Die Batteriezellproduktion ist eine wachsende Branche, da sie als Schlüsseltechnologie für Energie- und Mobilitätswende in Europa gilt. Bisher fand die Fertigung primär in China statt, doch mittlerweile boomt der Markt für E-Mobilität in Europa, sodass auch europäische Unternehmen die Chance bekommen, in der Batteriebranche Fuß zu fassen. Der vielschrittige Fertigungsprozess bietet für viele Unternehmen neue Anknüpfungspunkte und somit Möglichkeiten, das Angebotsportfolio zu erweitern. Da die Skalierung der Batteriezellfabriken wesentlich zur Deckung der stetig wachsenden Nachfrage beiträgt, wird auch neben der Produktion nach Optimierungsmöglichkeiten gesucht, die zu einer effizienteren und nachhaltigeren Herstellung führen. Eine solche könnte in der Verwendung alternativer Rohrleitungssysteme liegen: Das Whitepaper hinterfragt die Materialen der Systeme, die innerhalb des Gebäudes und der Anlagen verwendet werden und ermittelt Schlüsselanwendungsgebiete für Kunststoffrohrleitungssysteme. Die Bündelung von Fachwissen über Thermoplaste seitens des Projektpartners GF Piping Systems mit dem Fachwissen über Batteriezellproduktion seitens Fraunhofer FFB hat zu neuen Erkenntnissen geführt.

Welche Anforderungen müssen Rohre, Fittings und Ventile in einer Batteriefabrik erfüllen?

Da die Bedingungen in der Zellfertigung an einigen Einsatzorten sehr spezifisch sind, hat die Fraunhofer FFB ihre interdisziplinären Kompetenzen zur Durchführung der Potenzialanalyse gebündelt. Dazu wurde eine Methodik des Technologiemanagements entwickelt, die auf die Anforderungen der Untersuchungsbereiche zugeschnitten ist. Vier Kriterien bilden die Basis, auf der Potenziale für Kunststoffrohrleitungssysteme im Vergleich zu Edelstahlrohren erforscht werden sollen – Umwelt, Kompatibilität, Markt und Wert. Umwelt bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die Prozessparameter, die einen Einfluss auf die Kunststoffbauteile nehmen könnten, wie z.B. Druck und Temperatur. Unter dem Kriterium der Kompatibilität wird die Verträglichkeit der chemischen Substanzen mit dem Rohrleitungsmaterial untersucht. Außerdem wird der Wert, den Thermoplaste dem jeweiligen Prozess hinzufügen könnten, ermittelt.

Zudem spielen neben dem Bedarf an Rohrleitungssystemen in einer Gigafactory ihr Einsatzgebiet, die Umweltbedingungen und die Eigenschaften der transportierten Stoffe eine wesentliche Rolle. Eine Betrachtung der einzelnen Prozessschritte zeigt folgende Hauptverwendungsgebiete auf: Potentielle Anwendungsgebiete für Verrohrungstechnik liegen nicht nur im Bereich der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) sondern auch besonders in der Rein- und Trockenraumtechnik sowie in einigen Prozessschritten von der Elektrodenfertigung bis hin zur Formierung.

Vor allem für den Mischprozess sind Kunststoffrohrleitungen interessant, da die Umwelt hier keine hohen Anforderungen an die Systeme stellt. Dank ihrer chemischen Beständigkeit und glatten Oberflächen sind sie für den Transport von granulatförmigen und flüssigen Rohstoffen sowie des gemischten Slurrys, die bei Metall zu Korrosion führen können, gut geeignet. Aber auch in Rein- und Trockenräumen können Kunststoffrohrleitungssysteme zur Senkung von Kosten und des CO2-Fußabdrucks beitragen. Die gesamte Prozesskette stellt je nach Prozessschritt unterschiedliche, aber spezifische Temperaturanforderungen, weshalb die Menge an Verrohrung für verschiedene Wärme- und Kältekreisläufe enorm hoch ist. Gerade in diesen Bereichen können Kunststoffrohre eine höhere Umweltfreundlichkeit herbeiführen.

Weitere Potenziale von Rohrleitungssystemen aus Kunststoff liegen in Gewicht, Lebensdauer, Recyclingmöglichkeiten, Montagezeit und Energieeffizienz. Inwiefern diese auch in einzelnen Bereichen der Batteriezellproduktion zu tragen kommen, wird in dem Whitepaper aufzeigt.