SPOR. hvert skritt teller

SPOR hvert skritt teller

Omslagsfoto: Jodie Coston / illustrasjon: Raymond Nilsson

INNHOLD Innledning................................................................... 5 Klima og energi.............................................................. 6 Har vi vilje til å handle?....................................................... 8 Klodepine................................................................... 10 Kraftløftet................................................................... 16 Førstehjelperne............................................................. 22 Ressurser.................................................................. 26 Våre ressurser skal gå i arv................................................ 28 Dyrebare dråper............................................................ 30 Matressurser under press................................................. 34 Det kontroversielle sorte gull.............................................. 38 Mangfoldige materialer.....................................................44 Det gode samfunn.......................................................... 48 Veien mot det gode samfunn.............................................. 50 Eldre-tsunamien............................................................ 52 Livgivende teknologi........................................................ 58 Det krevende arbeidslivet.................................................. 62 Motivasjon på timeplanen.................................................. 68 Industriutvikling og nyskaping............................................ 70 Har du googlet i dag?....................................................... 72 Knoppskudd og gamle greiner............................................. 74 Varer i fri flyt................................................................ 80 Penger i en neve jord....................................................... 86 Vitaminer for småsamfunn................................................. 88 Fakta om SINTEF........................................................... 90 3

4 Foto: Geir Mogen

Forskning skal sette spor Som forskere ønsker vi å sette spor. Bidra til et kulturelt rikere samfunn. Utvide grenser for hva vi kan forstå og få til, og oppdage sammenhenger som kan løse komplekse problemer og gi oss en bedre framtid. Denne boka handler om de store utfordringene; med tema som miljø, energi og ressursforvaltning. Den handler om fremtidens arbeidsplasser og det gode samfunnet. Ta klima som eksempel: Utslipp av CO 2 og andre klimagasser påvirker klodens klima. Verdens rike land slipper ut omkring 12 kilo CO 2 pr. innbygger årlig. For å unngå at jordas gjennomsnittstemperatur øker med mer enn to grader, må utslippene på jorda reduseres til to kilo pr. innbygger. Utvikling av ny teknologi er en forutsetning for å nå våre klimamål. Og vi trenger økt innsikt i og kunnskap om kultur, mennesker og samfunnssystemer for å ta de riktige beslutningene. Det er ikke mulig å løse slike oppgaver uten en sterk satsing på forskning, og en tett kobling mellom forskningsbasert og erfaringsbasert kunnskap. Det krever også at vi som forskere samarbeider på tvers av tradisjonelle faggrenser. Løsningene finnes ofte i grenselandet mellom ulike fag; naturvitenskap, teknologi, samfunnsfag og humaniora. Det krever forskere som evner å samarbeide med næringsliv, myndigheter og offentlig virksomhet. Forskere som vil og kan bidra til at kunnskap tas i bruk som underlag for politiske og forretningsmessige beslutninger. Bred kompetanse og evne til flerfaglig samarbeid er en av styrkene i SINTEF. Vi samarbeider nært med våre kunder og våre partnere i universitets- og forskningsmiljø. Denne boka presenterer en del historier fra vår forskning og ikke minst om menneskene bak forskningen. Alle ønsker å sette spor ved å løse sin del av samfunnets store utfordringer. Unni M. Steinsmo konsernsjef 5

6 www.sintef.no/miljo

7 Foto: Arctic-Images

Har vi vilje til å handle? Vi som tilhører menneskeslekten, står overfor en verdensomspennende krisesituasjon en trussel mot vår sivilisasjons overlevelse som fortsetter å bygge opp et illevarslende og ødeleggende potensial mens vi er samlet her. Men det finnes jo også fortrøstningsfulle nyheter: Vi har muligheten til å løse denne krisen og unngå de verste om enn ikke alle dens følger hvis vi handler med dristighet, besluttsomt og raskt. I motsetning til andre former for forurensing er CO 2 usynlig, uten smak og lukt, noe som har bidratt til å holde sannheten om hva den gjør med klimaet vårt, ute av syne og ute av sinn. Den globale katastrofen som nå truer oss, er i tillegg noe vi aldri tidligere har sett maken til og ofte er det jo slik at vi blander sammen det vi aldri tidligere har sett maken til, med det som er usannsynlig. Har vi vilje nok til å handle besluttsomt og i tide, eller skal vi fortsatt være fastlåst til en farlig illusjon? Det finnes et afrikansk ordtak som sier at: «Hvis du vil gå raskt, gå alene. Hvis du vil gå langt, gå sammen.» Vi må gå langt, raskt. Denne nye bevisstheten forutsetter at vi utvider vårt syn på de mulighetene som ligger hos hele menneskeheten. De innovatørene som vil komme til å utvikle en ny og rimelig måte å temme solenergien på, eller som vil komme til å finne opp en motor som er karbon-negativ, kan godt komme fra Lagos eller Mumbai eller Montevideo. Vi må sørge for at gründere og oppfinnere på hele kloden får en mulighet til å forandre vår verden. Vi trenger også å innføre en stans i byggingen av alle nye kraftanlegg som brenner kull uten utstyr for sikker fangst og lagring av karbondioksid. Og framfor alt må det settes en pris på karbon med en CO 2 -avgift som deretter gradvis føres tilbake til befolkningen i tråd med den enkelte stats lovgivning, på en slik måte at skattebyrden skyves over fra sysselsetting til forurensing. Dette er den overlegent enkleste og mest effektive måten å få fart i arbeidet med å finne løsninger på krisen. Framtiden står og banker på døren vår akkurat nå. Det som er helt sikkert, er at den neste generasjonen vil komme til å stille oss ett av to spørsmål. De vil enten spørre: «Hva tenkte dere på, hvorfor gjorde dere ikke noe?» Eller de vil i stedet spørre: «Hvordan greide dere å mobilisere det moralske motet som skulle til for å løse en krise som så mange sa det var umulig å løse?» Vi har alt vi trenger for å sette i gang, kanskje med unntak av politisk vilje, men politisk vilje er en fornybar ressurs. Så la oss fornye den og sammen si: «Vi tjener et formål. Vi er mange. For dette formålet skal vi reise oss og handle.» Al Gore Denne teksten er et utdrag av Nobels Fredsprisvinner Al Gores nobelforedrag, Oslo, 10. desember, 2007. Copyright Nobelstiftelsen, 2007. 8

9 Foto: Scanpix

KLODEPINE Fortsetter vi å leve som nå, trenger vi flere nye jordkloder for å overleve. CO 2 -utslippene har satt dagsorden. TEKST: ØYSTEIN LIE I 1902 klyver Léon Teisserenc de Bort ombord i en luftballong. På sin halsbrekkende og frosne ferd oppdager den franske meteorologen et usynlig tak, kilt mellom det vi i dag kaller troposfæren og stratosfæren. Franskmannen oppdaget en ting til: Temperaturen i stratosfæren steg raskt på grunn av høyt ozoninnhold, som har en utrolig evne til å absorbere stråling. Uten den beskyttende atmosfæren ville jorda vært en susende isklump. Beskyt - telseslaget vårt er 200 kilometer tykt, og det kan høres mye ut. Men krympes jorden til en vanlig fotball, vil atmosfæren være drøyt tre millimeter. Det er en syltynn hinne mel lom oss og tilintet gjørelsen. Men nå er den beskyttende hinnen i ferd med å bli vår verste fiende. CO 2 har gjort livet hett for oss. Hodesmelting SINTEFs Nils A. Røkke vekkes av klokke - radioen hver morgen klokka 06.30. Verden trenger seg raskt på. CO 2 har gått fra å være en sær greie som forskere var interessert i på 90-tallet, trukket fram i diskusjoner som en pussighet, til at jeg nå våkner og som regel hører et eller annet om klimaet i nyhetssendingene, sier Røkke. Han er direktør for klimateknologi i SINTEF og medlem av olje- og energiministerens CO 2 -forum. Sett ovenfra ser alle blokkene på Gløshaugen i Trondheim ut som elektroniske komponenter i en datamaskin. Her driver Røkke, forskere og fagmiljø tilsynelatende med sitt, men når hodene stikkes sammen, vekker forskermiljøet internasjonal oppmerksomhet. SINTEF har sammen med partner NTNU valgt å satse tungt på teknologi som kan håndtere CO 2 fra fossilt fyrte kraftverk og store industriutslipp. Utlandet har for lengst oppdaget forskerne i Trondheim. Derfor deltar SINTEF og NTNU i en rekke EU-prosjekter knyttet til CO 2 -håndtering. Gjennomsnitt for rike land Gjennomsnitt for verden sett under ett Gjennomsnitt for fattige land 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 USA Saudi-Arabia Australia Canada Tsjekkia Norge Russland Storbritannia Tyskland Japan Flere av prosjektene ledes og koordineres herfra. Rett før jul i 2008 kom det en hyggelig tillitserklæring fra Kontinentet: De to tvillinginstitusjonene skal samordne byggingen av 15 felleseuropeiske laboratorier for CO 2 -håndtering. Fem av dem skal bygges i Trondheim! Og i februar 2009 ble SINTEF og NTNU med på seks av åtte nasjonale sentre for miljøvennlig energi (FME). CO 2 -utslipp i 2002 (tonn per innbygger) Kilde: World Bank, online database, 2004. Sør-Afrika Ukraina Malaysia Frankrike Sverige Iran Mexico Argentina BNP per innbygger, PPP (international $) mer enn 20 000 10 000 20 000 5 000 10 000 2 000 5 000 mindre enn 2 000 Tyrkia Gabon Kina Brasil Indonesia India Guatemala Jemen Nigeria Etiopia Uganda FNs mål er at utslipp pr. innbygger må reduseres til ca. to tonn, for å motvirke klimaendringene. Kilde: Globaliseringens atlas (Le monde) Mali 10

Foto: Thor Nielsen Nils A. Røkke, direktør for klimateknologi i SINTEF, tror kvoteprisen for CO 2 vil gå opp mens prisen for rensing vil gå ned om få år. I tillegg har SINTEF en sentral rolle i det nasjonale prosjektet Big CO 2 som er Europas største offentlig finansierte prosjekt for CO 2 -hånd tering noensinne. Sammen med industriselskapet Aker Clean Carbon har SINTEF og NTNU i tillegg inngått en avtale om det åtteårige forskningsog utviklingsprogrammet SOLVit. Også dette et av de største prosjektene i sitt slag i verden! Målet er bedre og billigere kjemiske renseprosesser som kan fange CO 2 fra prosessindustri og fra eksosen til kullog gasskraftverk. Fram til begynnelsen på 1990-tallet var det en liten gruppe på fire-fem personer som forsket på CO 2 -håndtering i SINTEF. I dag har den vokst til rundt 70 personer, bare i SINTEF. Legg til forskerne på NTNU og StatoilHydro, og antallet som jobber med klimagassen, er tresifret bare i Trondheim. Det forskes for fullt for å finne fremtidens renseteknologier. Kuriositet ble kloderedding Veien fram til internasjonal anerkjennelse har tatt tid. Allerede i 1986 ble CO 2 for første gang forsket på som et mulig miljø problem i SINTEF. Forskerne Erik Linde berg og Torleif Holt leverte et prosjektforslag om å forske på gasskraftverk med CO 2 -håndtering. Internasjonalt ble søknaden sett på som en norsk kuriositet, men dette var starten på ideen som Norge nå skal realisere på Mongstad. Tidsklemma Røkke, også kalt SINTEFs CO 2 -general, har god grunn til å dra seg opp av dyna. Hvis en komprimerer jordas 4,5 milliarder år til en vanlig jordisk dag, vil menneskene trampe inn ett minutt og sytten sekunder før midnatt. Selv om vi altså har levd i bare 0,0001 prosent av jordas historie, har vi rukket å tråkke i salaten. CO 2 må fanges og stues bort for godt. Samtidig må vi skaffe nok energi for ikke å gå baklengs inn i fremtiden. Siden veien fram til en bedre verden med mindre CO 2 er en teknologisk kjempeut - fordring, satses det på flere teknologier samtidig. Men oppgaven er den samme: Å gjøre rent, og sam tidig skaffe ny energi. Å evaluere vår egen innsats er van skelig. Men vi er den største innen EUs rammeprogram for CO 2 -forskning, sier Røkke. Gigantprosjekt Grethe Tangen ved SINTEF Energiforskning leder sammen med Røkke, prestisjeprosjektet Big CO 2 finansiert av Forskningsrådet, Gassnova og europeisk industri. Forskningsprogrammet er unikt fordi hele CO 2 -kjeden er tema: Fangst, transport, lagring og hvordan CO 2 kan brukes for å øke oljeutvinningen. Målet med prosjektet er å halvere kostnadene ved fangst og lagring av CO 2 og sam tidig rense 90 prosent av klimagassene. Fra SINTEF deltar flerfaglig ekspertise fra mange deler av forskningskonsernet. Foruten SINTEF og NTNU deltar en rekke nasjonale og internasjonale tungvektere. Over 200 millioner kroner er lagt på bordet. Vi forsøker hele tiden å være fokuserte. Finne ut hva som er de sentrale problemstillingene, de reelle utfordringene. Vi prøver å kombinere teoretiske analyser med eksperimenter. Vi ser også på totalløsnin ger. Hvordan implementeres reaktoren eller gassturbinen i et kraftverk? Det er viktig, sier Tangen. Monstermodellen I første etasje hos SINTEF Energiforskning iakttar forskerne den to meter høye modellen av en såkalt Chemical Looping Combustion-reaktor (CLC). Her forsøker de å finne ut hvordan partiklene beveg er seg ved hjelp av målinger og bilder med høyhastighetskamera. Denne modellen er forløperen til en trykksatt 100 kilowatts CLC-reaktor som vil bli tre ganger så stor. I en CLC-prosess produseres kraft med innfanging av CO 2. I reaktoren bindes oksygenet i lufta til et metall. Når metalloksidet reagerer med brenselet, dannes CO 2 og vann. Kraften produseres i en gassturbin, gjerne i kombinasjon med en dampturbin. Lykkes SINTEF-fors kerne, vil de starte forsøk i det som skal bli verdens største trykksatte Chemical Looping Combustion-reaktor i 2010. Et fullskala anlegg vil bli ti ganger større. Vil vi ha løst klimaspørsmålet og energi etterspørselen i 2030? Nei, men vi vil være på god vei. CO 2 - hånd tering vil være en viktig del av løsningen, sammen med mange andre virkemidler. Ambisjonen om at Norge skal være CO 2 -nøytralt i 2030, er fullt mulig hvis vi gjør ting riktig, sier Grethe Tangen. Før eller siden vil CO 2 -håndtering bli god butikk, og det begynner å tilspisse seg. Listen over SINTEF og NTNUs samarbeids - partnere utvides stadig, og de største har 11

alt kastet seg på. Forskningsmiljøet jobber i spann med 40 bedrifter og institusjoner, de fleste europeiske. Billige kvoter dyr rensing Klimadirektør Røkke sier politikerne nå har åpnet gluggene fordi de innser at markedet alene ikke kan løse problemene. Kvoteprisene for et tonn CO 2 -utslipp er langt lavere enn renseutgiftene. Kvotene koster cirka to hundrelapper. Rensejobben rundt sju. Folk er klare for å betale litt mer for strømmen, hvis en unngår store klima - endringer. Jeg er sikker på at kvoteprisen vil gå opp, og kostnadene for CO 2 -rensing vil gå ned. Når vil kvoteprisene bli de samme som rensekostnadene? I 2013 blir det trolig auksjonering på kvotene for kraftverk. Jeg tror vi raskt kan komme opp i fire-fem hundre kroner per kvote. EUs visjon innen 2020 er at de skal ha ti-tolv kraftverk med CO 2 -håndtering. Da kommer det kanskje et forbud mot å bygge kraftverk uten rensing. Allerede i dag vil EU kreve at kraftverkene må lages slik at ny renseteknologi kan monteres på senere. 2020? Da begynner det å brenne under føttene våre? Ja, det er sent. Derfor er det viktig at vi kommer i gang i Norge med fullskala rensing, slik at vi viser verden veien. Vi må være blant de første i verden, kanskje først med et fullskalaanlegg for rensing av CO 2 fra kull eller gass, for at nasjonen vår skal utgjøre en forskjell. Kommer vi først i gang, vil det ha en kjempe effekt også med tanke på omdømmet vårt. Vi trenger mange månelandinger, og det er kjempebra at også andre satser, sier Røkke. Serverer ikke skittent vann Men det er ikke bare tekniske finesser, tankesprang og klimaknipa som driver forskerne fram i sitt arbeid. Det handler også om moral. Norge har et klimagassutslipp på rundt 50 millioner tonn årlig, men vi eksporterer over tolv ganger så mye gjennom salg av olje, gass og kull. Totalt står vi for litt over én promille av verdens klimagassutslipp, men tar vi med eksporten, er vi oppe i halvannen prosent. Og vi utgjør under en promille av jordas befolkning. Vi forurenser altså over tjue ganger mer per innbygger enn verden ellers. Vi er blitt rike på en felles fortid som vi nå pumper opp. Det lønner seg å satse på forskning, og Norge var tidlig ute. Skal vi føre an på CO 2 også i framtiden, er det nødvendig med økt satsing på forskning. Det virker som om norske politikere har skjønt alvoret, sier Røkke. Det er et kappløp mot tiden og heldigvis for miljøet. Andelen CO 2 i atmosfæren har økt med cirka en tredel fra begynnelsen Tre veier til CO 2 -fangst i kull- og gasskraftverk Fjerning av CO2 i etterkant 1 av kraftproduksjonen Renset eksos Bruk av oksygen som 2 forbrenningsgass Brensel Luft Kraftverk Elektrisk kraft Eksos = CO2, vanndamp og nitrogen Anlegg som fanger CO2 ved hjelp av kjemikalier CO2 til deponi Luft Energi Oksygenfabrikk Brensel O2 Kraftverk Elektrisk kraft Eksos = CO2 og vanndamp 12

av den industrielle revolusjon til i dag. Optimistiske kalkyler spår temperaturhopp på tre grader. I verste fall minst seks. Det er en bisarr sammenligning å snak - ke om utgiftene ved rensing eller ikke rens - ing av CO 2 når en vet at det ene alterna - tivet ikke er bærekraftig. La oss si at du har et glass vann som er urenset, og et som ikke er det. Er det interessant å vite hva vannet koster uten rensing? Vi kan ikke fortsette å tenke slik. Det vi nå står overfor, er ikke en katastrofe for jorda. Men det kan bli en katastrofe for menneskeheten, sier Røkke. Han tror menneskene kan løse klimaproblemene, og trekker fram ozonlaget som eksempel på at handling nytter, selv om CO 2 er en større utfordring. Ifølge CO 2 -generalen må ingen tro at de første renseanleggene kommer til å bli lønnsomme. Men noen må starte opp slik at kostnadene blir redusert på sikt. Vi vil først lykkes når CO 2 -rensing blir satt som standard over hele verden. Så mange som 1,6 milliarder mennesker er uten strøm, og hvordan kan vi nekte dem dette? sier Røkke. Leve som i Jemen? Lavutslippsutvalget mener Norge bør gå foran og kutte sine klimagassutslipp med to tredeler innen midten av århundret. I dette utvalget har administrerende direktør ved SINTEF Energiforskning, Sverre Aam, vært sentral. Uten innovativ forskning og utvikling er vi tvunget til å leve som for mange år siden: Hvis vi skal gjøre jobben alene, det vil si nå et bærekraftig nivå ved kun å minske forbruket, bør alle slippe ut like lite klimagasser som innbyggerne i dagens Jemen. Det er tvilsomt om USA og den industrialiserte verden vil gå med på dette, men uten tiltak vil CO 2 -utslippet dobles innen 2050. Våren 2009 kom det ut en samlet energiog klimaplan for Norge fra Sverre Aam, Jørgen Randers (BI) og Steinar Bysveen (Energibedriftenes landsforening). Planen beskriver ni tiltak som vil oppfylle de norske klimaforpliktelsene. Miljøverstingen kull finnes nesten over alt, og det er nok kull i minst to hundre år til. I Asia bygges det to nye kullkraftverk i uka, som forurenser dobbelt så mye som et gasskraftverk. Gigantene i øst, Kina og India, står overfor en så å si umulig snuoperasjon: Å ta steget inn i den nye tiden uten at det går ut over kloden. Anlegg som skiller CO2 fra vanndamp CO2 til deponi Vann Fjerning av karbon 3 fra brenselet Brensel Luft Energi Anlegg som omdanner naturgass eller kull til CO2 og hydrogen. Hydrogen CO2 til deponi Kraftverk Elektrisk kraft Vanndamp Illustrasjon: SINTEF Media CO 2 fra strømproduksjon i kull- eller gasskraftverk kan fanges på tre måter. Klimagassen kan «vaskes» ut av eksosen fra kraftverket med kjemikalier (1). Brukes oksygen som forbrenningsgass i stedet for luft, vil eksosen kun bestå av vanndamp og CO 2 (2). En tredje løsning er å omgjøre naturgassen til hydrogen og CO 2 i atskilte strømmer før forbrenningen, og så la hydrogen bli kraftverkets brensel (3). 13

Pust

Teknologi for et bedre samfunn Foto: Geir Mogen / Helmet

KRAFTLØFTET Ikke nok med at Norge er velsignet med oljen, vi har også hav, vind og skog. Rene energiressurser som verden trenger. TEKST: ØYSTEIN LIE OG SVEIN TØNSETH Vi tenker ofte på vinden som flyktig og lett, men en kubikkkilometer luft veier over en million tonn. Sett vinden i bevegelse, og du får mer enn bakoversveis. Det er i hvert fall ingen knapphet på energi som suser rundt og over hodene våre. Den norske kysten er lang, og der ute blåser det jevnt nesten det dobbelte av i Tyskland og Danmark. Ved å sette vindmøller på under en prosent av havarealet innenfor norsk økonomisk sone, kan det teoretisk lages 14 000 terrawattimer (TWh) strøm. Det er over fem ganger så mye som dagens olje- og gass eksport, og mer enn tre ganger mer enn el forbruket i hele EU. Klima-etisk forpliktelse I Europa er etterspørselen etter vindkraft stor. EU forventer at vindkraft skal bidra med rundt 500 TWh, som tilsvarer tolv prosent av elforbruket i unionen i 2020. Kritikere mener det er altfor dyrt å bygge vindmøller, og at skyhøye subsidier ikke kan unngås. Vindmøllene er en torn i øyet for noen, som mener de er stygge og en trussel for fugleliv. Andre mener at selv om det er dyrt å bygge vindmøller i dag, fordi ny teknologi alltid koster mest, så er vi moralsk forpliktet til å komme i gang med vindalternativet så raskt som mulig. Norge har nådd toppen i oljeproduksjonen, og alle er enige om at oljen tar slutt en gang om mellom femti og hundre år. Da må vi finne på noe annet. Norge sitter på store fornybare ressurser i europeisk sammenheng, og vi har en klima-etisk forpliktelse til å gjøre disse ressursene tilgjengelig for 16 resten av Europa, sier forskningsjef Petter Støa i SINTEF Energiforskning. I kraftig vekst Vindkraft står for produksjon av cirka hundre europeiske TWh. For å nå 2020-målet må vindproduksjonen i Europa femdobles. Jo lenger til havs vindmøllene plasseres, jo mer vind og energi er det å hente. I tillegg slipper vi å se og høre vindkraftverkene. Offshore kan det derfor bygges svære vindmølleparker, for eksempel på ti ganger ti kilometer, mener vindkraftforsker John Olav Tande. Ti slike parker tilsvarer dagens energiforbruk på olje- og gassplattformene. I forhold til det teoretiske potensialet på 14 000 TWh er dette beskjedent, men 25 TWh er uansett ambisiøst og krever investeringer på over hundre milliarder kroner. Ifølge SINTEF-forskeren kan norsk vindkraft erstatte energiproduksjon vi i dag får fra kull og gass, og dermed redusere utslipp av klima gasser. Samtidig kan den skape en industri som er en naturlig forlengelse av vår offshore virksomhet. Mens det i 2007 ble omsatt vindkraft for 150 milliarder kroner, mener ekspertene at markedet vil bli tre ganger så stort i 2020. Timingen for en norsk satsing er nå. Selv det å få tak i bare en liten del av vindkraft-kaka kan bety mye for industri-norge, sier Tande. Realistiske forsøk I SINTEF-selskapet Marintek sitt havlaboratorium, verdens største i sitt slag, er det gjort forsøk som har vært avgjørende for satsingen på flytende vindkraftverk. Til dette bassenget, som er 80 x 50 meter og ti meter dypt med justerbar bunn, kommer forskere fra hele verden for å undersøke om morgendagens teknologi holder vann. Her har forskerne i Trondheim funnet ut hvordan vindturbinene kan holdes stabile selv i høye bølger og kraftig vind. Vi har gjort forsøk på vingene til mølla. Når de pulserende kreftene fra vinden slår inn mot mølla, påvirkes bevegelsen på hele konstruksjonen både fra vinden og fra bølgene. Dette må balanseres, samtidig som at mest mulig energi skal skapes. Dette har vi løst ved dynamisk å justere vinkelen på vingene mens de roterer, sier Terje Nedrelid ved Marintek. En prototyp av det såkalte Hywindkonseptet i regi av StatoilHydro er nå i ferd med å settes ut i livet. Sommeren 2009 ble første fullskala havmølle plassert ved Karmøy i Rogaland. Vindturbinen står på en slank flyter med ballast festet til havbunnen med slakke ankerliner. Dermed kombineres ny teknologi med 40 års er faring med å utvikle, drive og vedlikeholde kjempekonstruksjoner til havs. Installa sjonen sees i sammenheng med etablering av en offshore teststasjon. Det at vi kan bygge en flytende turbin nå, demonstrerer realisme. Samtidig er det en lang vei å gå i forhold til å utvikle teknologien for å redusere kostnad og risiko, sier Tande. Perle blant beitende sau Fordelen med flytende vindmøller er at det er mulig å bygge hele vindturbinen i en dypvannsdokk, montere den for så å taue den ut på feltet. Med en bunnfast turbin må en

Foto: Thor Nielsen Vindkraftforsker John Olav Tande mener norsk vindkraft kan erstatte energiproduksjon vi i dag får fra kull og gass. først få på plass fundamentet, for så å løfte turbinen oppå etterpå. Det er en tung affære. Turbinen må løftes fra en båt. Dette krever stille vær, noe som sjelden er tilfellet til havs hvor en vil sette ut vindkraftverk. Utfordringen med en flytende vindmølle er at jo lenger ute til havs en kommer, jo vanskelig ere er det å få det til. På en flytende vindmølle gjelder det å bygge toppen av mølla så lett som mulig. Med et lett hode kan hele konstruk sjonen forenkles og kostnadene reduseres. På en forblåst odde, med beitende sau og idylliske småbruk som nærmeste nabo, jobber forskerne med nettopp dette. På Valsneset utenfor Trondheim har SINTEF, NTNU og IFE en teststasjon for vindkraftverk. Her testes et nytt system for hydraulisk kraftoverføring i en vindturbin. Gear - boks og generator i toppen av mølla, erstattes med en enkel hydraulisk pumpe. Denne pumpa driver en hydraulisk motor og generator i bunnen av mølla, og strøm videre ut i nettet. Dette gir vesentlig redusert toppvekt, noe som kan komme godt med langt til havs. Vil samle troppene Én ting er å fange vinden, noe annet er å få strømmen inn til land og få den koblet til et eksisterende kraftsystem. Et slikt nett har mange utfordringer, blant annet utstrekning og struktur. Selv når en først har bestemt seg for lokalisering, er det uendelig mange måter å tegne opp nettet på. Vi har utviklet en metodikk for å analysere og identifisere en best mulig løsning, forteller Tande. Initiativ til EU-gigantprojekt Forsker Lars Sørum i SINTEF Energiforskning holder seg imidlertid på land. Han mener biomasse og avfall er tidens melodi. Tre firedeler av all massen vi kaster i søpla, stammer fra skog og dyrket mark. Bioenergi er CO 2 -nøytralt og fornybart. En kan til og med redusere innholdet av CO 2 fra atmosfæren hvis biokraftverket får CO 2 - renseanlegg. Det er den eneste prosessen hvor det er mulig, sier Sørum. En rekke forskere på SINTEF og NTNU jakter på morgendagens løsninger innen alt fra vedfyring og pelletskaminer via utvikling av småskala forbrenningsanlegg til kraftog varmeproduksjon i terrawattklassen. Selv om Norge ligger et stykke bak i produksjon av bioenergi, er Trondheim i teten i forskning på området. Sørum og SINTEF koordinerer EUs største prosjekt innen energi fra biomasse og avfall, NextGenBioWaste. Sammen med NTNU har vi omfattende kunn skap om forbrenning. Samtidig har vi vært veldig aktive mot internasjonale miljø. Vi tok selv et initiativ til EU-prosjektet allerede i 2003. Vi så behovene og hvilke utfordringer vi sto overfor, sier Sørum. Kan ta tregangen I dag bruker vi rundt 15 TWh bioenergi i Norge, og potensialet er tre ganger så stort. Sørum mener Norge har naturgitte ressurser og bør utnytte biomasse til å skape energi. Vi forsøker å legge vår forskning i kjernen av alle områdene, selve konverteringsdelen. Vi forsker på essensen, sier Sørum. Norge er et av de få landene i Europa med store uutnyttede skogressurser. Det største potensialet er på skogsbrensel. Årlig er tilveksten av biomasse i Norge på rundt 420 TWh, og det er ingen problem å ta ut en tiendedel uten å true artsmangfoldet. Det er også bærekraftig og god drift av skogen, sier Sørum. Den nye biodieselen I tillegg satser forskerne her tungt på andregenerasjons biodiesel, som ikke tar arealer fra matprodusentene. Vi driver ikke med førstegenerasjons biodrivstoff. Det er et strategisk valg for oss, og den har ingen framtid, sier Sørum. I førstegenerasjons biodrivstoff presses oljen ut av raps for å lage diesel. Andregenerasjons drivstoff er produsert av lignocellulose, som finnes i trær, eller av karbohydrater fra tare. For produksjon av andregenerasjons biod iesel blir mye av oljerelaterte teknikker brukt, og her har Norge en fordel. Vårt felt er selve gassifiserings-prosessen, der vi jobber mot kjemimiljøet på SINTEF og andre for å omdanne gassen. Produksjonsprosessen er tverrfaglig, og forskningen fordrer at alle bidrar gjennom hele kjeden alt fra uttak av biomasse via konvertering fra biomasse til gass og videre til diesel, sier Sørum. Brennhet historie All energi på jorda har opprinnelse fra sola. Den gule kula øser ut 10 000 ganger mer energi enn vi forbruker. Likevel utgjør solkraft under en promille av verdens energiforbruk. De fleste eksperter er imidlertid enige om at strøm fra solceller vil bli en gigant på 17

framtidas energimarked. Norge har med sine metallurgiske tradisjoner og sin rike tilgang på materialteknologisk kompetanse, bevist at vi kan bli en stormakt på flere av trinnene i solcelleindustriens verdikjede. Det norske selskapet REC er i dag et av verdens største solenergiselskaper. Silisium, den viktigste bestanddelen i kvartsstein, er den aktive hoveddelen i solceller flest og i all elektronikk. Norge er en av verdens største silisiumprodusenter. Men silisiummetall inneholder for mye av andre grunnstoffer til at det kan brukes direkte i PC-er og solceller slik det kommer fra smelteverket. Det må renses først. Da Scanwafer, forløperen til REC ble etablert i 1994, stilte bransjen sin silisiumsult ved å spise kapp og skrap av silisium fra elektronikkindustriens matfat. Elektronikksilisium må nemlig være 99,999999999 prosent reint. Denne rensingen foregår i utlandet og gjøres med en dyr, energikrevende kjemisk prosess (Siemens-prosessen). For fire år siden ble det for lite «mat» til den sultne solcellebransjen i «skåla» med rester fra disse renseanleggene. Men solceller trenger ikke like reine materialer som PC-en, og norske selskaper har gått ulike veier for å skaffe verden silisium som er reint nok til å lage strøm fra sola. I USA har REC utviklet en energibesparende versjon av Siemens-prosessen. Parallelt, her hjemme, har Elkem og SINTEF utviklet hver sine energibesparende renseprosesser som begge er basert på metallurgiske prosesser. Elkem produserer i dag solcellesilisium utenfor Kristiansand. I Elkems prosess har 18 blant andre SINTEF vært en bidragsyter. I 2004 fikk SINTEF med seg Fesil som partner i arbeidet med å industrialisere forskningskonsernets egenutviklede renseprosess. Grønn politikk Med klar adresse til politikerne signaliserer SINTEF og NTNU at Norge bør satse på framstilling av solcellesilisium i stor stil på norsk jord. Ifølge de to institusjonene er dette noe av det mest bærekraftige vi kan bruke vår vannkraft og etter hvert vindkraft på. Solceller kan i løpet av sin levetid produsere 40 ganger mer energi enn det som trengs for å lage dem, sier førsteamanuensis ved NTNU og tidligere SINTEF-forsker Gabriella Tranell. Nedbetaling på seks måneder Eksperter mener kostnadene for anskaffelse, installasjon og drift av solcellepaneler må halveres for å skape en energirevolusjon i den tredje verden. Det er en internasjonal, teknologisk kamp. Dagens solceller utnytter kun deler av lysspekteret fra solen. Ved SINTEF og NTNU utforskes muligheten for å kombinere flere materialer slik at effektiviteten økes. Et av mange spennende prosjekter for tiden er et samarbeid mellom SINTEF, NTNU og IFE, støttet av REC og Elkem Solar. I prosjektet forsøker forskerne i Trondheim å styre det som skjer i solcellesilisiumen ved utstøping og størkning det vil si redusere antallet krystallfeil og uskadeliggjøre forurensninger slik at en får mer effektive solceller. Om Norge satser på solcelleindustrien, kan landet få en grønn næring av dimensjoner. En solcelle vil allerede nå i løpet av under to år tilbakebetale den energien det kostet å lage den. Med nye, mer effektive silisiumproduksjonsmetoder og celleprosessering vil energinedbetalingstiden reduseres ytterligere, slik at vi i løpet av noen få år vil være nede i mindre enn seks måneder, sier Tranell. Det kan man kalle en lysende framtid. Fakta: Som en følge av Klimaforliket fra 2008, opprettet myndighetene en ordning med forskningssentre for miljøvennlig energi (FME) i 2009. Sentrene skal drive fokusert, langsiktig forskningsinnsats på høyt internasjonalt nivå for å løse utfordringer på energiområdet. NTNU og SINTEF er med på seks av de åtte nasjonale sentrene for miljøvennlig energi som ble utvalgt. Disse er: Research Centre for Offshore Wind Technology. BIGCCS Centre International CCS Research Centre (CO 2 -håndtering) CEDREN Centre for Environmental Design of Renewable Energy CenBio Bioenergy Innovation Centre The Norwegian Research Centre for Solar Cell Technology ZEB The Research Centre on Zero Emission Buildings

Foto: StatoilHydro Flytende kraftverk Den flytende havmølla fra Hywind er testet i MARINTEKs havlaboratorium. En av framtidsvisjonene til trekløveret SIN- TEF, NTNU og IFE (Institutt for energiteknikk) er å lage et gigantisk offshore strømnett utenfor norskekysten. Her skal vindparkene koble seg til slik at strømmen kommer inn til land og ut i Europa. Det er også planer om elektrifisering av olje- og gassplattformene samt avlasting av det eksisterende stømnettet på land for å bidra til strøm der det er underskudd for eksempel i Midt-Norge. SINTEF, NTNU og IFE er medlem av det europeiske vindakademiet, et nettverk av sentrale institutt og universitet i Europa som er med på å utvikle framtidens teknologi. I EUvindprosjektet TradeWind er SINTEF-fors - kerne i ferd med å utvikle flytende vindkraftverk på dypt vann, sammen med kloke hoder fra blant annet StatoilHydro, Statnett og IFE og med finansiering fra blant annet Forskningsrådet. Prosjektet er banebrytende. Det er aldri blitt plassert flytende vindmøller på åpent hav før. Hvis prosjektet lykkes, vil Norge ha teknologi som er enestående. Mer energi fra avfallet Det SINTEF-ledede NextGenBioWaste-prosjektet har et budsjett på 250 millioner kroner. Her er alle som betyr noe innen fornybar energi fra biomasse og avfall, med. Det er en ambisiøs oppgave forskerne har gått løs på. Kraftforsyningen fra biomasse og avfall har i dag lav virkningsgrad rundt 20 30 prosent mot gasskraftverkets 60. EU-prosjektet skal ende med en mer effektiv og miljøvennlig utnyttelse. Og alt skal endevendes: Selve forbrenningsanlegget, brenselet og rensingen. Hele kjeden fra brenselspreparering via konvertering til håndtering og bruk av aske skal saumfares. SINTEF driver forskning i hjertet av problemstillingen: I EU-prosjektet forsker miljøet blant annet på nye brenselblandinger og mekanismer som forårsaker korrosjon og hvorfor det dannes et belegg i kjeler. Belegget hindrer effektiv energioverføring og øker vedlikeholdskostnadene. I utkanten av Nyköping i Sverige ligger et forbrenningsanlegg for biomasse. Her prøver forskerne i Trondheim, sammen med svenske Vattenfall, ut treavfall fra bygninger med lavere kvalitet og pris enn ren biomasse i håp om å øke virkningsgraden. Bakgrunnen er at prisen på biomassen som i dag brukes til brenselet, er høy. Men et brensel med dårligere kvalitet, inneholder mer svovel og klor, som igjen gir mer korrosjon. Under forbrenningen må derfor temperaturen i dampkjelen senkes, og dermed blir virknings-graden lav. Men lykkes forskerne, vil anlegget kutte brenselsutgiftene med åtte millioner kroner årlig. Hjemme i Norge er SINTEF i ferd med å utvikle en ny type forbrenningsovn på oppdrag for bedriften Norsk Inova, som driver med avfallshåndtering. Ovnen skal brenne ulike typer biomasse, fra treflis til fuktig bioslam, med en teknologi som egner seg for produksjon av varme for nærliggende offentlige bygg, boligfelt og industriområder. Seniorforsker Lars Sørum leder SINTEFs satsing på bioenergi. Her er han ved fjernvarmeanlegget på Marienborg i Trondheim, hvor det fyres med flisbriketter. Foto: Thor Nielsen 19

Vi presenterer noen av våre mange forskere Kim Robert Lisø Forskningssjef SINTEF Byggforsk John Olav Tande Seniorforsker SINTEF Energiforskning as Gabriella Tranell Førsteamanuensis NTNU Arnstein Watn Forskningssjef SINTEF Byggforsk Grethe Tangen Forsker SINTEF Energiforskning Lars Sørum Seniorforsker SINTEF Energiforskning as