Esperienza di pianificazione per la fabbrica di celle batteria del futuro

Il 30 aprile è stato inaugurato a Münster il primo edificio della struttura Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle FFB. © Rete

V. l. n. r.: Prof. Dr. Achim Kampker e Prof. Dr. Jens Tübke, Direttori dell'Istituto Fraunhofer FFB, Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka, Presidente della Gesellschaft Fraunhofer, Hendrik Wüst, Presidente del Land Nordrhein-Westfalen, Bettina Stark-Watzinger, Ministra federale dell'Istruzione e della Ricerca, Ina Brandes, Ministra della Cultura e della Scienza del Land Nordrhein-Westfalen, Silke Krebs, Sottosegretaria di Stato presso il Ministero dell'Economia, dell'Industria, della Protezione del Clima e dell'Energia del Land Nordrhein-Westfalen, Prof. Dr. Simon Lux, Direttore dell'Istituto Fraunhofer FFB. © Susanne Kurz/Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB

V. l. n. r.: Prof. Dr. Simon Lux, Direttore dell'Istituto della Fraunhofer FFB, Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka, Presidente della Gesellschaft Fraunhofer, Hendrik Wüst, Ministro Presidente dello Stato di Renania Settentrionale-Vestfalia, Ina Brandes, Ministra della Cultura e della Ricerca dello Stato di Renania Settentrionale-Vestfalia, Bettina Stark-Watzinger, Ministra Federale dell'Istruzione e della Ricerca, Silke Krebs, Sottosegretaria di Stato presso il Ministero dell'Economia, dell'Industria, della Protezione Climatica e dell'Energia dello Stato di Renania Settentrionale-Vestfalia. © Susanne Kurz/Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB

Infrastruttura del Fraunhofer FFB – Laboratori e fasi di costruzione

Il 30 aprile è stato inaugurato a Münster il primo edificio dell'istituzione Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle FFB. Nella nuova fabbrica di ricerca si intende sperimentare e ottimizzare la produzione di celle batteria su scala industriale. Ricercatrici e ricercatori del Fraunhofer IPA sono fortemente coinvolti nella pianificazione e realizzazione.

»La produzione di celle batteria su scala industriale è di per sé una grande sfida: gli impianti sono molto complessi e richiedono elevati standard ambientali, come ad esempio purezza e asciuttezza«, spiega Marc-André Berchtold. L'ingegnere del IPA dirige la pianificazione della fabbrica nel progetto »Forschungsfertigung Batteriezelle Deutschland«, abbreviato in FoFeBat. »Nella fabbrica di ricerca, il cui primo lotto di costruzione, il “FFB PreFab”, è stato appena inaugurato, si intende non solo produrre, ma anche lavorare su nuovi formati di celle, processi e tecnologie.«

Per garantire che ciò sia possibile anche a lungo termine, nel progetto sono state concepite strutture di fabbrica e di produzione modificabili. »La tecnologia si sviluppa costantemente. Tra pochi anni arriveranno sul mercato nuovi impianti e nuovi formati di celle batteria. La fabbrica di ricerca deve quindi essere progettata in modo da poter essere adattata a questi sviluppi«, spiega Berchtold.

Il segreto della capacità di adattamento

Ma come si progetta una fabbrica di celle batteria flessibile? »Il presupposto fondamentale è un'analisi dettagliata delle fasi di processo e delle esigenze«, risponde l'esperto del IPA: »Linee di produzione rigide in ambienti di produzione non adattabili, come previsto dallo stato dell'arte attuale, sono inadatte a questo scopo.«

La soluzione è una struttura modulare delle strutture di produzione: poiché ogni fase di produzione richiede un ambiente molto specifico, le stanze in cui si trovano gli impianti devono essere adeguatamente attrezzate. Allo stesso tempo, bisogna assicurarsi che le stanze siano dimensionate correttamente e possano essere riadattate per consentire un utilizzo a lungo termine. Inoltre, è importante pianificare le connessioni — ad esempio per acqua, aria compressa o energia — in modo che anche le nuove tecnologie di produzione possano essere integrate senza problemi. Questo principio modulare è già stato realizzato nel progetto FFB PreFab.

La chiave del successo: esperienza pratica e digitalizzazione

Oltre alla pianificazione della fabbrica, i team del IPA supportano anche la costruzione della Forschungsfertigung Batteriezelle nella scelta degli impianti di produzione: per realizzare le esigenze specifiche di una fabbrica di ricerca, sono state condotte discussioni con produttori di Europa, Asia e America. Un focus particolare è stato sulle specifiche delle interfacce meccaniche ed elettriche tra gli impianti. Gli ingegneri del IPA accompagnano il processo di gara e di assegnazione.

Gli studiosi del IPA sono anche coinvolti nella selezione di strumenti digitali particolarmente adatti alla produzione di ricerca e di un'infrastruttura IT. La connessione digitale è fondamentale per il successo della fabbrica di batterie: solo grazie ai dati raccolti e analizzati centralmente, ricercatori e produttori possono ottimizzare i processi, individuare possibili fonti di errore e migliorare la qualità.

Il know-how acquisito dagli esperti di Stoccarda nella pianificazione e realizzazione della fabbrica di ricerca sarà in futuro a disposizione di chi progetta nuove fabbriche di celle batteria, ottimizza o digitalizza quelle esistenti.

Sull' progetto

– Fabbrica di celle batteria aperta a scopi di ricerca e sviluppo
– Nell'ambito del progetto »FoFeBat« il Ministero federale dell'istruzione e della ricerca e il Land Nord Reno-Westfalia promuovono la creazione della Fraunhofer FFB con un finanziamento complessivo di circa 820 milioni di euro. Il governo federale sostiene la Fraunhofer FFB con fino a 500 milioni di euro per impianti e progetti di ricerca, mentre il Land Nord Reno-Westfalia investe circa 320 milioni di euro per terreni e nuove costruzioni.
– Oltre 170 esperti di batterie (inclusi partner)
– Capacità di produzione: teoricamente fino a 7 GWh/anno (elettrodi)