Arven etter Hywind

Av Marit Irene Kvittem, stipendiat ved Centre for Ships and Ocean Structures/NOWITECH, NTNU

Et norsk selskap var først ute med å bygge en fullskala prototype av en flytende vindturbin; Statoils Hywind, som ble satt ut ved Karmøy i 2009. Erfaringene fra Hywind er gode, men billig og miljøvennlig vannkraft og lønnsom olje demper noe av viljen til å gjøre noe ut av visjonene om en blomstrende havvindindustri her til lands.

Det bygges i Japan

Norge, Japan og USA blir ofte nevnt som markeder for parker med flytende vindturbiner. Dette fordi de har lang kystlinje, gode vindforhold, men få grunne områder som egner seg for å bygge noe som sitter fast i bunnen. Japan fikk fart på fornybarsatsinga etter tsunamien i 2011 og sammenbruddet av atomkraftverket Fukushima I. Der er de godt i gang med flere store demonstrasjonsprosjekter for flytendevindturbiner med opp til 7MW turbiner montert på forskjellige flytende fundamenter.  USA har også kommet etter og installert sine egne prototyper. Blant disse er én fullskala turbin (i Portugal) av det amerikanske selskapet Principle Power samt en rekke mindre testmodeller (se video).

En flytende vindturbin settes ut ved Fukushima. Les mer om prosjektet her.

En framtid full av sol?

Egil Krystad, stipendiat ved institutt for materialteknologi, NTNU

Sommeren nærmer seg slutten, og vi nordboere må igjen innstille oss på kaldere dager. Selv har jeg tilbrakt hele sommeren i gamlelandet, og den eneste langturen gikk til Lofoten – et sted man må bruke ullgenseren merkverdig mye i løpet av juli til tross for at sola skinner nesten døgnet rundt. Og som forsker innenfor solenergi er det lett å la tankene vandre. For hvordan ville det egentlig vært om solenergi var i mer utstrakt bruk her til lands? Ville sol som energikilde egentlig kunnet spilt en rolle i energiforsyningen? Hadde vi kanskje kunnet utnytte sola skikkelig bare i noen måneder hvert år? Og er det stor forskjell på å bruke solceller i regntunge Bergen imot for eksempel på det solfylte Sørlandet? Disse spørsmålene er det ikke bare jeg som har stilt meg, men også mange huseiere rundt om i landet, og antakelig i større grad etter hvert som prisene på solanlegg fortsetter å synke slik de har gjort de siste åra. I starten av 2009 måtte man ut med 4.5 euro pr watt (så et dugelig anlegg på 2 kW ville kostet 9000 euro, sett bort fra montering og omformere) – allerede i 2012 hadde prisen blitt halvert, og den synker fortsatt.

Enn så lenge er likevel problemstillingen om hvorvidt solceller er lønnsomt for en privatperson i Norge veldig enkel: Svaret er stort sett nei. Vi er velsignet med å kunne hente billig kraft ut fra vassdragene våre. Og er det noe Norge er dekket av, er det vel heller vann enn sol. Heller ikke finnes det noen systematisk rabatt og innarbeidet ordning som gir gjenytelse for ubrukt solstrøm som mates inn på nettet. Ennå. Og til sist kan vi ta med at selve installasjonen i de aller fleste tilfeller blir voldsomt dyr fordi vi ikke har noe etablert miljø med montører og veldig få bedrifter som konkurrerer. Dette siste er mer en ond sirkel som jeg selv har tro på at vi vil kunne komme oss ut av. Og når dét skjer, er det mye som kan løsne.

Energidilemmaet

Av Siri Kalvig, NæringsPhD i StormGeo,  Institutt for konstruksjonsteknikk og materialteknologi, Universitetet i Stavanger, NORCOWE

For en tid tilbake besøkte jeg Kårstø i Tysvær. Jeg kjørte opp til prosesseringsanlegget i soloppgangen og 31000 lyspærer skapte en vakker horisont. I dagslys er ikke anlegget like vakkert, men det er saktens imponerende. Anlegget lager 300 twh enegi – mer enn dobbelt av hele den norske vannkraftindustrien.  Når en står midt oppi tusen rørgater, som du vet skaffer energi til store deler av Europa, blir jeg imponert over at vi på Vestlandet lager slik ingeniørkunst - at vi klarer å produsere så mye olje og gass i verdens tøffeste farvann er imponerende. Og det er ekstremt lønnsomt. Og akkurat det er blitt et dilemma. Det er mitt dilemma, det er Stavanger og Vestlandets dilemma og ikke minst er det Norges dilemma. 

Kårstø i skumring. Foto: Statoil.com/ Gunnar Hagen

Men vi kan dra det enda lengre. Det er verdens dilemma, for kull, olje og gass gir folk lys å lese i, det moderniserer fattige samfunn men samtidig fører det til rekordhøye og farlige CO₂  nivå i atmosfæren. Det er velstandsvekst med en bivirkning som vi ikke lengre kan leve med. Jeg skal ikke dvele med de alvorlige konsekvensene av global oppvarming. De fleste har hørt om dem mange ganger før. De er dog så alvorlige at jeg vil karakterisere følgende som historiens viktigste spørsmål;  Hvordan skaffe nok energi til denne verden uten samtidig å ødelegge ressursgrunnlaget vårt?

Believe in the unbelievable!

by Ida Fuchs, Higher Executive Officer, SFFE - Centre For Renewable Energy, NTNU

Happy renewable times
We live in the happy situation to observe an enormous growth of renewable energies. Some of you might say that it is still not enough, while others think it is too much, but really, personally, I am proud of every brain who contributed with a part to the big puzzle. When I read the news and found that in Germany, my home country, sun and wind covered half of the power capacity demand in April 2013, I felt simply happy and really proud of my fellow engineers, scientists, economists and also politicians. The latter provided really great programmes to give renewable technologies the necessary push into the business. A great example is the 100.000 Roofs Programme, a subvention programme for photovoltaic installations.

World’s Firsts
A lot of exciting things happen in the renewable energy field and you can find many “World’s Firsts”. I was the lucky master student who got the possibility to write a master thesis about the world’s first autonomous wind and hydrogen system and it is located here in Norway on the small island Utsira. And not far away from there the world’s first floating wind turbine was set into the sea. Lately, I came across the incredible promising Sahara Forest Project where they grow food in the desert by using a smart process to condence fresh water out of the sea. And another incredible project is the Omega System where the growth of algae cleans wastewater, captures carbon dioxide and ultimately produces biofuel without competing with agriculture for water, fertilizer or land. 

Say nano for better solar cells?

by Hanne Kauko, PhD Candidate at Department of Physics, NTNU

Solar energy is undoubtedly one of the main candidates for our future renewable energy providers. The sun is essentially inexhaustible, and a very abundant source of energy: the rate of solar irradiation incident on the earth is 10 000 times greater than the rate at which people use energy [1]. Solar cell technology - that is, technology for direct conversion of sunlight into electricity – is currently one of the fastest emerging technologies.

There is a wide variety of possible solar cell technologies, the most common still being a simple planar silicon (Si) solar cell based on the junction between p- and n-doped silicon – even though already in the 1970s it was thought that Si would eventually give way to other technologies with higher efficiency and less energy-demanding production. The drastic price reduction of the raw material for Si solar cells, and the entry of Chinese solar-cell manufacturers into the market, has however brought the price of Si solar panels rapidly down. This has been the death strike for most Norwegian solar cell producers – but it has of course been very positive for increasing the usage of solar panels on roof tops world wide. Nevertheless, a Si solar cell is far from being optimal, and better alternatives are constantly searched for.

Vind- og bølgekraft på én plattform?

av Erin Bachynski, Stipendiat ved Centre for Ships and Ocean Structures, NTNU

Det har vært en del satsing på flytende vindturbiner til havs og på mange forskjellige bølgekraftkonsepter, men begge deler er dyre måter å lage strøm på. Det koster mye å bygge en plattform – som må takle store bølger og sterk vind – langt til havs og forbinde den med kysten for å kunne bruke strømmen. Forskere undersøker derfor om det kan det bli lønnsomt å sette vindturbiner og bølgekraftverk på samme plattform.

En ting er klart: Det mer enn er nok vindenergi og bølgeenergi i havet til å kunne lage mye strøm. Men hva slags fordeler er det ved å sette flere typer kraftverk på samme plattform? Hva er fordelen med å bygge en stor plattform med en vindturbin og tre bølgekraftverk sammenlignet med å bygge en mindre plattform med bare en vindturbin? Og hvordan skal den utformes og analyseres?

Figur 1: Spar-Torus-Combination (STC). Figur fra Made Muliawan.

Mulige synergieffekter  

Blant de mulige synergieffektene med å sette vindkraftverk og bølgekraftverk på samme plattform er det først og fremst infrastruktur som blir gjenbrukt: Man trenger bare én plattform, ett forankringssystem og én strømkobling der man ellers ville ha brukt to. I noen tilfeller kan flere bølgekraftverk på samme plattform også dele annet utstyr (flere bevegelige deler kan kobles til én hydraulisk akkumulator, for eksempel). Selv om plattformen må være litt større og forankringssystemet sterkere, kan strømproduksjonen øke mer enn kostnadene.

Trenger vi smart strøm?

av William Throndsen, Stipendiat ved Institutt for tverrfaglige kulturstudier, NTNU, og tilknyttet CenSES

Q: Trenger Norge smart strøm?
A: Hva er smart strøm?

Noen ganger opplever vi såkalte strømkriser i Norge. I ulikhet med andre land vi ikke kan sammenligne oss med er våre kriser som oftest begrenset til mildt ubehagelige økninger i strømprisen, dertil påfølgende medieoppslag om nevnte økninger i strømprisen, etterfulgt av at et opplevd ‘politisk ansvar’ dukker opp. Det var kanskje nettopp et slikt ansvarstagende som etter strømkrisa 2006/2007 førte til at såkalt smart strøm, eller Automatiske Måle- og Styringssystemer for strøm (AMS) på ordentlig ble satt på agendaen i 2007. Det var da Olje- og energidepartementet gjorde det til et uttalt mål i budsjettforslaget sitt for 2006-2007, og satte Vassdrags- og energidirektoratet på saken med «å fortsette utredningene om AMS» men nå også med «mål om å implementere nye teknologier i energimarkedet» [i]. Den gangen ble denne teknologien sett på som en rask og grei teknologisk fiks på det som i hovedsak dreide seg om et fordelingsproblem: strømmen nådde ikke frem fordi ledningene i sentralnettet var for tynne, midt-Norge var en flaskehals. Daværende Olje- og energiminister Terje Riis-Johannesen, under press fra strømkrisen og lidelsene den førte med seg, søkte å utnytte denne teknologiske fiksen for å slå to fluer i en smekk. Først og fremst slapp man unna det man kanskje så på som en større utfordring, nemlig en styrking av sentralnettet, og i tillegg viste man politisk handlekraft ved å bringe en løsning på banen.

Men nå har dette innlegget kanskje begynt i den gale enden, nemlig i den tørre politiske, fremfor den spennende teknologiske.

The Roadmap for nuclear fusion: Delayed by funding issues

av Ralph Kube, Stipendiat ved Institutt for fysikk og teknologi, Universitet i Tromsø

Research in fusion energy began in the 1950s when researchers realized the huge energy potential that was possible to harness from this energy source. At the time, tapping the strong nuclear force as energy source was only possible through nuclear fission, which is by splitting unstable heavy nuclei and utilizing the residual heat.

On the one hand, fission plants deliver steadily large amounts of electricity. On the other hand, this same power source has been responsible for large catastrophes, where their far-reaching consequences still difficult to grasp.

So why not harvesting energy through fusion instead, it is safer. Reaction yields for fusion processes are in the same order of magnitude as for fission processes and around 3 orders of magnitude larger than for chemical reactions.

The original idea for a fusion reactor is, as phrased by the French Nobel laureate Pierre-Gilles de Gennes,  "We say that we will put the sun into a box. The idea is pretty. The problem is, we don't know how to make the box." This has been the major research focus in nuclear fusion for the past 40 years, in a nutshell.

To sustain a fusion reaction, one has to heat up gas to some 150.000.000 kelvin so that the gas turns into plasma,

Offshore fornybar energi

Det finnes mye fornybar teknologi som blir utviklet for offshore forhold. Dette er forhold der en typisk har operert med olje og gass installasjoner. Noen av konferansene som originalt var spesialtilpasset olje og gassindustrien offshore, har nå begynt å få egne fornybar energi avdelinger. Et eksempel er ONS i Stavanger, som satser på fornybar energi (http://www.ons.no/index.cfm?event=dolink&famid=106620). Eg har nett vert på en annen vitenskapelig konferanse, ISOPE, der det er et stadig voksende fokus på fornybar energi offshore.

Grunnen til at det stadig vekk dukker opp fornybar energi i sammenhenger der en forventer kun offshore olje og gass, er at vi har masse å lære av hverandre. Det er mye som er likt som de ulike fagfeltene innen fornybare energi kan dra nytte av fra olje og gassindustrien. Installasjon, operasjon og vedlikehold er ting som endrer seg drastisk dersom en går fra en landbasert teknologi til offshore.

For min egen del så er eg mest interessert i offshore vindturbiner, men det finnes flere andre typer fornybare kilder til havs. Tidevannsturbiner og bølgekraftverk er noen andre som er relativt nye teknologier som er under utvikling.

Kva kan vi eigentlig gjere?

Eg deltok på "Kunnskapsbyen forum" i går, der klimaproblematikken og dens løyningar sto på agendaen. Med "Kunnskapsbyen" meiner vi her Kjeller/Lillestrøm, ein stad med høg konsetrasjon av teknologibedrifter, særkilt innan energiteknologi. Det var difor mange teknologar til stades, og eg kan vel trygt seie at det prega møtet.

Eg regner meg sjølv i høgste grad for å være energiteknolog, og det som kom fram på møtet fall derfor i god jord, der vi fekk foredrag om rolla vindkraft, solceller og vatnkraft speler for å finne løysinger til klimaproblemet. Men sjølv om eg er teknolog, liker eg også banale spørsmål. Gjerne med tilsvarande banale svar.

På sjølve innkallinga til møtet vart følgjande svært banale og nære spørsmål stilt: "Kva kan vi i Lillestrømområdet gjere for å bidra til å løyse klimaproblemet?".

Spørsmålet er svært enkelt, og men vi fekk ikkje noko godt svar på spørsmålet på møtet. Eg vil difor gjerne besvare spørsmålet her.

Ti gode grunner til å jobbe med solcelleforskning

Jeg begynner om under en måned i ny jobb, som PhD-stipendiat skal jeg forske på solceller på Institutt for energiteknikk (IFE) på Kjeller. Jeg skal jobbe med det som kalles for tandemceller, basert på vanlig silisium, men med et spennende lag oppå. For dem som lurer på hva tandemceller er for noe, er det kort forklart en dobbel solcelle, der hver av de to cellene tar opp forskjellige frekvenser (farger) av lyset fra sola. Slik kan effekten til solcellene i teorien nesten dobles. Problemet er at det blir litt dyrere enn vanlige solceller. Denne typen teknologi er i dag stort sett i bruk kun i satelitter, og til en viss grad i "vanlige" solenergiverk med konsentratorspeil.

Her er ti grunner til at solceller appellerer så mye til meg:

1. Det er nesten magisk.
Det tok meg over tre år med universitetsstudier for å forstå hvordan en fotovoltaisk solcelle faktisk fungerer, og jeg syntes at det rett og slett er ganske fantastisk at vi klarer å lage elektrisk strøm direkte fra lys, uten å gå via noe som helst form for tradisjonell generator eller annen mekanikk.

2. 10.000 ganger mer enn vi trenger.
Solenergien som treffer jorda til en hver tid tilsvarer ca. 10.000 ganger menneskenes energiforbruk. Det er med andre ord nok å ta av, og i mange land vil bare det å dekke taket på alle bygninger med solcellepaneler teoretisk sett være nok til å dekke hele landets energiforbruk.

3. Nesten null CO2.
Når solceller først er produsert og installert, slipper de ikke ut noe som helst forurensing i løpet av sin levetid. Produksjonen vil nødvendigvis forårsake en del utslipp, en NTNU-studie anslår at CO2-utslippene forbundet med produksjon av solceller er på ca. 24 gram per produsert kWh. Men dette er lite i forhold til andre energikilder, gjennomsnittet for elektrisitetsproduksjon i Europa ligger på rundt 500 g/kWh.

4. Solceller lages av stein.
Dagens kommersielle solceller lages stort sett av silisium. Silisium er, etter oksygen, det grunnstoffet det finnes mest av i verden.