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Minister Pinkwart: Mit dem Spitzencluster Industrielle Innovationen setzen wir auf die starke innovative Industrie in der Metropolregion Ruhr

Nordrhein-Westfalen fördert neue Innovationsplattform im Rahmen der Ruhr-Konferenz mit 15 Millionen Euro.

Wie kann sich die Metropolregion Ruhr im weltweiten Wettbewerb um neue Technologien positionieren und die Modernisierung der Industrie in Zeiten der Digitalisierung und des beschleunigten Klimaschutzes vorantreiben? Antworten darauf erarbeitet seit heute das „Spitzencluster Industrielle Innovationen“ (kurz SPIN), mit dem ein erstes großes Projekt der Ruhr-Konferenz zur Gestaltung des Strukturwandels im Ruhrgebiet umgesetzt wird.

Initiatoren und Gründungsmitglieder sind Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe, RWE Generation, Siemens, STEAG, thyssenkrupp, Fraunhofer, ruhr:HUB, EWG - Essener Wirtschaftsförderungsgesellschaft sowie Zenit. Zu den ersten Pilotprojekten zählen die Entwicklung eines Hochspannungsbatteriespeichers sowie der Einsatz von künstlicher Intelligenz und Spracherkennungssoftware in der Anlagenüberwachung. Das Wirtschaftsministerium fördert die neue Plattform im ersten Jahr mit 15 Millionen Euro. Anschließend orientiert sich die Fördersumme am Bedarf weiterer Projekte.

Innovationsminister Prof. Dr. Andreas Pinkwart sagte bei der Vorstellung des Spitzenclusters mit den Gründungsmitgliedern in Düsseldorf: „Nirgendwo in Europa ist die Dichte an internationalen Großkonzernen, weltweit führenden Mittelständlern und Forschungseinrichtungen so hoch wie in der Metropolregion Ruhr. Sie bietet daher ideale Voraussetzungen, eine Spitzenposition für klimafreundliche und wettbewerbsfähige Zukunftstechnologien einzunehmen. Mit der Unterstützung von SPIN nehmen wir als Landesregierung unsere Verantwortung ernst, die Unternehmen bei ihrer Transformation und den Wandel in der Chancenregion Ruhr zu unterstützen. Gemeinsam mit unseren Partnern machen wir hier die Ruhr-Konferenz als Motor für Innovation greifbar. “

Das Ruhrgebiet zeichnet sich durch eine vielseitige Wirtschaftslandschaft aus: Die traditionell starken Industriezweige Energie, Stahl und Chemie ergänzen zukunftsweisende Wirtschaftssektoren, etwa die Biotechnologie. Hinzu kommt eine rasant wachsende Start-up-Szene, die knapp Dreiviertel ihres Umsatzes im Geschäftskunden-Bereich macht – ein Wert, der klar über dem Bundesdurchschnitt liegt.

„Die außergewöhnliche Nähe von entwicklungsstarken Unternehmen und der regionenspezifische Mix komplementärer Branchen bergen große Innovationschancen. Das nun unter dem Motto ‘Zukunft gemeinsam denken’ gestartete Spitzencluster bündelt diese Potenziale, um Innovationen zu beschleunigen, die Transformation der Industrie und des Energiesystems voranzutreiben und den industriellen Kern sowie Wertschöpfung und Arbeitsplätze im Ruhrgebiet zu stärken“, so Pinkwart.

Neben den Gründungsmitgliedern aus den Branchen Anlagenbau, Energiewirtschaft, Metall und Hochtechnologie sowie den Forschungspartnern sind kleine und mittlere Unternehmen sowie Start-ups aus der Region eingebunden. In zunächst sechs projektbezogenen Kooperationen entwickeln die Initiatoren sektorübergreifende Lösungen in den Bereichen Power-to-X-Technologien, thermische Speicher, KI-basiertes Anlagenmonitoring, Internet of Things (IoT), maschinelles Lernen und Natural Language Processing (NLP). Dadurch treiben sie auch die industrielle Digitalisierung weiter gemeinsam voran. Allen Vorhaben vorangestellt ist das Ziel, schnell in die Testphase zu gelangen. Der Vorteil für die beteiligten Unternehmen: Benötigtes Know-how lässt sich ganz gezielt einbinden, während sich Entwicklungsrisiken und die Kosten des Markthochlaufs auf mehreren Schultern verteilen.
 
Initiatoren wollen Mitgliederzahl in fünf Jahren verdreifachen
Insgesamt soll die Metropolregion Ruhr durch die Entwicklung und internationale Vermarktung industrieller Innovationen auch einen Beitrag zur Einhaltung des Pariser Klimaabkommens leisten und den Innovationsstandort Deutschland stärken. Die Lösungen sollen schnell implementiert, erprobt und dann in die Welt exportiert werden.

„Wir wollen wissenschaftliche Erkenntnisse sehr schnell in die Anwendung bringen. Schon in den ersten Pilotprojekten ist der Innovationsgeist spürbar. Das motiviert, und wir freuen uns auf weitere Organisationen, die unsere Arbeit mit wertvollem Wissen aus verschiedenen Disziplinen bereichern“, sagt SPIN-Partner Prof. Dr.-Ing. Görge Deerberg, stellvertretender Institutsleiter am Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT.

„In einer Zeit, in der Entwicklungsgeschwindigkeiten wie nie zuvor über den Erfolg industrieller Innovationen entscheiden, sehen wir große Chancen in dieser neuen Art der Kollaboration“, sagt Oliver Weimann, Geschäftsführer ruhr:HUB und Partner des Clusters. „Wir freuen uns, dass sich bereits so viele Unternehmen und Forschungsinstitutionen dem Spitzencluster angeschlossen haben. Nur so kann man Zukunft gemeinsam denken. Das gilt auch für Start-ups, die wir herzlich einladen, Teil des Spitzenclusters zu werden.“

Das Spitzencluster Industrielle Innovationen soll beständig wachsen. Ziel ist es, die Anzahl der teilnehmenden Unternehmen, Start-ups und Forschungspartner binnen fünf Jahren zu verdreifachen.

Das SPIN ist eines von 74 Projekten der Ruhr-Konferenz der Landesregierung, um das Ruhrgebiet als wirtschaftlich starke und lebenswerte Zukunftsregion weiterzuentwickeln. Weitere Informationen zur Ruhr-Konferenz: www.ruhr-konferenz.nrw

Die Projekte der Startphase im Überblick

DIANE – Digitalisierung als Motor für cross-industrielle Netzwerke:
Ab 2020 werden immer mehr Biogasanlagen das Ende ihrer 20-jährigen Förderphase durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) erreichen. Um diese Anlagen weiterhin wirtschaftlich zu betreiben, sind neue technologische Konzepte und Geschäftsmodelle gefragt. Das Potenzial derartiger Ansätze untersuchen die Projektpartner auf dem Gelände der Bioenergie Lembeck GmbH in Hünxe. Am Beispiel einer Versuchsanlage testen sie den Einsatz von alternativen Biogassubstraten, darunter zum Bespiel Hühnertrockenkot aus den Niederlanden, dessen Nutzung vergütet wird. Untersucht wird auch, wie sich aus Biogas mithilfe einer benachbarten PV-Anlage und einem Elektrolyseur nachhaltig erzeugtes Erdgas sowie chemische Grundstoffe gewinnen lassen. Die Unternehmen im umliegenden Gewerbegebiet könnten so mit wichtigen Rohstoffen versorgt werden. Voraussetzung dafür ist die vollständige Digitalisierung der Wertschöpfungskette, um beispielsweise Wetterdaten, Marktentwicklungen oder Verbrauchsprofile zu prognostizieren und in den Betrieb der Anlage einzubeziehen. Die Digitalisierung wird in diesem Modell zum Motor eines unternehmens- und sektorübergreifenden
Geschäftsmodells.
 
Digitales Service Center (DSC):
Die Projektpartner entwickeln eine cloudbasierte Plattform, die auf Basis von Betriebsdaten Informationen über den Zustand einer Energieerzeugungsanlage und ihrer Komponenten zur Verfügung stellt. Diese Informationen helfen dem Betreiber, die Anlage energieeffizienter zu betreiben und den optimalen Zeitpunkt für Wartungsmaßnahmen zu bestimmen. Die zu entwickelnde Software nutzt fortschrittliche Methoden der künstlichen Intelligenz, zum Beispiel Informed Machine Learning, Bayes-Netze, state-of-the-art-Wissensrepräsentation und Deep Learning. Damit wird es möglich, entstehende Störungen im Anlagenbetrieb frühzeitig zu erkennen und qualifizierte Hinweise für Maßnahmen zu geben. Es werden Geschäftsmodelle entwickelt, mit denen diese Software als Digitales Service Center in der Cloud angeboten werden kann.
 
FIT4ECHANGE:
Für Stromnetzbetreiber ist es zukünftig wichtig zu wissen, zu welchen Zeiten besonders viel Energie abgerufen wird – insbesondere, da sich das Nutzerverhalten durch strombetriebene Wärmepumpen, den Betrieb von Blockheizkraftwerken und künftig auch durch die Elektromobilität verändert. Die Projektpartner entwickeln deshalb eine Lösung zur Digitalisierung des Niederspannungsverteilnetzes. Dazu nutzen sie einerseits die vorhandene Netzwerk-Infrastruktur für IoT-Anwendungen und entwickeln andererseits eine intelligente Sensorik, die auf den speziellen Informationsbedarf von Verteilnetzbetreibern ausgerichtet ist.
 
Industrial Internet of Things (IIoT)/toii:
Der Schlüssel zur vollständigen Digitalisierung der Produktion sind wertbringende IIoT-Anwendungen in den Produktionsprozessen industrieller Unternehmen. Mithilfe des „Industrial Internet of Things“ werden dabei nicht mehr nur einzelne Prozessschritte, sondern gesamte Wertscho?pfungsketten miteinander verbunden und automatisiert. Innovative IIoT-Lo?sungen – wie die von thyssenkrupp entwickelte Plattform toii – haben das Potenzial, auch an bestehenden Produktionsstandorten und in heterogenen Produktionslandschaften die Integration von Produktionsketten zu beschleunigen und damit Prozessinnovationen direkt und kostengünstig zu implementieren. Im Rahmen des Projekts soll sie daher zu einer universell nutzbaren Lösung für den Mittelstand weiterentwickelt werden. Dies geschieht anhand von konkreten Aufgabenstellungen: Die Projektpartner untersuchen beispielsweise, wie sich industrielle Anlagen und Produktionsketten bei schlechter Netzwerkinfrastruktur mithilfe der 5G-Technologie anbinden lassen. In einem weiteren Projekt entwickeln die Partner flexible Standards zur universellen Anbindung von Maschinen und Anlagen.
 
KV-BATT-TECH:
Batterie-Energie-Speicher-Systeme (BESS) werden überall dort benötigt, wo in elektrischen Energiesystemen ein momentanes Ungleichgewicht zwischen erzeugter und verbrauchter elektrischer Leistung besteht. In mobilen Anwendungen, wie Zügen oder Schiffen, kommen BESS beispielsweise zunehmend autark oder in Kombination mit anderen Energiequellen im Antrieb zum Einsatz. Ziel des Projekts ist es, die Nachteile aktueller BESS durch den Einsatz einer neu entwickelten Technologie auszugleichen. Der so entstehende Hochspannungsbatteriespeicher verfügt über eine Systemspannung von 5.000 Volt, ist im Aufbau besonders kompakt und lässt sich mithilfe eines intelligenten Wartungskonzepts laufend kontrollieren. Als Teil eines hybriden Kraftwerks und im Zusammenspiel mit einer Gasturbine ermöglicht ein solcher Speicher zum Beispiel eine sofortige Netzeinspeisung beim Kaltstart von Turbinen und reduziert die zyklischen Belastungen von Turbosatz-Komponenten. Dank reduzierter Wartungsintervalle und höherer Effizienz leistet KV-BATT einen wesentlichen Beitrag zur CO2-Einsparung und optimiert die Betriebskosten.
 
P2X Herne:
Je höher der Anteil an erneuerbaren Energien im Strom- und Wärmemix, desto wichtiger wird es, überschüssigen Strom effizient und kostengünstig zwischenzuspeichern. Auf dem Gelände des Heizkraftwerks Herne soll deshalb eine offene Versuchsplattform zur Entwicklung von Power-2-X-Technologien entstehen. Als Power-2-X werden Technologien bezeichnet, die Strom entweder speichern oder ihn für andere Prozesse nutzbar machen. Dafür führen die Projektpartner in Herne überschüssigen Strom, CO2 aus der Kraftwerksanlage sowie Wasser einem kontinuierlichen Reaktor mit Gasdiffusionselektrode zu. Gasdiffusionselektroden erlauben hohe CO2-Konzentrationen am Katalysator und somit hohe Umsatzraten. Durch Änderungen von Prozessparametern wie Druck, Temperatur oder Stromdichte und insbesondere der Wahl des Katalysators lässt sich das Ergebnis beeinflussen: So kann der Power-2-X-Reaktor unter anderem Synthesegase mit unterschiedlichen H2/CO-Verhältnissen für die Herstellung von synthetischen Treibstoffen oder Grundstoffen für die chemische Industrie zur Verfügung stellen.v

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