Modulare Automatisierung von Elektrolyseuren – Digitale Zwillinge, MTP und OPC UA

Der Kurs gibt eine praxisnahe Übersicht über modulare Automatisierungskonzepte für Elektrolyseure. Im Fokus stehen die Integration mittels Module Type Package (MTP) und OPC UA sowie deren Anwendung zur Realisierung von Plug-&-Produce-Konzepten. Anhand von Anwendungs- und Fallbeispielen wird gezeigt, wie sich Elektrolyseure und Elektrolyseuranlagen deutlich schneller und effizienter in Automatisierungssysteme integrieren lassen als mit klassischen Methoden.

Im Rahmen des H2Giga-Forschungsprojektes eModule wurden modulare Konzepte für den Betrieb und die Automatisierung von Elektrolyseuranlagen untersucht. Ziel dieser Arbeiten ist es, Elektrolyseure effizienter in industrielle Automatisierungs- und Energiesysteme zu integrieren und deren Engineering sowie Betrieb zu vereinfachen. Dabei werden unterschiedliche Ansätze und Facetten des Digitalen Zwillings betrachtet.

Ein Schwerpunkt liegt auf Informationsmodellen zur Beschreibung von Elektrolyseuren, der Simulation von Anfahrverhalten und optimierten Betriebsstrategien sowie dem Zusammenspiel mehrerer Elektrolyseure im Energienetz. Darüber hinaus wird die automatisierungstechnische Integration von Elektrolyseuren in übergeordnete Systeme wie Energie- oder Prozessleitsysteme behandelt.

Im Kurs wird insbesondere die auf Modularisierung basierende Integration mittels der herstellerunabhängigen Lösung Module Type Package (MTP) detailliert betrachtet. Ergänzend dazu wird das offene und plattformunabhängige Kommunikationsprotokoll OPC UA (Open Platform Communication Unified Architecture) vorgestellt, das ein großes Potenzial für die standardisierte Integration von Elektrolyseuren bietet.

Über das MTP-Konzept wird zusätzlich wertvolle Semantik zur Beschreibung des Elektrolyseurs beziehungsweise seines OPC-UA-Servers bereitgestellt, einschließlich Informationen zu Bedienbildern, verfügbaren Diensten und Alarmen. Zur domänenspezifischen Standardisierung zusätzlicher Informationen wird eine OPC UA Companion Specification für Elektrolyseure erarbeitet und im Kurs vorgestellt.

Durch die Kombination aus Modularisierung, MTP und OPC UA lässt sich ein Plug-&-Produce-Ansatz in der Automatisierung realisieren. Studien von ZVEI, VDI und NAMUR zeigen, dass dadurch eine deutlich reduzierte Time-to-Market, ein geringerer Engineeringaufwand sowie eine erhöhte Flexibilität erreicht werden können.