Das Innovationsbündnis

PUMAc-Fx steht für ein Innovationsbündnis aus Industrie & Forschung zum Aufbau ultraleichter Wasserstoff-Gasturbinen-Aggregate in Aachen (Power Units Made in Aachen - Fuel X).
Zentrale Vision

PUMAc-Fx steht für ein Innovationsbündnis aus Industrie & Forschung zum Aufbau ultraleichter Wasserstoff-Gasturbinen-Aggregate in Aachen (Power Units Made in Aachen – Fuel X). Im Schulterschluss zwischen Industrie und Forschung wird ein neues, klimafreundliches Antriebssystem geschaffen, welches modular aufgebaut, für Luftfahrtanwendungen,  z.B. in modernen Air Taxis,  genauso gut geeignet ist, wie zur stationären  Stromversorgung oder als Schiffsantrieb.

Die Firmen und Forschungsstellen der Region widmen sich praxisorientiert den zentralen technischen Fragestellungen und entwickeln neue Produkte, Verfahren oder Dienstleistungen, die der zukünftigen CO2-neutralen Mobilität und Energieversorgung dienen.

Wasserstoff-
technik
Wasserstoff-
technik

  • Sichere Speicherung (Hochdruck & Flüssigkeitsgebunden)
  • Präzise Volumenstromregelung (Hard- und Softwareseitig)
  • Material- und Beschichtungsauswahl (Lebensdauer der Komponenten)
  • Sichere und emissionsarme Verbrennung
  • Infrastruktur 
Elektrische Antriebssysteme
Elektrische Antriebs-
systeme
  • Hochleistungsdichte Stromgeneratoren (Power-to-Weight >12kW/kg) und Elektromotoren
  • Leichte, sichere Regel- und Steuerelemente H2E-Hybride
  • Effiziente, ressourcenschonende Steuerlogik für  H2E-Hybride
  • Agile Anpassung von Antriebsarchitekturen an Anforderungsprofile 
Mobilität der Zukunft
Mobilität
der
Zukunft
  • Vernetzter, individualisierter Personentransport
  • Drohnen und Flugtaxianwendungen
  • Schiffs- und Schwerlasttransport
  • Infrastruktur

Unsere Region bietet mit ihren agilen Unternehmen aus den Bereichen Kraftwerks-, Luftfahrt- und Wasserstofftechnik und den zwei hervorragenden technischen Hochschulen ein einzigartiges Umfeld, um innovative Lösungen für die „grünen“ Antriebssysteme der Zukunft zu entwickeln. PUMAc-Fx versteht sich als Leuchtturm in dieser Innovationslandschaft mit enormem Ausstrahlungspotential.

Die Entwicklungsarbeiten für die modularen PUMAc-Fx-Aggregate dienen dem Bündnis dabei auf fünf unterschiedlichen Ebenen:

  1. Virtuelle Demonstrator-Plattform zur produktorientierten Entwicklung und Erprobung neuentwickelter Simulations-, Auslegungs- und/oder Fertigungsprozesse
  2. Interaktionstreiber zur Bildung von Synergien zwischen Partnern und damit der Erhöhung des Angebotsspektrums von Unternehmen in der Region
  3. Innovationstreiber zur Erweiterung der Perspektive und Entwicklung neuer Produktideen oder Lösungsansätze (v.a. durch den Einblick in unterschiedliche Projekte/Themenfelder).
  4. Physisches Produkt (made in Aachen) zum Einsatz/Absatz neuentwickelter Verfahren, Dienstleistungen und Produkte
  5. Marketingdrehpunkt zur Erhöhung der Sichtbarkeit des Unternehmens/Instituts und zur Erleichterung des Markteintritts in neue Technologiefelder

PUMAc-Fx-Aggregate werden zu diesem Zweck sowohl virtuell als auch physisch entwickelt. Zur Systemdemonstration wird eine Modellbaugasturbine (13kWe, „PUMAc-S“) auf die Nutzung von Wasserstoff umgerüstet und soll als zentrale Antriebseinheit für eine vertikalstartfähige Transportdrohne der FH Aachen (Lehrgebiet Luftfahrzeugtechnik) dienen. Der Erstflug über dem Forschungsflugplatz Aachen-Merzbrück ist für Frühjahr 2024 geplant. Die besondere Herausforderung dieses Vorhabens liegt in der Vielzahl der Schnittstellen des Antriebssystems vom 700 bar H2-Druckspeichers über Druckminderer, Ventile, Steuereinheiten, Generator, Umrichter und Pufferbatterien bis zur Avionik und den Propellern der Drohne. Parallel wird das System im Kontext der „Liquid Organic Hydrogen Carrier“- Nutzung durch das FZ Jülich (IEK-11) demonstriert. Die Abwärme der Gasturbine lässt sich ideal für den Dehydrierungsprozess nutzen so dass  PUMAc und LOHC  sich perfekt ergänzen.

Infrastruktur

Durch die Nähe zum Rheinischen Braunkohlerevier hat die Region Aachen eine besondere Beziehung zu den Themen Bergbau und Maschinenbau (speziell Kraftwerkstechnik) – sie steht durch den Kohleausstieg jedoch auch vor großen Herausforderungen. Das Innovationsbündnis PUMAc-Fx ermöglicht es, das bestehende Fachwissen aufzugreifen und in die Realisierung neuer, klimafreundlicher Technologien und Produkte zu transferieren. Dabei werden Synergien zu den Themengebieten Luftfahrt und Wasserstofftechnologie genutzt, in denen sich die Region aktuell besonders stark aufstellt – z.B. über das Forschungszentrum Jülich GmbH (Helmholtzinstitut IEK-11) oder den Forschungsflugplatz Aachen-Merzbrück.

Beteiligung

Aufgrund der hohen Komplexität der PUMAc-Fx-Aggregate bedarf es eines Zusammenschlusses verschiedener fachlicher Kompetenzen. Aktuell vereint das Innovationsbündnis “PUMAc-Fx” 25 Partner aus Industrie und Forschung (inkl. assoziierter Partner). Dazu zählen neben dem großen Anteil an KMUs (14 Firmen) auch Institute und Labore der beiden großen technischen Bildungseinrichtungen in Aachen sowie eine international tätige Unternehmensberatung.

Werte und Wissen

Zur Vorbereitung auf moderne, globale Märkte festigt und erweitert das Innovationsbündnis „PUMAc-Fx“ vorhandene Fachkompetenzen in der Region und macht Synergien zwischen Industrie und Forschung besser nutzbar. Durch diese Verankerung zukünftiger Wertschöpfungsketten können neue Arbeitsplätze geschaffen und die Auswirkungen der Energiewende auf die Region positiv genutzt werden. Weiterhin wird aus dem Bündnisprojekt ein Entwicklungs- und Produktionscluster zur Herstellung der PUMAc-Fx-Aggregate, welches zur Ansiedlung weiterer Unternehmen aus den Bereichen Wasserstoff-, Luftfahrt- und Turbomaschinentechnik in der Region führen soll.

Innovation und Markt

Mit der Entwicklung von PUMAc-Fx-Aggregaten liefert das Bündnis einen innovativen Lösungsansatz zur Stromerzeugung, indem die verlässliche Basistechnologie der Gasturbine durch den Einsatz einer stickoxidarmen Wasserstoff-Verbrennungstechnik erweitert wird. Die Besonderheit der Aggregate liegt in der hohen Leistungsdichte und ihrer vielseitigen Nutzbarkeit über Technologiekombinationen (z.B. mit LOHC-, SOFC- oder ORC-Prozessen). PUMAc-Fx-Aggregate finden ein extrem breites Einsatzspektrum und liefern einen starken Beitrag zur Realisierung neuer und umweltfreundlicher Lösungen im Mobilitätssektor sowie für die dezentrale stationäre Stromversorgung. Durch die Bündnispartner werden darüber hinaus Schlüsseltechnologien in der Region auf- und ausgebaut, die weit über PUMAc-Fx-Aggregate hinaus Anwendung finden können, z.B. Schnelldrehende Generatoren oder Radialverdichter aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen.