Forskning for en renere framtid Fornybar energi-revolusjonen. Arne Bredesen NTNUs Tematiske Satsingsområde på Energi

Transkript

1 Forskning for en renere framtid Fornybar energi-revolusjonen Arne Bredesen NTNUs Tematiske Satsingsområde på Energi 1

2 Disposisjon Globale utfordringer NTNU-SINTEFs aktivitet på området ENERGI21 Ny nasjonal satsning Forskningssenter for Miljøvennlig Energi En ny energirevolusjon (den tredje) Hvor er vi om 20 år? 2

3 Energi dreier seg ikke bare om penger og økonomisk vekst Energi er livsviktig for menneskene på jorden 3

4 Energi og Petroleum-Ressurser og miljø Utfordringen Teknologi - Samfunn Primær energi Energisystem Miljøbelastning Energitjenester Menneskelige behov 4

5 Baner for å stabilisere nivået på drivhusgasser i området 450 til 550 ppm CO 2 e Kilde: Stern Report,

6 Den globale utfordring Energi trenges for å dekke grunnleggende menneskelige behov, så som MAT, hus klær, transport, helse og rekreasjon, kort og godt det du og jeg trenger for å leve et godt liv på denne planeten Vi vet at vi ved slutten av dette århundrede må ha klart å redusere utslipp av klimagasser dramatisk I samme tidsperiode vil det komme flere milliarder nye middagsgjester til det globale middagsbord. Hvordan vi skal klare å skaffe NOK energi og REN energi slik at vi kan skape et fredelig og bærekraftig samfunn der alle har det godt, er den største utfordring menneskeheten står overfor i dette århundre Det er et enormt behov for NYE LØSNINGER!! 6

7 Source: IEA World Energy Besøk Mittnordenkomiteen, Outlook 2009 NTNU, 18. mars

8 ENORMT BEHOV FOR HELT NYE LØSNINGER!! 8

9 NTNU - SINTEF Medarbeidere NTNU SINTEF Studenter Økonomi NTNU 3,5 mia NOK SINTEF 1,6 mia NOK INNOVASJONSTEAM AV STOR STRATEGISK BETYDNING FOR DET NORSKE SAMFUNNET 9

10 Energirelatert forskning og utdanning ved NTNU-SINTEF Nesten 1000 mennesker arbeider for å bringe fram nye kunnskaper og løsninger som samfunnet trenger for å kunne skape en bærekraftig framtid. Denne familien inkluderer 170 professorer og mer enn 300 doktorstudenter og postdocs Vi arbeider i hele teknilogikjeden fra kilde til sluttbruker Vi kombinerer også teknlogi, samfunn og humaniora Våre hovedsponsorer er Kunnskapsdepartementet, Norges forskningsråd (Renergi, Petromaks. GassMaks, NanoMat), EUs rammeprogram, Næringslivets Idéfond og industrielle partnere Den nye kunnskapen er tilgjengelig BÅDE for oppdragsforskning for å løse industrielle oppgaver knyttet til innovasjon OG for utdanning av kandidater som kan bruke de nye kunnskapene til å løse problemer I samfunn og næringsliv Således utdanner vi mer enn nye 250 kandidater til Energi-Norge hvert år 10

11 Laboratorier i verdensklasse 11

12 Bidrag til nye løsninger Statoils utbygging av Snøhvit-feltet => Flerfase- og LNG-teknologi Hydros utbygging av Ormen Lange-feltet => Flerfase Rolls-Royce gassmotorer produsert i Bergen (Bergen Diesel) Statoils CO2-injeksjonsprosjekt på Sleipner-feltet Utnyttelse av CO2 som naturlig arbeidsmedium i varmepumper og kuldeanlegg (Norsk Hydro Shecco - DENSO) Hydros MTO-prosess og Statoils GTL-prosess Energos - avansert ren forbrenningsteknologi Avfall => energi ScanWafers produksjon av solcelle silisium For å bli enda nyttigere for samfunnet har vi gått sammen i en ny lagspillsorientert organisasjon med felles overordnede mål og strategier 12

13 ENERGI OG PETROLEUM Ressurser og Miljø Organisasjon STRATEGISK RÅD LEDELSE SENTERE Strategiske initiativer Assossierte aktiviteter SENTER FOR ENERGI OG SAMFUNN PETROLEUMS- SENTER FOR BEDRE RESSURS- UTNYTTELSE NTNU-SINTEF GASSTEKNISK SENTER NTNU- SINTEF SENTER FOR FORNYBAR ENERGI NTNU- SINTEF- IFE SENTER FOR ELEKTRISK ENERGI OG ENERGI- SYSTEMER NTNU- SINTEF SENTER FOR BÆRE- KRAFTIGE BYGNINGER NTNU- SINTEF Hydrogen CO2-handtering Studieprogrammer Industriell økologi Grønn Innovasjon 13

14 Samspillende institutter Fakultet for Ingeniørvitenskap og Teknologi Institutt for energi og prosessteknikk Institutt for petroleumsteknologi og anvendt geofysikk Institutt for marin teknikk Institutt for geologi og bergteknikk Institutt for bygg, anlegg og transport Program for industriell økologi Fakultet for Naturvitenskap og teknologi Institutt for kjemi Institutt for kjemisk prosessteknologi Institutt for materialteknologi Fakultet for Informasjonsteknologi, Matematikk og Elektroteknikk Institutt for elkraftteknikk Institutt for teknisk kybernetikk Fakultet for Arkitektur og Billedkunst Institutt for Byggekunst, historie og teknologi Det Historisk-Filosofiske Fakultet Institutt for tverrfaglige kulturstudier Fakultet for Samfinnsvitenskap og Teknologiledelse Institutt for sosiologi og statsvitenskap 14

15 Vår misjon: TILSTREKKELIG OG REN ENERGI FOR ET BÆREKRAFTIG OG FREDELIG SAMFUNN 15

16 KLIMAFORLIKET Europas fremste energi- og miljønasjon 16

17 Strategiens anbefalinger: faglig spissede satsingsområder Energi21 Fornybar kraft; vann, vind sol Energisystemer Energieffektivisering CCS CO2 nøytral varme og kjøling Rammer og samfunnsanalyse 17

18 Forskningssenter for Miljøvennlig Energi (FME) The Research Centre on Zero Emission Buildings NTNU Research Centre for Offshore Wind Technology SINTEF Energiforskning Norwegian Centre for Offshore Wind Energy (NORCOWE) - CMR Centre for Environmental Design of Renewable Energy SINTEF Energiforskning The Norwegian Research Centre for Solar Cell Technology IFE Bioenergy Innovation Centre UMB SUbsurface CO2 storage Critical Elements and Superior Strategy (SUCCESS) - CMR BIGCCS Centre International CCS Research Centre SINTEF Energiforskning Hvert senter har et totalbudsjett på ca 300 millioner NOK over 8 år, (25 % fra næringsliv). Tett samarbeid næringsliv><forskning><utdanning. 175 nye PhD og PostDoc Starter opp i disse dager!!! 18

19 Innsatsen skal legge grunnlaget for å gjennomføre en ny energirevolusjon sammen.. 19

20 Norge en energinasjon. 3 generasjoner energiutvikling: Vannkraft, Petroleum, Fornybar 20

21 Vannkraftlaboratoriet 21

22 Multiphase flow transport R&D since 1980 SINTEF & IFE Troll platform and multiphase flowline to shore SINTEF s multiphase flow facility at Tiller Troll Gass R&D/OLGA has reduced: - investments by ~100 Million USD - annual operating costs by an equal amount 22

23 Ormen Lange, concept selected 2002 Storegga Slide Edge -250m Nyhamna Langeled to UK Control Umbilicals and MEG Lines UK Template A Template B -850m 2 x 30 Import Pipelines 2 x 6⅝ MEG Lines 2 x Umbilicals 1 x 6⅝ Infield MEG Lines 1 x Infield Umbilical (ca. 120 km) (ca. 120 km) (ca. 120 km) (ca. 3 km) (ca. 3 km) 1 x 42 Export Pipeline (ca km) 23

24 Hammerfest LNG plant - Melkøya Utility systems Offshore/ pipeline support systems LNG, Condensate and LPG storage tanks Power and heat generation Gas processing and liquefaction Slug catcher 24

25 Multiphase flow Full subsea field/ remote operation Environmental technology LNG technology 25

26 Alt det vi har vært med på å få til, har skjedd i tett samarbeid med industri som vil noe 26

27 Forskningssenter for Miljøvennlig Energi (FME) Industrielle partnere The Research Centre on Zero Emission Buildings 12 Norwegian Research Centre for Offshore Wind Technology 17 Norwegian Centre for Offshore Wind Energy (NORCOWE) Centre for Environmental Design of Renewable Energy 9 The Norwegian Research Centre for Solar Cell Technology 9 Bioenergy Innovation Centre - 23 SUbsurface CO2 storage Critical Elements and Superior Strategy (SUCCESS) - CMR BIGCCS Centre International CCS Research Centre 12 27

28 125 TWh/year wind generation Floating offshore wind turbines a sustainable energy future Source - Map: Hydro The gas in Ormen Lange can generate 125 TWh/year for 20 years Wind turbines can generate the same amount or more Forever! Norway is uniquely positioned to develop the technology. Large scale commercial use of floating offshore wind turbines is viable by year The market is global. 28

29 29

30 Forskningssenter for Miljøvennlig Energi (FME) The Research Centre on Zero Emission Buildings NTNU Research Centre for Offshore Wind Technology SINTEF Energiforskning Norwegian Centre for Offshore Wind Energy (NORCOWE) - CMR Centre for Environmental Design of Renewable Energy SINTEF Energiforskning The Norwegian Research Centre for Solar Cell Technology IFE Bioenergy Innovation Centre UMB SUbsurface CO2 storage Critical Elements and Superior Strategy (SUCCESS) - CMR BIGCCS Centre International CCS Research Centre SINTEF Energiforskning Hvert senter har et totalbudsjett på ca 300 millioner NOK over 8 år, (25 % fra næringsliv). Tett samarbeid næringsliv><forskning><utdanning. 175 nye PhD og PostDoc Starter opp i disse dager!!! 30

31 Hvor kommer vi til å være år fra nå? Mer miljøvennlig energi Ny industri Nye arbeidsplasser Basis for framtidig velferd 31

32 Behov for samfunnsvitenskapelige og tverrfaglige løsninger på fremtidens energi- og miljøutfordringer 32

33 Hvor vi er om 20 år kommer faktisk i stor grad til å avhenge av de som er studenter i dag! Det er de som kommer til å klare den jobben!! Vi ønsker dem lykke til!!! Hjertelig takk for oppmerksomheten!!!! 33

34 34

35 CenBio 35

36 Biomass resources in Norway TWh/year Source: Handlingsplan for biomassesatsningen innenfor jordbruksavtalen November

37 R&D partners in CenBio Centre lead Host Trondheim R&D Ås 37

38 Industry partners Bioresources Avfall Norge Norges skogeierforbund Norges bondelag Technology Cambi Energos Jøtul BioNordic Granit Kleber Other Norsk protein Energy Afval Energie Bedrijft Agder Energi Akershus Energi EGE Oslo Hafslund Trondheim Energi/Statkraft Nord-Trøndelag Energi Norske Skog Xynergo Vattenfall Nordic Heat 38

39 International cooperation University of Minnesota (USA ) Stanford University (USA ) US Forest Service (USA) Finnish Forest Research Institute (FIN) Chalmers University of Technology (S) Åbo Akademi University (FIN) Technical University of Denmark (DK) University of Copenhagen (DK) Vienna University of Technology (A) Technical University Bergakademie Freiberg (D) 39

40 Work breakdown structure in CenBio 40

41 The Research Centre on Zero Emission Buildings Within the Centres for Environment-friendly Energy Research (CEER) scheme, NTNU and SINTEF have been awarded a centre on Zero Emission Buildings (ZEB). 41

42 Global carbon emissions Globally, the building sector has the greatest potential for GHG reduction at the lowest cost. The figure shows economic potential for yearly reductions costing less than 100 US$ per tonn CO 2 -eq. Source: IPCC: Mitigation of Climate Change 42

43 The ZEB consortium NTNU (The Norwegian University of Science and Technology). NTNU departments will be Dept. of Architectural Design, History and Technology (host institution), Dept. of Civil and Transport Engineering, Dept. of Interdisciplinary Studies of Culture and Dept. of Energy and Process Engineering. SINTEF (largest research institute in Scandinavia). The main SINTEF units participating in the Centre will be SINTEF Building and Infrastructure, SINTEF Materials and Chemistry, and SINTEF Energy Research Skanska (large building contractor and developer) maxit (building products producer/supplier) Isola (building products producer/supplier) Glava (producer of insulation materials) Protan (manufacturer of building materials) Hydro Aluminium (producer of aluminium products and solar systems) YIT (technical installations contractor) Multiconsult (consulting company) Brødrene Dahl (HVAC equipment supplier) Snøhetta (architect) Bybo (housing developer) Forsvarsbygg (state property developer/owner) Statsbygg (state property developer/owner) Husbanken (state housing bank) Byggenæringens landsforbund (federation of construction industries) Norsk Teknologi (federation of companies within the technical and technological sector) Statens bygetekniske etat (National Office of Building Technology and Administration) 43

44 The ZEB Research Activities The Centre will focus its work in five areas that interact and influence each other: WP1: Advanced material technologies WP2: Climate adapted, low energy envelope technologies WP3: Energy supply systems and services WP4: Use, operation, and implementation WP5: Concepts and strategies for ZEBs 44

45 WP1 - Advanced Material Technologies Main goal: development of new and innovative materials and solutions, as well as improvements of the current state-of-the-art technologies Topics: Materials with better static performance Materials with adaptive properties Materials with controllable properties Energy producing materials/solutions New concepts (materials/solutions) Usability of materials/solutions in buildings Robustness of materials/solutions in buildings 45

46 The challenge Compensate for emissions from the production of materials and construction by producing more energy (from renewable sources!) than the building uses during its operation. NFE-T: Renewable energy for thermal needs Source: Tor Helge Dokka, SINTEF 46

47 Senter for studier av Studier og beslutningsstøtte som fremmer et nytt og bærekraftig energisystem bærekraftig energi CenSES skal forbedre beslutningsunderlaget for framtidens energistrategi, både på bruker- og systemnivå, for beslutningstakere i både industri og det offentlige

48 CenSES Grenseflaten klima, energi og samfunn De globale klimautfordringene løses i skjæringspunktet mellom klima- og energiforskning. Energiverdikjeder må sees i sammenheng med bærekraftig ressursforvaltning og velferd. Energisektoren er avhengig av kommersialisering av ny teknologi og virkemiddel for å få til innovasjon. For å få til dette må vi se energi, klima, miljø og næringspolitikk i sammenheng

49 CenSES Samfunnsfaglig energiforskning Fokus på nasjonale, regionale og globale behov i stedet for enkeltorganisasjoners, bedrifters eller bransjers særinteresser Synergi mellom ulike energibærere, produksjonsteknologier og rådende rammevilkår Større forståelse for de begrensninger og muligheter som ligger i å videreutvikle dagens energisystem med fokus på hvordan dette påvirker velferd og verdiskaping Fremme forskning på hvordan aksept av teknologi og holdninger hos brukere påvirker investeringer og endring Tyngde og kompetanse til å belyse faktagrunnlaget for sentrale politiske beslutninger og være en aktør i samfunnsdebatten Samlet samfunnsfaglig miljø for helhetlige analyser, heller en fragementerte svar på deler av spørsmålet 49 49

50 Vår energiframtid samfunnet i endring Storeksportør av grønn energi gjennom teknologisk kompetanse, elektrisitet og energikrevende produkt Men hvordan prioriterer vi og hva gir verdiskaping? Ledende internasjonalt i bærekraftig energiteknologi og evnen til å ta denne i bruk globalt Men vi trenger kompetanse på internasjonalisering, kommersialisering og innovasjon! Gjennom optimal miks av energieffektivisering, holdningsendringer og bærekraftig teknologi kan Norge bli et grønt samfunn Men hvordan skal vi raskest mulig komme dit? Og hva koster det? 50 50

51 Research areas Innovation & industrialization Technology Policy & goverenance Input scenarios Global long-term models Local long-term models Local short-term models Energy scenarios Households, service, transport & industy 51 51

52 Behov for samfunnsvitenskapelige og tverrfaglige løsninger på fremtidens energi- og miljøutfordringer 52

53 LinkS - Linking Global and Local Energy Strategies Joint research program Industry & Centralized energy supply Waste heat Oil Hydro Biomass Biomass District heating/cooling Electricity Gas Wind HP PV Wind Solar CHP Biomass DSM/DR HP Policy & Governance User accept Public and private investments Technology choice Natural gas Hydrogen Buildings & Transport Biomass 53 53

54 Senter for Fornybar Energi NTNU SINTEF IFE Presentasjon for Energi- og Miljøkomiteen

55 Kort om SFFEs historie og organisering Oppstart Sommeren 2003: Etablering av SFFE initieres. Senteret blir etterhvert ledet av et interimstyre. Desember 2004: Samarbeidsavtalen mellom NTNU og SINTEF underskrives. Våren 2005: Senterets virksomhet og styrende organer kommer i gang inkludert industripartnere. Desember 2005: IFE blir likeverdig partner i SFFE, etter forespørsel fra IFE. Forankring NTNU: SFFE er forankret i satsningsområdet Energi og petroleum - ressurser og miljø. SINTEF og IFE: SFFE er forankret i Konsernledelsen. Budsjett Årlig budsjett: kr ( kr fra hver eier). En andel av dette tilbakeføres til eierorganisasjonene, for arbeid i ledergruppen (~60 %) Resterende går til lønning av koordinator og drift 55

56 Centre for Renewable Energy (SFFE) The Centre is virtual, co-ordinating activities and aims at giving advice (including new actions) in education and research at NTNU/SINTEF/IFE within renewable energy NTNU/SINTEF/IFE and industry are involved in the Board of SFFE The Centre reports to the management of NTNU, SINTEF and IFE Around 200 scientific staff and 60 PhD students are involved in the SFFE network at NTNU, SINTEF and IFE Research fields include wind-, solar-, wave-, bio-energy and small scale hydropower as well as energy use and the social dimensions of energy use 56

57 Board and Management Board Industry: Bjørn Hølaas Statkraft/Trondheim Energi (Board Director) Ann-Elisabeth Serck-Hanssen StatoilHydro Ola Syverinsen Eidsiva Energi Gunnar Halvorsen Elkem NTNU: Anne Grete Hestnes Prof., Architecture Arne M. Bredesen Prof., Energy & Process Engineering SINTEF: Torstein Haarberg Executive Vice President, Materials & Chemistry Petter Støa Research Director, Energy IFE: Per Finden Dept Head, Energy Systems Management Director Prof. Johan Hustad, NTNU, Energy & Process Eng. Deputy Dir. Ann Mari Svensson, SINTEF Materials & Chemisty Deputy Dir. Roy Stenbro, IFE Turid Worren, NTNU, Physics Marianne Ryghaug, NTNU, Interdisciplinary studies Inger Andresen, SINTEF Building and Infrastructure John O. Tande, SINTEF Energy Research Lars Sørum, SINTEF Energy Research Arve Holt, IFE Co-ordinator Trygve T. Mongstad 57

58 Hva har SFFE oppnådd? Noen eksempler: PhD-pool: tverrfaglig satsing innen Offshore fornybar energi FoU-strategi innen fornybar energi Bidro til Havenergiprogrammet Initiativ til felles satsinger, eks Delaktig i NTNU-søknad om Institusjonsforankrede strategiske prosjekter (ISP) Initierte KMB-søknad og SUP innen offshore vindkraft Bidratt vesentlig i organisering av en offshore vindkraft aktivitet Bidratt vesentlig til FME ene Internasjonal Master i Fornybar Energi foreslått Formål: Øke kunnskapsomfanget og utdanningskapasiteten innen havenergi gjennom PhD og Masteroppgaver. Partnere: Statkraft, NTNU, Uppsala Universitet, DTU. Tidsplan og budsjett: 4 år +/NOK mill. Kr. Områder: 1. Etablere et tverrfaglig forskningsog utdanningsprogram innen områdene marine konstruksjoner, marin hydrodynamikk, aerodynamikk, elektro, materialer, drift og vedlikehold. 2. Designkriterier på faste og flytende konsepter. 3. Størst omfang på offshore vind, men også omfatte bølgeenergi og tidevann. 58

59 Centres for Environment-friendly Energy Research From new centres: NOWITECH - Research Centre for Offshore Wind Technology - SINTEF CEDREN - Centre for Environmental Design of Renewable Energy - SINTEF ZEB - The research Centre on Zero Emission Buildings - NTNU BIGCCS Centre - International CCS Research Centre - SINTEF The Norwegian Research Centre for Solar Cell Technology - IFE CenBio - Bioenergy Innovation Centre - UMB Norwegian Centre for Offshore Wind Energy - CMR SUbsurface CO2 storage - Critical Elements and Superior Strategy - CMR 59