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FFZ70 - Einsatz von 70 wasserstoffbetriebenen Flurförderzeugen innerhalb des BMW Werks Leipzig

 

Motivation / Problemstellung

Batteriebetriebene Flurförderzeuge (FFZ) haben viele Nachteile, wie z.B. lange Batterielade- und Abkühlzeiten, notwendige separate Laderäume für die Batterieladung, gesundheitsschädliche Dämpfe, relativ kurze Lebenszeit, Aufwand beim Wechseln der Batterie und damit vermeidbare Prozesszeiten. Brennstoffzellenbetriebene FFZ (H2-FFZ) bieten im Vergleich dazu viele Vorteile, sind heute aber nicht wirtschaftlich - es fehlen Betreiber- und Servicekonzepte, neutrale wissenschaftliche Analysen und Antworten zur Lebensdauer und anderen technischen Fragestellungen sowie Standards für den Betrieb. Für einen sicheren, wirtschaftlichen und damit wettbewerbsfähigen Einsatz der H2-FFZ sind also noch eine Vielzahl von Herausforderungen zu bewältigen.

Motivation für das Vorhaben FFZ70 ist es, genau diese Hemmnisse für einen wirtschaftlichen Betrieb einer H2-Flotte in der Produktion zu überwinden und die Entwicklung, die Erprobung, den Einsatz und den wirtschaftlichen Betrieb von dieser Flotte inkl. der Errichtung der notwendigen Wasserstoffinfrastruktur zu erzielen.

 

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 Abbildung 1: Teilziele im Forschungsprojekt FFZ70

Die in der Abbildung 1 dargestellten sechs Teilziele des Vorhabens bauen auf den Ergebnissen und Erfahrungen des Forschungsprojekt H2IntraDrive sowie den Herausforderungen im laufenden Betrieb der H2-FFZ-Flotte im BMW Werk Leipzig auf.

 

Das Projektkonsortium deckt mit einem Brennstoffzellenhersteller, einem FFZ-Hersteller, einem Handel-/Servicetechnikanbieter sowie einem Endanwender die vollständige Wertschöpfungskette für Wasserstoff-Brennstoffzellen-Systeme für die Intralogistik ab. Durch zusätzliche wissenschaftliche Begleitung können so die Arbeitspakete optimal angegangen werden.

 

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 Abbildung 2: Abbildung der Wertschöpfungskette durch Verbundpartner

  

Zielsetzung

 

Die Verbundpartner arbeiten zusammen in verschiedenen Arbeitspaketen an den sechs identifizierten Herausforderungen:

  • Betreiberkonzept: FFZ für die Produktion werden in großen Produktionsstätten häufig von Logistikpartnern betrieben und in die Gesamtinfrastruktur eingebunden. Die Partner kümmern sich um entstehende Probleme, hält bspw. Ersatzteile vor und ein Notfallkonzept bereit. Bei einem Wechsel der Antriebsart ist unbedingt ein Betreiberkonzept bereitzustellen, andernfalls ist erfahrungsgemäß eine extrem hohe Hürde für erfolgreiche Einführung zu erwarten – insbesondere beim Umgang mit Wasserstoff. Vollumfängliche Betreiberkonzepte für H2-FFZ und deren Flotten gibt es aktuell noch nicht.

  • Standardisierung von Schnittstellen: Je besser die Definition und Umsetzung der Schnittstellen zwischen den beteiligten technischen Komponenten und den dazugehörigen Dienstleistern, desto effizienter kann der Betrieb einer H2-FFZ-Flotte gestaltet, überwacht und ausgewertet werden. Entscheidend hierbei sind die Schnittstellen zwischen der Brennstoffzelle, dem Fahrzeug, der Tank-Infrastruktur und der Leittechnik. Bisher bestehende Schnittstellen genügen noch nicht und sind in ihrer Anwendung zu optimieren oder auch einem Kosten-Nutzen-Vergleich zu unterziehen.

  • Plug & Play Lösung zur Flottenumrüstung: Je einfacher die Einbindung einer H2-FFZ-Flotte durch Nachrüstung in einen bestehenden E-Fahrbetrieb gelingt, umso niedriger sind auch die Einstiegshürden und vor allem auch Kosten bei der Anschaffung von H2-FFZ-Fahrzeugen und -Flotten. Der u.a. hieraus resultierende Vorschlag für den Industriestandard „H2ready“ gibt weiteren Herstellern die Möglichkeit, zukünftig das Thema effizient in Produkten umzusetzen

  • Nachweis der Wirtschaftlichkeit im Flottenbetrieb: Momentan gibt es noch kein Konzept, das einen wirtschaftlichen und damit wettbewerbsfähigen Einsatz von H2-FFZ und deren Flotten in der Intralogistik realisiert. Erst ein solides Konzept zum wirtschaftlichen Betrieb einer H2-FFZ-Flotte wird nachhaltig erfolgreich sein.

  • Service- und Schulungskonzept: Die externe Vergabe einer Flotte an einen Betreiber mit entsprechendem Betreiberkonzept setzt einen Dienstleister voraus, der ein vollumfängliches Servicekonzept und Schulungskonzept anbietet. Ein erfolgreiches Servicekonzept ist zusätzlich notwendig für eine erfolgreiche Verwertung der Projektergebnisse und somit für einen wesentlichen Beitrag zum Ziel des NIP, den Markthochlauf der H2-Technologie zu beschleunigen.

  • Validierung Lebensdauer: Im Projekt H2IntraDrive wurden bereits Kennzahlen erarbeitet, u.a. im Feld Zuverlässigkeit. Wichtige Erkenntnisse zur Lebensdauer sind zum einen, dass die Lebensdauer der Brennstoffzellensysteme mit 10.000 bzw. 20.000 Betriebsstunden (Bh) gleich hoch wie die der Flurförderzeuge ist, wohingegen die der Batterie mit 6.000 Bh deutlich geringer ist, sowie, dass die Lebensdauer der H2-Infrastruktur gleich hoch wie die von 50Hz-Ladegeräten ist, HF-Ladegeräte hingegen können mit 10 Jahren um ein Drittel weniger lang eingesetzt werden. Ein Langzeittest zur Validierung dieser Aussagen konnte aufgrund eines fehlenden etablierten Servicekonzeptes und hoher Ausfallraten nicht abgeschlossen werden. Außerdem war die Stichprobengröße im Projekt mit der Umrüstung von sechs Routenzugschleppern und fünf Gabelstaplern sehr klein, weshalb die abgeleiteten Vergleiche und Berechnungen nicht als repräsentativ angesehen werden können.

Vorgehensweise

Um die definierten sechs Teilziele zu erreichen, haben die Projektpartner das in Abbildung 3 dargestellte Vorgehen erarbeitet, mit einer Gliederung in sieben Arbeitspakete. Die Arbeitspakete werden von den Projektpartnern überwiegend gemeinsam bearbeitet, wobei stets ein Partner die Verantwortung für ein AP hat. Die Verantwortungsbereiche des Lehrstuhls wurden in der Abbildung hervorgehoben.

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Abbildung 3: Gliederung der Arbeitspakete

 

Dieses Forschungsprojekt FFZ70 wird im Rahmen des "Nationalen Entwicklungsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie Phase II" gefördert. Koordiniert wird das Programm von der NOW GmbH.


 

Ansprechpartner

 

Tel  +49.89.289.15923
Fax  +49.89.289.15922
E-Mail: mwagner@tum.de

Raum MW 0509

 

 Förderung

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 Koordination

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Projektträger

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Projektpartner

  • Bayerische Motoren Werke AG
  • Linde Material Handling GmbH
  • Günsel Fördertechnik und Fahrzeugbau GmbH
  • Fronius Deutschland GmbH
  • Technische Universität München