Forskningsbasert innovasjon for energieffektivisering i industrien

Transkript

1 Forskningsbasert innovasjon for energieffektivisering i industrien Seniorforsker Grethe Tangen, SINTEF Energi Seminar om varmeeffektivisering 23. September

2 - Need a global energy technology revolution Energy efficiency and fuel switching: 58 % Source: IEA Energy Technology Perspectives

3 Oversikt Verdiskaping som motivasjon for energieffektivisering Helhetlig og langsiktig satsing innen energieffektivisering Forskning som kan gjøre en forskjell 3

4 Formål med forskningen Redusert spesifikk energibruk Utnytte overskuddsenergi Kompetansebygging Rekruttering Verdiskaping hos energibrukere og leverandørindustri 4

5 Industrien Norges ukjente fornybare energikilde Kostnadseffektivitet: Billigste tiltak først Kilde: Klimakur OLJE- OG ENERGIDEPARTEMENTET Det viktigste tiltaket for å gjøre noe med klimaendringene er smartere bruk av energi. Det er det mest miljøvennlige tiltaket og det er ofte økonomisk lønnsomt. Olje- og energiminister Terje Riis-Johansen, Energiuka 2010.

6 Økonomisk potensial - et tankeeksperiment 20% effektivisering av dagens energibruk innen 2020 ~ 16 TWh Omdisponeres til økt verdiskaping i industrien ~40 mrd kr økt verdiskaping pr år Dersom tilsvarende energimengde eksporteres som kraft ~2.4 mrd kr i økte årlige inntekter 6

7 Enovas Potensialstudie for energieffektivisering i norsk industri: 14 Betydelig potensial for energieffektivisering er identifisert TWh * TWh 6 12 TWh 10 TWh 4 Lønnsom redusert energibruk basert på eksisterende teknologi: 10.4 TWh (13 %) 2 0 Lønnsomt Lønnsomt med infrastruktur 5 TWh Ikke lønnsomt * Tilsvarer utslippsreduksjon 0,9 Mt CO2 (8,5 Mt CO2)

8 Ja Vi trenger en teknologirevolusjon for å utløse potensialet for energieffektivisering Industrien har vært og er svært opptatt av energieffektivisering Kraftkrevende industrier reduserte årlig energiintensitet med 1% ( ) kilde: Enova, 2009 Det er utfordringer: Høye krav til lønnsomhet (krav til kort tilbakebetalingstid) Vitenskaplige barrierer skal forseres Krevende for enkeltaktører å møte utfordringen alene Vi trenger et felles løft for å lykkes med innovasjon og verdiskaping i et slikt omfang 8

9 Hva skal vi forske på? 9

10 Definisjon av innovasjon - fra et forskningsperspektiv Innovasjon kan defineres som utvikling av ny kunnskap og/eller teknologi som bidrar til å skape økonomiske verdier innen en eller flere industrier/sektorer Innovasjonsorientert forskning skal legge til rette for fremtidig verdiskaping og dermed bidra til økt konkurransekraft for deltakende virksomheter og positive samfunnsmessige ringvirkninger

11 Hva skal vi forske på? Kilde: Enovas potensialstudie (2009) 11

12 Energi21 Innsatsgruppe for energieffektivisering Energi 21: Nasjonal strategi for energisektoren som omfatter forskning, utvikling og demonstrasjon (FoU-D) av ny teknologi for det 21århundre. Helhetlig, langsiktig industridrevet strategi som omfatter hele energisektoren. Aktørene samlet om et felles mål Forankre forskningstemaene hos industrien, med målsetning om økt verdiskaping gjennom teknologiutvikling. 12

13 Industry Energy Efficiency

14 Fakta Formålet med CREATIV er å demonstrere at det norske stasjonære energiforbruket i industrien og klimagassutslippene kan reduseres med 25% innen 2020 Utvikle ny kunnskap og innovativ teknologi for utnyttelse av overskuddsvarme samt effektive varme- og kuldeprosesser Utdanne spesialister innen energieffektivisering Formidle eksisterende og ny kunnskap til industri og akademia nasjonalt og internasjonalt KMB prosjekt støttet av Norges Forskningsråd og industripartnere Totalt budsjett 52 MNOK ( )

15 Forskningsplattform for energieffektivisering i industrien Potensial for energieffektivisering Store mengder overskuddsvarme Behov for varme og kulde Behov for strøm Potensial for mer effektiv energibruk Vitenskapelige utfordringer: Elektrisitetsproduksjon fra overskuddsvarme Innovative varmepumpe teknologier basert på CO 2 Optimal termisk prosessering Industriell ventilasjon Effektiv utnyttelse av lavtemperatur varme Anvendelsesområder Metallurgi Treforedling og papir Fiskeri og matproduksjon Supermarkeder Metoder: Teoretiske studier og analyser Modellering, simulering og optimalisering Eksperimenter i laboratoriene Bygging av prototyper Utprøving i industriens anlegg

16 Nøkkelen til suksess ITRI

17 Modell for forskningsbasert innovasjon Kommersialisering av teknologi og implementering av tiltak for energieffektivisering -> Redusert spesifikt energibruk og økt verdiskaping Bransjespesifikk kunnskap og teknologi Utvikling av bransjeoverskridende kunnskap og teknologi 17

18 Forskning som kan gjøre en forskjell 18

19 Strømproduksjon fra overskuddsvarme Utvikle lønnsomme og bærekraftige løsninger for kraftproduksjon basert på lavtemperatur varme øre/kwh ORMAT Dagens energi pris 100 C for væske 200 C for gass Varmekilde temperatur 20 % bedre virkningsgrad ved utnyttelse av overskuddsvarme med T < 200 C (100 C) Naturlige arbeidsmedier Utvikle og teste komponenter kritiske for ekspansjonsmaskiner Redusere kapitalkostnader ved å bidra til mer kompakte systemer Forbedret prosessintegrasjon og mer optimal design Etablere grunnlag for industrielle pilotanlegg som kan videreføres som spin-off prosjekter

20 Effektiv oppvarming og kjøling Energieffektive varme- og kuldesystemer knyttet til sluttbruk* Kjølesystemer og varmepumpesystemer med mindre energibruk og redusert utslipp av klimagasser Komponenter og systemer basert på naturlige kjølemedier Optimal systemintegrasjon og regulering Prototyper på komponenter Konsepter for Energieffektiv konservering og tørking som ivaretar produktkvalitet Energieffektiv kjøling og frysing Varme- og luftdistribusjon i rom og behovsstyrt ventilasjon Grunnleggende forskning på varme-massetransport i produkt og utstyr * 15 % av elektrisitetsproduksjonen i verden er brukt i varmepumpende systemer for kjøling/frysing, luftkondisjonering og varmepumper.

21 Optimal utnyttelse av termisk energi Energieffektiv utnyttelse av LT varme til industrielle formål Nye konsepter for produksjon av kulde og varme fra overskuddsvarme Hybridvarmepumper basert på ammoniakk/vann Ny kunnskap om fundamentale egenskaper for arbeidsmedier Oppdatert kunnskap om varme/kuldebehov i industrien Case studier med energianalyser av industriprosesser Nye løsninger for tilpasset bruk av overskuddsvarme innen ulike industriområder og i samspill mellom industriområder Utvikling av metoder for optimal energibruk Akkumulering av termisk energi Kuldeakkumulering i CO2 issørpe Lagring av varme i undergrunnen (fremtidig) Nært samarbeid med industribedriftene

22 Industriklynger: Energi- og miljøgevinst ved samlokalisering av industri El. Bedrift 1 Bedrift 2 El. Bedrift 3 El. 90 C Δt = 7 C El. Bedrift 4 El. Bedrift 5 El. Bedrift 6 60 C Δt = 7 C El. Bedrift 7 VP 25 C 15 C 10 C Dumping / lagring av energi 22

23 Utdanning og kompetansebygging Frembringe og formidle ny kunnskap og nye løsninger for effektivt sluttbruk av energi med lave utslipp av klimagasser og utdanne eksperter innen området til nytte for industri og akademia Utdanne PhD og postdoc kandidater innen relevante fagområder Engasjere masterstudenter til å utføre prosjekt- og masteroppgaver i samarbeid med forsknings- og industripartnere Arrangere forelesninger, kurs og seminarer Kommunisere resultater i ulike fora Økt bevissthetsnivå, kunnskapsnivå og grunnlag for rekruttering

24 Pågående, planlagte og fremtidige Spin-off aktiviteter EFFORT (KMB) - Petromaks CREATIV Lab SINTEF Energi investering Klynge for optimal energibruk (industriprosjekt, NHP) Anvendelse for energioptimal fiskeindustri (industriprosjekt og innovasjonsprosjekt) Anvendelse for energioptimalisering av supermarked (innovasjonsprosjekt) Anvendelse for lavenergi skolebygg (innovasjonsprosjekt) Flere aktuelle kompetansebyggende prosjekt og innovasjonsprosjekter Pilot og demonstrasjon av ny teknologi 24

25 Forskning, utvikling og demonstrasjon - elementer i innovasjonsprosessen Kunnskaps utveksling Kommersialisering av produkter og tjenester Eksempler: Kompressorer, varmevekslere, varmegjenvinnere, integrerte energiløsninger Storskala demonstrasjon Eksempel: Pilotanlegg, forbildeprosjekter Innovasjonsprosjekter Spin-offs fra FoU prosjekter. Eksempler: BIP, industriprosjekter FoU prosjekter KMB, EU prosjekter Eksempler: CREATIV, EFFORT Grunnleggende forskning Universiteter, institutter SINTEF 2010 Idegenerering Ideutvikling Testing og evaluering Implementering Kommersialisering

26 Oppsummering Stort verdiskapingspotensial ved å utnytte frigjort energi til økt norsk industriproduksjon Nødvendig med en strategisk langsiktig satsing innen forskning og utvikling der industri, forskningsmiljø og offentlige myndigheter jobber sammen for ny kunnskap, ny teknologi og rekruttering Forskning innen bransjeoverskridende teknologier danner felles plattform for kunnskapsutvikling - også innen bransjespesifikke teknologier - og vil gjøre en forskjell Energieffektivisering er bra uansett! 26

27 Energieffektivisering, energieffektivisering, energieffektivisering! Jo, vi er for dette! Seniorforsker Petter Nekså i samtale med Statsminister Jens Stoltenberg, Gløshaugen 8. september