezért számos munkafolyamatot félig automatizáltan vagy manuálisan végeznek. A hidrogén alkalmazásának vonzóbbá tételéhez sürgősen szükség van a gyártás fokozottabb automatizálására. Mivel az akkumulátor- és az üzemanyagcella-gyártás sok tekintetben hasonló, célszerű itt olyan partnerre támaszkodni, aki ismeri az automatizált akkumulátorcella-gyártás folyamatát. A technológia és a know-how mellett rendszerintegrátorokra és gépgyártókra is szükség van az ügy közös előmozdításához. Az akkumulátor- és üzemanyagcella-gyártás különösen kritikus folyamata a cellák egymásra helyezése, mivel itt fordulhatnak elő például szivárgási hibák.A jövő gyára: modernizált gyártási folyamatok, innovatív technológia
A fenntartható mobilitást elősegítő, jövőorientált üzemanyagcella-gyártás sarokkövei az ún. Smart Factory azaz a jövő inteligens gyárának eljárásai és technológiái. Ezek teszik lehetővé a gyártás átfogó korszerűsítését és az ellátási láncok racionalizálását az alapoktól kezdve, az új hajtástechnológiákhoz szükséges bővítéssel és átállással párhuzamosan. Az innovatív ipari robotika, a mobil robotok és a kobotok, a peremhálózati számítástechnika, az érzékeléstechnológia, a mechatronika és az informatika ötvözése és a kiterjesztett valóság csak néhány példa a jövő gyáraiban megtalálható megoldásokra.
A siker kulcsa a digitalizáció lehető legmagasabb fokának elérése, hogy a gyártási folyamat önállóan optimalizálhassa magát. Ugyanakkor a nyomon követhetőség is elengedhetetlen, hogy ideális esetben az üzemanyagcella minden egyes rétegét nyomon lehessen követni, és megállapíthassuk, hol nem működik optimálisan a gyártás.
Egy másik pillér a mesterséges intelligencia, amelynek segítségével új hatékonysági potenciál szabadítható fel a rendkívül összetett gyártási láncokból. Helyesen alkalmazva a mesterséges intelligencia segíthet az autóipari ágazat vezetőinek abban, hogy jobban megértsék folyamataikat. Ilyen például a prediktív karbantartás: segítségével felismerhetők az elhasználódási minták, a sajátosságok és az anomáliák, és ezáltal kiküszöbölhetők a gép meghibásodásai, a leállások és a hibák. Különös figyelmet kell fordítani a zökkenőmentes és rugalmas intralogisztikai folyamatokra. A megoldás az átlátható ellátási láncban rejlik.
