„Grüner“ Wasserstoff gilt in etlichen Industriezweigen als Energie- und Hoffnungsträger zugleich. Doch die Nachfrage nach Wasserstoff-Elektrolyseuren und H2-ready-Anlagen übertrifft derzeit die Engineering- und Produktionskapazitäten erheblich. Neue digitale Entwicklungsprozesse könnten die Lücke zwischen Angebot und Nachfrage verringern und die Planung von mehr Elektrolyseanlagen in kürzerer Zeit ermöglichen.
Auf viele Fragen rund um Dekarbonisierung kommt die Antwort „Wasserstoff“: ob als Treibstoff im Personen- und Güterverkehr, als Energieträger in Industrieanlagen oder zum verlustarmen Speichern und sicheren Transport regenerativer Energie. Gewonnen wird das Gas unter anderem mithilfe von Strom per Elektrolyse aus Wasser. Wird der Strom CO2-neutral erzeugt, spricht man von „grünem“ Wasserstoff.
Wo hakt‘s?
Die Theorie stimmt optimistisch, doch in der Praxis hakt’s beim flächendeckenden Wasserstoffnetz, bei mobilen Brennstoffzellen sowie H2-einsatzfähigen Anlagen, vor allem aber mangelt es an ausreichend grünem Wasserstoff, denn: „Auf dem Markt gibt es noch viel zu wenig Elektrolyse-Kapazitäten für die nötigen Mengen“, sagt Reinhard Knapp, Leiter des Bereichs „Global Strategies“ beim Engineering-Software-Entwickler Aucotec. Darum hat sich das Unternehmen auf die Fahnen geschrieben, Elektrolyse-Anlagenbauer zu befähigen, ihre Kapazitäten deutlich schneller zu erhöhen.
Effizienter engineeren für mehr Megawatt
Neben Verbesserungen der Elektrolysetechnik können auch optimierte Engineering-Prozesse für die dazugehörigen Anlagen entscheidend dazu beitragen. Und es eilt. “Wir werden von Interessenten kontaktiert, die baldmöglichst ihre Produktionskapazität vervielfacht haben wollen, um jährlich mehr Elektrolyseure für deutlich mehr Megawatt Leistung liefern zu können“, berichtet Knapp. Seine und Aucotecs Antwort darauf ist die datenzentrierte Kooperationsplattform Engineering Base (EB). „Ihr Prinzip des objektorientierten Datenmodells ist das Fundament für erheblich effizientere, agilere Anlagen-Entwicklung und ein außergewöhnlich übersichtliches modulares Engineering“, so der Chefstratege aus Hannover.
Viele Player am Markt kämpfen bei der Anlagen-Entwicklung noch mit unzureichenden Tools und Datenmodellen, die teils händische Zwischenschritte erfordern. Das sind einerseits junge Anlagenbauer, die sich zwar bestens mit Wasserstofftechnologie auskennen, aber beim Engineering ihnen unbekanntes Terrain betreten. Andererseits engineeren viele erfahrene Maschinen- und Anlagenbauer aus Gewohnheit noch mit ihren oft vor Jahrzehnten konzipierten, also Dokumenten-orientierten Tools und scheuen den Aufwand für eine Transformation. Diese Unternehmen könnten mit zeitgemäßerem Engineering deutlich mehr am Markthochlauf des Wasserstoffs teilhaben, ist Reinhard Knapp überzeugt. Auch Betreiber, die ihre Bestandsanlagen H2-gerecht umbauen müssen, würden profitieren.
Disziplinübergreifend sicher, simultan, agil
Zeitgemäßes Engineering, wie AUCOTEC es versteht, beruht auf einem zentralen Datenmodell. Sämtliche beteiligten Disziplinen arbeiten daran gemeinsam und simultan – vom ersten Anlagenkonzept bis zur Inbetriebnahme. Jede Änderung und Ergänzung, egal an welcher Stelle vorgenommen, ist in allen weiteren Repräsentanzen des Planungsobjekts unmittelbar für alle Beteiligten sicht- und nachverfolgbar. EBs daher stets konsistentes Modell der Geräte, Funktionen und ihres kompletten Beziehungsgeflechts bis hin zur Automation bietet eine optimale Grundlage für effiziente agile Teamarbeit. „Denn fehleranfällige Datenübertragungen oder doppelte Eingaben sowie aufwändige Abstimmungsvorgänge entfallen“, betont Knapp. Und nicht nur Anwendende können sich immer auf die Datenqualität verlassen. Projektleitern etwa bietet EB die Möglichkeit, auch ohne tiefe Systemkenntnisse jederzeit den aktuellen Status ihrer Projekte abzurufen.
Skalieren durch multiplizieren
Die übergreifende Datenzentrierung kommt auch dem modularen Engineering sehr zugute – für Elektrolyseanlagen-Planer ein wichtiger Punkt. Sie ordnen ihre Projekte eher der Produktwelt zu und wollen mit hoch standardisierten Modulen zum ‚Zusammenklicken‘ arbeiten. Denn sie können nicht, wie etwa bei Chemieanlagen, einen Reaktor einfach größer konzipieren, um mehr zu produzieren. Stattdessen skalieren sie Anlagen und Output durch Multiplikation der Module.
Wochen statt Monate
In der Automobilindustrie hat EB viel über Modularität gelernt, ebenso wie in der Energieverteilung, wo die Plattform seit Jahrzehnten zuhause ist. Auch für die Prozesstechnik gibt es eine passende Ausprägung, die bei vielen großen EPCs und Betreibern im Einsatz ist. Einer davon ist Topsoe, zudem ein gefragter Elektrolyse-Experte. Die Dänen attestieren EB, dass so manche Arbeit damit statt sechs Monate nur noch sechs Wochen braucht, vor allem dank der übergreifenden „Daten-Heimat“ in der Plattform.
Einfach zusammenklicken und vernetzen?
Beim modularen Arbeiten sind zwei Aspekte elementar: einerseits das Erstellen der einzelnen Module und ihre Verfügbarkeit, zum anderen ihr Zusammenstellen und Vernetzen zu einer Anlageneinheit. Früher mussten beim Wiederverwenden von Moduldokumentationen jede Menge Papiere, im besten Fall PDFs, aus verschiedenen disziplinspezifischen Tools zusammengesucht, kopiert und editiert werden. Dann war allein die Komponenten-Kennzeichnung schon mühsam und fehlerbehaftet, da sie von Hand geändert werden musste. In EBs Datenbank liegen statt projektbezogener Dokumente aus verschiedenen Tools die kompletten digitalen Datenmodelle geprüfter Module mit allen elektro-, prozess- und automatisierungstechnischen Informationen. Varianten mit den machbaren Optionen sind ebenfalls hinterlegt, sie lassen sich via Typical Manager komfortabel konfigurieren und übernehmen.
„Sind die Module einmal in EB konzipiert, ist 90 Prozent der Arbeit erledigt und das Zusammenfügen zur gewünschten Anlage wird fast zum Kinderspiel“, meint Reinhard Knapp. Nur noch die Module auswählen, das Projekt zusammenstellen – die Bezeichnungen der Geräte passen sich selbstständig an – und die übergeordnete Verschaltung vornehmen. Die Module fügen sich samt Anschlüssen nahtlos ins Gesamtkonzept ein. Alles in nur einem System, selbst die Leitsystem-Konfiguration. Die Dokumentation dazu ergibt sich weitgehend von selbst.
Schneller H2-ready mit aktuellem Digital Twin
Den Abnehmern von H2 als Energieträger für ihre Anlagen hilft modulares Design weniger. Betreiber stehen jedoch vor umfassenden Umbauten. Dazu ist es unumgänglich, eine verlässliche As-built-Dokumentation zu haben, im besten Fall auch hier ein direkt bearbeitbares, disziplinübergreifendes Anlagenmodell, einen digitalen Zwilling also. Den stellt EB zur Verfügung, entweder direkt im System entwickelt oder per Migration von Altdaten, wobei ein Interface die vorhandenen Informationen digital aufbereitet und aufwertet. Zudem erleichtert das System mit seiner Maintenance-App das Aktuellhalten des Zwillings. Denn dessen Wert wird von der Datenverlässlichkeit und -aktualität bestimmt. Die üblichen vielfach per Roteinträge veränderten Pläne in ihren fachspezifischen Silos sind da alles andere als hilfreich. Dann lieber per Datenmodell kontinuierlich ‚am Ball‘ bleiben. „So hat man auch im Notfall sofort verlässliche Informationen zur Hand“, betont Knapp.
Mehr Zeit fürs Wesentliche
Ob also Hersteller von Wasserstoffanlagen oder Nutzende des Energieträgers, beiden Seiten bleibt mit datenzentriertem Engineering mehr Zeit fürs Wesentliche: einerseits mehr und immer bessere Elektrolyse-Anlagen in kürzerer Zeit bauen, andererseits schneller und mehr Anlagen H2-ready machen, um sie mit grünem Wasserstoff betreiben zu können. Unsere Umwelt kann’s gebrauchen.
Text- und Bildquelle: Aucotec
