Energie.IN.NRW: Die Ergebnisse der dritten Einreichungsrunde stehen fest

• Zentrum für Brennstoffzellentechnik GmbH, Duisburg
• Kueppers Solutions GmbH, Dortmund
  
  

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Demonstration eines ammoniakbasierten Onsite-Crackermoduls zur Erzeugung von hochreinem Wasserstoff für Wasserstofftankstellen. Alle Komponenten sollen skalierbar und so mit geringem Aufwand auf beliebige Tankstellengrößen angepasst werden können. Mit dem Einsatz von Ammoniak soll der ansonsten kostspielige und aufwändige Transport zur Tankstelle sowie die Lagerung von komprimiertem und verflüssigtem Wasserstoff an der Tankstelle entfallen.

• Zentrum für Brennstoffzellentechnik GmbH, Duisburg
• Universität Duisburg-Essen (EMPI), Duisburg
• Hydrogenea GmbH, Gelsenkirchen
• ProPuls GmbH, Gelsenkirchen
  
  

Eine neuartige DMD-MEA (Direct Membrane Deposition-Membran-Elektroden-Einheit) in hydraulisch verpressten Stacks ohne Fluor-Komponenten soll entwickelt werden. Diese Technologie könnte mittelständische Unternehmen in NRW und der EU erheblich dabei unterstützen, innovative Lösungen für zukunftsweisende Technologien im Bereich der AEM (Anion Exchange Membrane) Wasserelektrolyse zu realisieren. Eine solche Technologie bietet ein enormes wirtschaftliches Potenzial, da sie die Herstellungskosten reduziert und die Leistungsfähigkeit steigert. Besonders rezessive Industriezweige, wie Tier-1-Zulieferer, könnten mit dieser Innovation Zugang zu neuen Märkten erhalten, ohne große Investitionen oder hohe technische Hürden überwinden zu müssen.

• Fraunhofer FFB, Münster
• Fraunhofer IPT, Aachen
• Manugy GmbH, Köln
• Evonik Operations GmbH, Essen

Das Projekt SOLID zielt darauf ab, eine lokale Wertschöpfungskette für Festkörperbatterien (ASSB) in Nordrhein-Westfalen zu etablieren. Es adressiert die Herausforderungen der zukünftigen Lithium-Feststoff-Technologie und fokussiert sich auf innovative Ansätze zur Optimierung der Produktionsbedingungen, insbesondere durch die Entwicklung eines maßgeschneiderten Minienvironment-Systems. U.a. soll das Projekt bei erfolgreichem Verlauf die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Batteriezellindustrie stärken und zur globalen Technologieführerschaft beitragen.

• Rhineland Mechatronics GmbH, Troisdorf
• Technische Hochschule Köln, Köln

Das erste Hauptziel des Projekts SemSegNRW ist die Schaffung eines semantisch segmentierten digitalen Zwillings des Bundeslandes Nordrhein-Westfalen. Dieser digitale Zwilling soll insbesondere als Grundlage für das zweite Hauptziel, die automatisierte 3D-Befahrbarkeitsanalyse im Bereich GST, dienen und damit dazu beitragen, den Ausbau Erneuerbarer Energien durch eine effizientere, nachhaltigere und sicherere Transportplanung zu beschleunigen.

• 8inks Deutschland GmbH, Münster
• Fraunhofer FFB, Münster
• BMW AG, München
  
  

Das Projekt Vulcan dient der Entwicklung verbesserter Lithium-Ionen-Batterien dank neuartigen Elektrodendesigns (Mehrlagenbatteriearchitekturen) und dafür erforderlicher Produktionstechnologien. Sowohl die Produktionstechnologie als auch die zu entwickelnden Batteriezellen werden anderen Lösungen in puncto Energiedichten und Schnellladefähigkeit überlegen sein und schaffen daher für den EU-Binnenmarkt signifikante Wettbewerbsvorteile beim Aufbau einer weltweit konkurrenzfähigen europäischen Batterieindustrie.

• RWTH Aachen University (PEM), Aachen
• RWTH Aachen University (DAP), Aachen
• Fraunhofer FFB, Münster
• Fogtec Brandschutz GmbH, Köln
• SCIO Technology GmbH, Aschaffenburg
  
  

Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines stationären Speichers für die Anwendung in Privathaushalten auf Basis von Natrium-Ionen Batterien. Dieser Speicher ist dabei auf die Natrium-Ionen Batterien zugeschnitten und verwendet großformatige prismatische Batteriezellen. Außerdem ist das entwickelte System modular. Um dieses Ziel zu erreichen werden im Markt erwerbbare Zellen und Systeme analysiert. Mit den Erkenntnissen werden die Batteriezellen und das System, inklusive der Komponenten wie Sicherheitssysteme und BMS entwickelt. Abschließend werden die Batteriezellen produziert und zu Modulen verschaltet. Gemeinsam mit den übrigen Komponenten wird so ein prototypisches Gesamtsystem erstellt.

• Bergische Universität Wuppertal, Wuppertal
• Forschungszentrum Jülich, Jülich
• Solaveni GmbH, Bönen
  
  

Das Projekt PeroInk entwickelt für die Herstellung von Perowskit-Solarzellen ein KI-gestütztes elektrochemisches Analyseverfahren, das bereits in der dabei eingesetzten Perowskit-Tinte Qualitätsindikatoren erkennt und präzise Rückschlüsse auf die Qualität der späteren Solarzellen ermöglicht. Für eine gute Datengrundlage werden Herstellungsprozesse weitgehend automatisiert und parallelisiert. Ziel ist die sukzessive Abbildung verschiedener Prozess-Faktoren im resultierenden KI-Modell, um den Feedback-Loop zu verkürzen. Das Modell soll außerdem die Zusammenhänge erklärbar und so für die Optimierung von Synthese-, Recycling- und Reinigungsprozessen nutzbar machen.

• Zentrum für Brennstoffzellentechnik GmbH, Duisburg
• Laufenberg GmbH, Krefeld
• Universität Duisburg-Essen, Duisburg
• XAPTEC GmbH, Gladbeck
  
  

Für die PEM-Wasserelektrolyse werden kombinierte, adaptierbare Verfahren zur Herstellung einer Rolle-zu-Rolle (R2R) fertigbaren Hochleistungs-CCM unter Einsatz ausgewählter kommerzieller Katalysatoren und Ionomere sowie eine ebenfalls kommerziell verfügbare Membran entwickelt, validiert und verifiziert. Komplementiert wird der Herstellungsprozesses durch die Integration einer Inline-Analytik, die auf KI-unterstützter Kameratechnik basiert und ermöglicht eine präzise Qualitätssicherung und eine signifikante Reduzierung von Ausschüssen in der Produktion. Das Verfahren bietet vielversprechende Vorteile für die großindustrielle Fertigung, insbesondere in den Bereichen Effizienz, Kostenreduktion, Skalierbarkeit und Qualität. Darüber hinaus zeigt es ein großes Potenzial für die Übertragbarkeit auf andere technische Anwendungsbereiche. Im Einklang mit den klimapolitischen Zielsetzungen adressiert das Projekt einen besonders relevanten Aspekt der zukünftigen Wasserstoffproduktion. Es leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit europäischer Unternehmen, insbesondere in Nordrhein-Westfalen, gegenüber asiatischen Marktakteuren.

• Fraunhofer IML, Dortmund
• FACT GmbH, Münster
• sustaing UG, Aachen
  
  

Das Projekt GreenHE zielt darauf ab, prozessspezifische Energieverbräuche in Krankenhäusern mithilfe eines Digitalen Energie-Zwillings in Echtzeit zu messen und zu bewerten. Der Digitale Energie-Zwilling hilft bei der Identifikation von Energieeffizienzpotenzialen, der Simulation von Optimierungsmaßnahmen und der Überwachung im Betrieb, ohne die Patientenversorgung zu gefährden. Die Energieverbräuche werden hierbei mittels funkbasierter Sensorik automatisiert erfasst und über eine Edge Cloud im GreenHET zusammengeführt. Insbesondere werden ressourcenschonende Alternativen für die sekundären und tertiären Prozesse der Ver- und Entsorgung im Krankenhaus gefunden und implementiert. Die Ergebnisse einer Pilotierung und Nutzerbefragung unterstützen die Evaluierung der Effektivität des Digitalen Energie-Zwillings. Der GreenHET wird als nichtinvasive Lösung zur Integration in bestehende Krankenhausstrukturen konzipiert und wird durch die Partner über Bestands- und Neukunden im Markt platziert, um mittelfristig eine hohe Verbreitung in NRW zu sichern.

• FH Aachen, (Institut NOWUM-Energy), Aachen
• JHC Energie UG, Reichsdorf
• OmegaLambdaTec GmbH, Garching b. München
  
  

Das Projektvorhaben untersucht den Einfluss passender Anreizmodelle auf die zunehmenden Flexibilitätspotenziale, um diese Potenziale per Simulationstool (Vorausplanung der Netzlasten) samt techno-ökonomischer Optimierung für steuernde Akteure in regionalen Energiesystemen besser nutzbar zu machen. Im Erfolgsfall kann das Projekt die Effizienz des Energiesystems steigern und die Kosten des Netzausbaus in Niederspannungsnetzen reduzieren. Daneben hat es positive Auswirkungen auf die Netzstabilisierung und eine bessere Integration erneuerbarer Energien.

• Fraunhofer FFB, Münster
• ENLYZE GmbH, Köln
  
  

Das Projekt verfolgt einen innovativen und fundierten Ansatz zur Optimierung der Produktionsprozesse für Lithium-Ionen-Batterien. Durch die Nutzung hochauflösender Kamerasysteme, maschinellem Lernen und einem DMC-basierten Rückverfolgbarkeitssystem werden Defekte entlang der Elektrodenherstellung untersucht, klassifiziert und deren Entwicklung prognostiziert. Ziel ist es, die Auswirkungen auf die elektrochemische Leistung der Batterien zu minimieren. Der konzeptionelle Ansatz kombiniert wissenschaftliche Präzision mit praktischer Anwendbarkeit und integriert neuartige Verfahren zur Inline-Analyse und Fehlerkorrelation.

• Hochschule Niederrhein, Krefeld
• Thyssenkrupp Steel Europe AG, Duisburg
• heatbeat nrw GmbH, Aachen

Das Vorhaben fokussiert auf die Flexibilisierung industrieller Wärmenetze, um dort Energieverbrauch, THG-Emissionen und Kosten zu reduzieren. Verschiedene Flexibilisierungsoptionen, wie z.B. Wärmespeicher, Wärmepumpen und die Integration ins Kältenetz sollen hierbei untersucht werden, um die Netzstabilität zu erhöhen und gleichzeitig die Energieeffizienz zu optimieren. Der innovative Ansatz besteht in der Kombination der jeweiligen Tätigkeiten der Verbundpartner: die Hochschule nutzt die Software TopEnergy um ein thermodynamisches Modell zu erstellen, was die Energieflüsse in einem exemplarischen industriellen Wärmenetz von thyssenkrupp analysiert und abbildet. Das Unternehmen heatbeat entwickelt ein thermo-hydraulisches Modell mit Hilfe eines digitalen Zwillings um dynamische Effekte im Wärmenetz zu simulieren. Die Kopplung dieser beiden Modelle ermöglicht eine Anhebung von Flexibilitätspotenziale mittels einer datengetriebene Steuerung und Optimierung des Wärmenetzes.

• VIVAVIS AG, Ettlingen
• REMONDIS Sustainable Services GmbH, Lünen
• U-Glow GmbH, Mühlheim an der Ruhr
• Universität Siegen, Siegen
  
  

Das Projekt zielt auf eine verbesserte Integration von E-Fahrzeugen in das Stromnetz ab. Dafür werden Architekturen, interoperable Schnittstellen und Algorithmen entwickelt, die eine effiziente Steuerung bidirektionaler Ladung sowie die Erbringungen netz- und marktdienlicher Systemdienstleistungen ermöglichen (bspw. Leistungsbereitstellung, Spannungshaltung, Blindleistungsmanagement). Der gewählte Brownfield-Ansatz, in welchem bestehende Hardware und Standards sorgfältig berücksichtigt werden, verspricht eine hohe Anwendungsnähe.

• Fraunhofer-FFB, Münster
• RWTH Aachen University (ISEA), Aachen
• RWTH Aachen University (MMP), Aachen
• ACCURE Battery Intelligence GmbH, Aachen
• Albert Seine GmbH, Dülmen
  
  

Das Projekt OnBASYS zielt darauf ab, ein sicheres und effizientes Batteriespeichersystem (BESS) zu entwickeln, das die Nutzung von Natrium-Ionen-Zellen fördert und innovative Technologien integriert. Im Mittelpunkt steht ein On-Board-Batteriemanagementsystem (BMS) mit elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS), das eine präzise Echtzeitüberwachung des Batteriezustands ermöglicht. Dies verbessert die Sicherheit durch frühzeitige Fehlererkennung, insbesondere bei thermischen Abweichungen. Die Verwendung von Natrium-Ionen-Zellen bietet eine nachhaltige Alternative mit verbesserter Rohstoffverfügbarkeit und reduzierter Brandgefahr. Damit wird ein weiterer wichtiger Baustein zur Implementierung der Natrium-Ionen Technologie am Markt entwickelt.

• Technische Hochschule Köln, Köln
• Schmidt + Clemens GmbH & Co. KG, Lindlar
• Macontic GmbH & Co. KG, Breckerfeld
• Zertrox GmbH & Co. KG, Aachen
• KIOTERA GmbH, Meerbusch
• Technische Hochschule Köln, Köln
  
  

Ein NRW-Firmenkonsortium, bestehend aus drei KMU und einem Großunternehmen, gemeinsam mit der Technischen Hochschule Köln, beabsichtigt, ein KI-basiertes System in der gesamten Prozesskette zur Produktion von hochwertigem Schleuderguss zu entwickeln und an einer Referenzanlage zu erproben. Die Digitalisierung (mit KI) in Gießereien ist ein wichtiger Schritt um auf internationalem Markt wettbewerbsfähig bleiben zu können. In dem Projekt gilt es, Hürden aufgrund hoher Anforderungen an Robustheit der Elektronik, Sensorik und Aktuatorik aufgrund der "rauhen Umgebung" in einer Gießerei zu überwinden. Es besteht ein hohes Potenzial, große Mengen CO₂ einzusparen.

• Forschungszentrum Jülich, Jülich
• Neumann & Esser GmbH & Co. KG, Übach-Palenberg
• TLK Energy GmbH, Aachen
  
  

Ziel in HyControl ist es Hardware-in-the-Loop (HiL) Methoden in die Verfahrenstechnik zu übertragen und diese anzuwenden, um durchgehende Leitsysteme und Methoden zur dynamischen Regelung für containisierte Elektrolyseure und Anlagen zur lastflexiblen Methanolsynthese an realen Steuerungen zu implementieren, zu testen und zu optimieren. Dies ist für hochskalierte Wasserstoffanwendungen (Produktion, Speicherung) erforderlich um die Bedarfe an einer standardisierten und aus der Ferne steuerbaren dezentralen Produktion oder Speicherung von Wasserstoff zu ermöglichen. Ferner wird eine flexible Betriebsweise zwecks Netzdienlichkeit ermöglicht.

• Universität Paderborn, Paderborn
• Rechenzentrum für Versorgungsnetze Wehr GmbH, Düsseldorf
  
  

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines intelligenten Entscheidungsunterstützungsmoduls (EUS), um Wärmenetze und -erzeugung nachhaltig und flexibel planen zu können. Das EUS soll Investitionsentscheidungen zum Ausbau der Wärmenetze unterstützen und die Wechselwirkungen zwischen strategischer Ausbauplanung und operativem Anlagenbetrieb ermöglichen. Mithilfe des EUS könnten Kommunen, Stadtwerke und Unternehmen wie bspw. Planungsbüros in die Lage versetzt werden, Investitionen und Betriebskosten für Wärmenetze effizient und marktorientiert zu optimieren und Betriebsstrategien mit geringem Risiko zu identifizieren. Städte und Kommunen könnten mithilfe neuer IT-Werkzeuge ihre Wärmenetze flexibler, nachhaltiger und resilienter gegenüber Markt- und Umweltbedingungen gestalten.

• Technische Hochschule Köln, Köln
• Universität Duisburg-Essen, Essen
• GreenPocket GmbH, Köln
• Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH, Wuppertal
• Ruhr-Universität Bochum, Bochum
• Arbeitsgemeinschaft für sparsame Energie- und Wasserverwendung (ASEW) GmbH & Co. KG, Köln
  
  

Ziel des Projektvorhabens „VISE4KMU“ ist es, kleine und mittlere Unternehmen (KMU) durch innovative, digitale Lösungsansätze möglichst flächendeckend dabei zu unterstützen, die neuen Potenziale von Smart Metern auch tatsächlich zu nutzen. Durch die parallele Entwicklung von Prototypen automatisierter Smart-Meter-Software (technologische Produktinnovation) und eines Smart-Meter-Ökosystems für KMU (sozioökonomische Prozessinnovationen) soll perspektivisch möglichst vielen KMU – insbesondere in NRW, aber auch darüber hinaus – zielgerichtete, effiziente, kostengünstige und individualisierte Energieberatung ermöglicht werden. Gleichzeitig können energiewirtschaftliche Akteure in NRW auf den Projektergebnissen aufbauend neue Geschäftsmodelle entwickeln, erproben und umsetzen.

• ProPuls GmbH, Gelsenkirchen
• C2CAT B.V., Ter Aar (NL)
• RWTH Aachen University, Aachen
• Westfälische Hochschule Gelsenkirchen, Gelsenkirchen
  
  

Um der Knappheit und den hohen Kosten von Iridium entgegenzuwirken, wird im Rahmen von KERAMHyK ein Herstellungsprozess weiterentwickelt und validiert, um die Iridium-Beladung durch Trägerung des Edelmetalls mit keramischen Supports in der PEMWE zu reduzieren. Insbesondere sollen PFAS-freie Membranen erprobt und studiert werden, um katalysatorbeschichtete Membranen (CCMs, engl. catalyst coated membranes) zu realisieren, die in einer neuartigen Reaktor-Plattform auf Basis der patentierten hydraulischen Zellverpressung eingesetzt werden sollen. Dadurch soll erreicht werden, dass neuartige Elektrolyse-Ansätze mit niedrigeren Kosten und unter Umgehung des problematischen PFAS Einsatzes marktreif werden können.