Carbon2Chem – Exponat zur Präsentation des Projektes
- April 21, 2022
Das Verbundprojekt Carbon2Chem, ein gemeinsames Vorhaben vom Fraunhofer Institut UMSICHT, der thyssenkrupp AG und dem Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion (MPI-CEC), will Prozessgase der Industrie, beispielsweise die Hüttengase (CO, CO2, ..) der Stahlproduktion, als wertvolle Kohlenstoffquelle für die chemische Industrie erschließen.
Exergia wurden vom MPI-CEC in Mülheim beauftragt, ein Konzept zur öffentlichkeitswirksamen Präsentation des Projekts anhand eines Demonstrationsmodells zu erstellen und dieses als Exponat zu realisieren. Das Funktions- bzw. Anschauungsmodell soll die Umwandlung von CO2 und grünem Wasserstoff in ein chemisches Produkt (Methanol oder Ethanol) und dessen anschließende Weiterverwendung als Kraftstoff und chemischer Grundstoff zeigen.
Konzeption des Präsentationsmodells Carbon2Chem
Carbon2Chem - Prozesskomponenten
- CO2 Quelle / Hochofen
- Gasaufbereitung
- Solarzelle (Erneuerbare Energie)
- Windrad (Erneuerbare Energie)
- Elektrolyseur
- Methanol-Synthese
- Chemischer Grundstoff
- Kraftstoff
Carbon2Chem - Prozessabläufe
Als Entscheidungsgrundlage für mögliche Aufbauten dienten CAD-Modelle einer Tisch- und zweier Sockel-Varianten.
In Absprache mit dem Auftraggeber fiel schließlich die Entscheidung, das Exponat in der Sockel-Variante B zu realisieren.
Die ursprüngliche Idee, die Prozessabbildung über ein miniaturisiertes, chemisches Funktionsmodell zu realisieren, wurde sowohl wegen der zu erwartenden Komplexität des Aufbaus als auch unter praktischen Erwägungen hinsichtlich Wartung und Sicherheitsanforderungen fallen gelassen. Alternativ wurde ein Konzept entwickelt, das die Komponenten als stilisierte, geometrische Miniaturmodelle realisiert und deren Aktivierung und die entsprechenden Energie- und Stoffströme durch animierte LED-Leuchtmuster abbildet.
Durch Integration eines Tablets mit einer entsprechend zu entwickelten App kann in verschiedenen Modi sowohl eine automatisierte Licht-Choreografie des gesamten Prozessablaufs als auch die Aktivierung der Einzelkomponenten angesteuert werden. Des Weiteren liefert die App bebilderte Hintergrundinformation zum gesamten Projekt, den Komponenten und dem Prozessablauf.
Präsentationsplatte mit den Komponenten-Modellen und Leuchtschildern
Bau des Präsentationsmodells Carbon2Chem
Spezifikation
- Dimension 1500mm | 1000mm | 800mm
- Theke aus MDF weiß und schwarz lackiert
- Indirekte Beleuchtung unter der Tischkante und der Unterkante des Korpus
- Abdeckhaube Acrylglas
- Komponenten und Leuchtschilder 3D-Druck Nylon, schwarz
- Lichtanimation mittels Arduino Nano BLE und 300 LEDs
- 15 Zoll Android Tablet
- Kommunikation Tablet – Arduino über Bluetooth BLE
- Firmware (C++) für Arduino zur Ansteuerung der LEDs, Erzeugung von animierten Leuchtmustern und Bluetooth-Kommunikation
- Carbon2Chem-App (MIT App Inventor) zur Anzeige von Projekt-Information und Einschalten der Lichtanimation
Carbon2Chem - Elektronik Boards
Tablet mit Carbon2Chem-App
Prozessanimation
Nach dem Einschalten des Präsentations-Modell startet die Carbon2Chem-App auf dem Tablet automatisch im Modus der Prozessanimation. Dabei werden durch sukzessive Aktivierung entsprechender Leuchtmustern (Blinken und Verschieben von farbigen LED-Sequenzen) die Stoff und Energie-Ströme von der CO2- und Wasserstoff-Quelle, über die Methanol-Synthese bis zu den Endprodukten Kraftstoff und Grundstoff für die Industrie visualisiert.
Komponentenanimation
Die Komponentenanimation dient zur Erläuterung und Bereitstellung von Hintergrund-Information zu den einzelnen Komponenten und ablaufenden Prozessen mittels angezeigter Grafiken und Texte. In der Grafik „Prozessübersicht“ werden alle Komponenten sowie die relevanten Stoff- und Energieströme angezeigt.
Nach Anwahl einer Komponente wird eine neuer Screen geöffnet, der weitere Information zur dieser Komponente liefert (Informationsseiten). Gleichzeitig wird die entsprechende Komponente auf der Präsentations-Platte mit ihrem spezifischen Leuchtmuster aktiviert.
Die Informationsseiten
