Nya forskningsrön snabbar på energiomställningen

Energiplattformen bjöd den 16 juni in till webbinariet ”Energiomställningen och vägen dit” tillsammans med Sustainable Innovation. Här rymdes såväl nya forskningsrön som ett panelsamtal om utmaningarna i den pågående omställningen av energisystemet.

Se hela seminariet i efterhand via denna länk.

Moderator under det direktsända eventet var Willy Silberstein. Seminariet lockade ett sjuttiotal deltagare från såväl akademi och industri som offentlig sektor. Deltagarna bidrog via webben med sina egna inspel kring energisystemet största utmaningar.

De välkomnades av Lina Bertling Tjernberg, föreståndare för KTHs Energiplattform, och vice föreståndare Christophe Duwig. Tillsammans betonade de målet med Energiplattformens arbete: att bidra till den utveckling av teknik och metoder som gör det möjligt att uppnå FN:s globala klimatmål.

KTH:s Energiplattform rymmer forskning och utveckling inom allt från teknik till transformation av beteenden, och den pågående samhällsutvecklingen.

Stark innovation inom förnybar energi

Den kunskapssprängda timmen inleddes av Frauke Urban, lektor och enhetschef vid Industriell ekonomi och organisation (INDEK). Urban refererade en studie om den internationella innovationskraften inom vind- och solenergi samt vattenkraft.

Studien visade hur den kraftfullaste teknikutvecklingen inom vindenergi finns i EU, särskilt i länder som Danmark och Tyskland, därefter i USA och Kina. Flest patent inom området registreras av europeiska företag.

Teknikutvecklingen pekar mot allt större vindturbiner där allt fler vindkraftsparker placeras till havs. Kapaciteten ökar genom att vindkraftverken blir allt större, i dag finns exempel på kraftverk under utveckling som har en kapacitet av 13-15 MW.

Vad gäller solenergi så sker den kraftigaste innovationen i asiatiska länder som Kina och Sydkorea, följt av USA och EU. De största företagen på området är kinesiska och dessa står även för de flesta patentansökningar. Det pågår en förfining av tekniken till standardsolceller men även utveckling av solceller i galliumarsenid, samt tunnfilmsceller och färgsensiterade solceller (dye-sensitized solar cells).

Frauke Urban visade hur effekten från de nyutvecklade solcellerna har ökat dramatiskt de senaste åren, i flera fall med så mycket som 50 procent.

Inom vattenkraften är länder som USA, Kanada, samt EU och där särskilt Norge och Sverige, starka innovatörer. De främsta företagen inom området är kinesiska, kanadensiska, norska och svenska. Innovationstrenden för vattenkraft pekar mot allt större kraftverk och dammar, men det finns även viss innovation inom mindre vattenkraftverk. De marknaderna som växer kraftigast är de asiatiska, afrikanska och latinamerikanska.

Förnybart billigare än ny kolkraft

Kostnaden för ny förnyelsebar energi sjunker snabbt. Särskilt syns detta inom ny solenergi. Hälften av de förnyelsebara energikällorna är i dag billigare än nya kolkraftverk, menade Frauke Urban.

Studien visade att Europa fortfarande är internationellt ledande även om konkurrensen från Kina blir allt starkare. Sverige har en stark innovationstradition inom vattenkraft, biomassa och kärnkraft. Men för att lyckas med målet att ha 100 procent förnybara energikällor till år 2040 så krävs en kraftfull ökning av förnybar energi. Samt ytterligare innovationsstöd inom landet särskilt vad gäller områdena vind- och solenergi.

Seminariets andra presentation gjordes av Joydeep Dutta, professor i funktionella material. Han visade hur det internationellt pågår en kraftfull satsning på vätgas som en framtida bränslekälla.

Bland exemplen var Australien, som planerar att ersätta sin stora export av fossila bränslen med vätgas, och Japan där stora satsningar görs på en fordonsflotta med vätgas som bränsle. Även i Norge planeras nya lösningar som tillsammans med nya satsningar på vattenkraft ska sänka landets utsläpp av koldioxid.

Stort behov av vätgasproduktion

Behovet är stort av nya sätt att producera vätgas. Och lösningen som Dutta förordar är att utvinna vätgas ur vatten med hjälp av nya funktionella nanomaterial.

Att klyva vattenmolekyler för att producera vätgas har alltid ansetts som “en helig graal” inom energiområdet. Men det är en graal som kommer att finnas tillgänglig inom något decennium, menade Dutta.

Men ännu är kostnaden för vätgasproduktion ur vatten alltför hög därför krävs mer forskning och utveckling. Vid KTH utvecklas bland annat nya katalysatorer för vätgasproduktion. Här finns projekt som kombinerar vattenreningsteknik med produktion av vätgas, bland annat i samarbete med Stockholm Vatten. Samt projekt som undersöker möjligheten att driva produktionen helt med hjälp av solljus.

Cybersäkerhet en viktig del av energisektorn

En viktigt verktyg för att nå de globala hållbarhetsmålen är nya digitala lösningar, menade, Robert Lagerström, lektor vid avdelningen nätverk och systemteknik på KTH. Han höll dagens tredje presentation där han gav en inblick i behovet av en starkare cybersäkerhet inom energiområdet.

Tillsammans med utvecklingen av nya digitala lösningar följer en allt högre komplexitet i programvaror och system. Denna utveckling i sig ökar sårbarheten i systemen. Vägen till säkrare system går därför genom mer kunskap för att hantera den ökande komplexiteten, menade Lagerström. 

Även om det inte går att utveckla ett fullständigt säkert system så finns det åtgärder för att fånga upp en attack i tid, menade han. Forskarna har utvecklat modeller för att testa och simulera hot och attacker, även på våra energisystem. Simuleringarna ger en inblick i vilka åtgärder som kan ge bäst resultat för att minska ett systems sårbarhet.

Tidigt i utvecklingen av nya system behövs ett fokus kring säkerheten, helst redan i designfasen. Systemen behöver även utvecklas med användarna i fokus eftersom de ofta är en svag länk.

Hög säkerhetsmedvetenhet inom sektorn

Lagerström menade att energisektorns säkerhetsmedvetenhet är hög men att det det krävs en ständig utveckling för att hålla samma takt som angriparna.

Här är ett väl fungerande samarbete mellan företag och akademi en nyckel. Samt en insikt i skillnaden mellan vanliga IT-system och kärnsystemen.

Seminariet avslutades med ett panelsamtal. Förutom plattformens föreståndare deltog Olga Kordas, forskare och föreståndare för programmet Viable Cities, samt Mikael Östling professor i mikro- och nanoteknik samt prorektor med särskilt ansvar för infrastruktur.

Panelen inledde med en diskussion kring vad som krävs för att underlätta resan från forskning till produkt och vidare implementering.

Starkt innovationsstöd vid KTH

Det är inte svårt att ta steget från forskning till produkt även om det krävs fokus, menade Mikael Östling, och pekade på det stöd som finns inom KTH Innovation. Här analyseras 300 nya idéer per år, många av dem inom energieffektivisering och -generering.

Olga Kordas höll med om att tiden från forskning till produkt blir allt kortare. Men att den stora utmaningen fortfarande finns i steget från en fungerande teknik till implementering på stor skala. I dag finns många exempel på mindre pilotsatsningar men betydligt färre av den storskaliga implementering som krävs för att vi ska bli klimatneutrala.

Det behövs mer samverkan mellan forskare och andra samhällsaktörer, bland annat för att undanröja regelverk och inlåsningseffekter. Men även för att öppna för en starkare finansiering av större satsningar. Dagens finansiering är alltför fragmenterad, vilket är skadligt såväl för utvecklingen som för forskningen.

Lina Bertling Tjernberg lyfte utmaningen i att arbeta långsiktigt med utvecklingen av energisystemets infrastruktur. För att ta de viktiga och långsiktiga beslut som krävs behöver vi utveckla samverkan mellan olika aktörer. Detta är gäller inte minst aktörer som är ovana att samarbete inom energiområdet som till exempel mark- och fastighetsägare.

Forskningen behöver också förmågan att utvecklas på flera nivåer samtidigt. Ett exempel är den pågående storskaliga produktionen av litiumjonbatterier som sker samtidigt som forskningen kring helt nya batterimaterial.

Simuleringar kan öka hastigheten

Om energiområdet ska lyckas bli klimatneutral krävs en mycket snabbare utveckling än dagens, menade Christophe Duwig. Och vägen dit går genom en mer utbredd användning av simuleringar i virtuella miljöer. Goda simuleringsmodeller kan snabba på både utveckling och innovation.

Det krävs en revolution inom energiområdet för att vi ska klara av klimatomställningen, menade Christophe Duwig, som dock var optimistisk över utvecklingen.

Mikael Östling lyfte den kontinuerliga hållbarhetsdiskussion som förs med KTH:s samverkanspartners. Där skapas en samsyn kring behoven, bland annat utvecklingen av en infrastruktur som kan samtidigt kan hantera effektbrist och en utveckling mot produkter med allt mindre energiförbrukning.

Forskarsamhället har en viktig roll

För att lyckas bygga en starkare samverkan krävs vilja och tillit, betonade Lina Bertling Tjernberg. Vi behöver skilja på åsikter och fakta bättre än vad vi gör i dag. Kunskap är makt, menade hon, inte minst då det i närtid ska fattas stora och långtgående beslut kring vår energiförsörjning. Här har forskarsamhället en viktig uppgift i att bidra med fakta i de besluten.

Olga Kordas pekade på behovet av ett gemensamt språk och en förståelse av varandras skilda världar. Och inskärpte att vi behöver lämna dagens små testverksamheter till förmån för större systemdemonstratorer där det är möjligt att utveckla teknik, regelverk och finansieringsmodeller i samverkan. I dag måste vi fokusera på de transformativa systemförändringar som krävs för att lyckas förverkliga omställningen till ett klimatneutralt och fossilfritt samhälle, menade Olga Kordas.

Lina Bertling Tjernberg betonade även hur vi i Sverige måste bli bättre på att se oss som en del av resten av världen. Detaljstyrningen av forskningen måste till förmån för en frihet att se omvärldens behov och att arbete långsiktigt för att lösa nya problem.

Avslutningsvis uppmanade Bertling Tjernberg till en fortsatt aktiv dialog. Energifrågan är ständigt aktuell och det är viktigt med den tillit och kontakt som ett aktivt samtal kan skapa.

Hela seminariet kan ses i efterhand via denna länk.

 Boka gärna in den 19 november för årets upplaga av KTH Energy Dialogue som i år går av stapeln vid Tekniska museet i Stockholm.

Text: Magnus Trogen Pahlén