Per Knopfdruck zur Energiewende

Mit Hilfe moderner Automatisierungssysteme lassen sich selbst komplexe Produktionsanlagen einfach und sicher bedienen. Das Resultat: Produkte in höchster Qualität, minimaler Ausschuss und niedrige Kosten. Auch Innovationen wie leistungsstarke Lithium-Ionen-Batterien als Energiespeicher müssen diesen Produktionsstandard schnell erreichen, um am Markt zu bestehen. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die Siemens AG wollen nun gemeinsam ein übergreifendes Konzept für eine durchgängige Fertigungssteuerung und -überwachung des gesamten Maschinenparks einer Batteriefabrik entwickeln.

Professor Eberhard Umbach, Präsident des Karlsruher Instituts für Technologie, und Klaus Helmrich, Mitglied des Vorstands der Siemens AG, haben eine Kooperationsvereinbarung unterzeichnet, welche die Eckpunkte der zukünftigen Zusammenarbeit festlegt.

Die Siemens AG ist mit ihrer jahrzehntelangen Erfahrung in der Antriebs-, Steuerungs- und Regelungstechnik ein idealer Partner, um die Forschungs- und Entwicklungsergebnisse des Institutsin weltweit vermarktbare Produkte und Lösungen für die Batterieindustrie umzusetzen, so Dr. Andreas Gutsch, Koordinator des Projekts Competence E, das alle Arbeiten am KIT zur Speicherung elektrischer Energie für mobile und stationäre Anwendungen bündelt. Das KIT will industrielle Prozesse mit Blick auf Qualität und Kosten weiterentwickeln.

Nach Klaus Helmrich, CTO und Mitglied des Siemens Vorstandes, ist die Energiewende das Jahrhundertprojekt der Deutschen. Wenn der Wandel vernünftig umgesetzt wird, überwiegen die Chancen für Deutschland und die hiesigen Unternehmen deutlich. Rohstoff- sowie Energieeffizienz und technologischer Fortschritt sind für einen zukunftsfähigen Strukturwandel richtungsweisend. Die enge Zusammenarbeit von Universitäten, Forschungseinrichtungen und der Industrie spielt dabei eine elementare Rolle.

Die Lithiumionenzellfertigung ist geprägt durch viele Einzelprozesse, wie etwa die Trocknung der beschichteten Elektroden, die Zellmontage im Trockenraum oder die Zellformierung. Diese werden bislang noch überwiegend direkt an der jeweiligen Maschine gesteuert. Im Rahmen der Kooperation soll eine übergeordnete Steuerung entstehen, mit der alle Prozesse von einem zentralen Computerarbeitsplatz aus überwacht werden können. Das neue Datenleitsystem der Produktionsanlage ermöglicht es, die Einzelprozessschritte online zu analysieren. So lassen sich Parameterveränderungen schnell erfassen und der Prozess kann neu justiert werden. Durch ein prozessübergreifendes Datenmanagement werden Einflussfaktoren der gesamten Wertschöpfungskette mit einem System überwacht und in die Regelung mit einbezogen, mit dem Ziel, maximale Prozesssicherheit und minimale Abweichungen zu gewährleisten.

Damit sollen Hersteller von Batterien ihre Anlagen schneller optimieren und die Produktqualität verbessern können. Die Senkung der Ausschussquote führt auch zu erheblichen Kostensenkungen, die für den Markterfolg sowohl beim Einsatz in Elektroautos als auch als stationärer Speicher dringend benötigt werden.

Die Kooperation baut die Disziplinen übergreifende industrienahe Forschung am KIT weiter aus – und stärkt damit vor allem auch die Innovation am KIT, indem neue Fertigungskonzepte gleich in der Praxis erprobt werden. Bereits 2013 soll die neuentwickelte Steuerung die ersten Lithiumionenzellfertigungsanlagen des KIT integrieren, um die Vorteile in punkto Produktqualität und Kostensenkung zu zeigen.

Im Projekt Competence E werden alle Arbeiten des KIT zur Speicherung elektrischer Energie für mobile und stationäre Anwendungen gebündelt. Mit einer bisher einmaligen Fokussierung auf das Gesamtsystem werden industriell anwendbare kostengünstige Lösungen für Batteriesysteme und elektrische Antriebe der zukünftigen Generationen entwickelt. Parallel zur Entwicklung und zum prototypischen Aufbau von neuartigen Zellen und Batterien werden neue Fertigungsverfahren für die kostengünstige Herstellung dieser Batterien entwickelt und prototypisch dargestellt. Diese Arbeiten werden durch das Bundeswirtschaftministerium aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

www.kit.edu
www.siemens.com