EFK, Alm.del - 2015-16 - Bilag 157: Henvendelse af 27/1-16 fra DTU om hurtig udmøntning af regeringens bidrag til Mission Innovation

Energi-, Forsynings- og Klimaudvalget 2015-16
EFK Alm.del Bilag 157
Offentligt

Januar 2016

POSITIONSPAPIR

DTU’s forslag til fremtidige satsninger på forskning og udvikling af bæredygtige energiteknologier

Afgørende med indfasning af de 580 mio. kr. i EUDP allerede i 2016

På Danmarks Tekniske Universitet, DTU, forskes der i alle dele af energisystemet fra produktion og distribu-

tion til lagring og forbrug, med særlig fokus på bæredygtige energi. Det var derfor en god nyhed for DTU, at

regeringen i forbindelse med præsentationen af Mission Innovation i november 2015 meddelte, at den vil

styrke energiforskningen ved i 2020 at øremærke i alt 580 mio. kr. til initiativer inden for Clean Energy ved

hovedsagligt at styrke EUDP. Det er særligt glædeligt i lyset af, at EUDP med finansloven for 2016 er blevet

reduceret med 52 pct. i forhold til 2015.

Det er af afgørende betydning, at de nye midler indfases i EUDP allerede fra 2016. Dette er nødvendigt for

at sikre, at den allerede igangsatte energiforskning og de opbyggede spidskompetencer ikke går tabt, og for

at fastholde Danmarks internationale førerposition på området. EUDP er et af de centrale forskningspro-

grammer, der er med til at sikre den nødvendige modning af energiteknologier, som er afgørende for ar-

bejdspladser, vækst og dansk eksport.

Konkrete forslag til forskning og udvikling af bæredygtige energiteknologier

Med aftalen på FN’s klimakonference COP21 blev fokus på nødvendigheden af at omlægge de globale

energisystemer i en mere bæredygtig retning styrket. I Danmark er det oplagt at gøre brug af den viden,

der er på DTU, hvor omkring 1.000 forskere - fordelt på en række institutter - besidder omfattende eksper-

tise inden for både energikilder, - systemer, og - forbrug. Dette postionspapir præsenterer konkrete forslag

til perspektivrige energiteknologiske forsknings- og udviklingsområder, der alle peger i retning af en fremtid

med ny grøn økonomisk vækst.

DTU anbefaler, at de 580 mio. kr. som regeringen har øremærket til initiativer inden for Clean Energy an-

vendes til forskning og udvikling inden for områder, hvor dansk forskning er på forkant og vækstpotentialet

er stort, og de konkrete emneområder bliver i det følgende præsenteret inden for fire overordnede afsnit:

Energikilder

Systemintegration og styring

Lagring og konvertering

Sektorspecifikke energiløsninger

1. Energikilder

Forskning og udvikling inden for teknologier, som effektivt udnytter energi fra vind, sol, biomasse og lav-

temperatur energikilder bliver grundlagsskabende for en omkostningseffektiv omstilling af energisystemet

nationalt og globalt.

Dansk vindkraftindustri er globalt i førerfeltet, og en betragtelig del af Danmarks el-produktion er i dag ba-

seret på vind. Andelen af vindenergi vækster også i EU og globalt.

Vindteknologien

udvikler sig særlig hur-

tigt med hensyn til Levelized Cost to Energy (LCOE), stabilitet og systemintegration. Ved en fortsat forsk-

EFK, Alm.del - 2015-16 - Bilag 157: Henvendelse af 27/1-16 fra DTU om hurtig udmøntning af regeringens bidrag til Mission Innovation

Januar 2016

ning og udvikling inden for vindenergi er der perspektiver for omkostningsreduktioner på op til 30 pct. on-

shore og 50 pct. offshore i 2030. For at realisere effektiviserings- og vækstpotentialerne bør udviklingen

styrkes inden for vindturbineteknologi, offshore system design, nettilslutningsteknologi og modellering til

optimal placering af vindmøller.

Internationalt er udnyttelsen af

solenergi

central i den grønne omstilling, hvilket kræver fortsat forskning

og udvikling af materialer til at høste solens energi direkte. Dette kan enten være i form af strømproduce-

rede solceller eller i kobling med elektrokatalyse til fremstilling af brint.

DTU ser også vigtige perspektiver i øget forskning og udvikling inden for

udnyttelse af lavtemperatur-

varmekilder

for både kraft- og varmeproduktion. Energiressourcer ved lavt temperaturniveau er til rådig-

hed fra en række kilder, som spænder fra spildvarme til vedvarende energikilder i form af biomasse, geo-

termi og sol. Der er et stort potentiale for at forbedre udnyttelsen af disse varmekilder til elproduktion.

Dette potentiale gør sig også gældende inden for procesenergi til industrielle anvendelser.

Biomasse vil også blive en vigtig brik i fremtidens bæredygtige energisystem. En række

termiske biomasse

teknologier

er under udvikling og vil kunne give væsentlige bidrag til den globale reduktion af drivhusgas-

emissioner, særligt udviklingen af nye effektive teknologier til forbrænding, forgasning, pyrolyse og kataly-

se. De nævnte teknologier vil tilbyde dels en fleksibel produktion af el og varme (når der er beskedent bi-

drag fra vind og sol), og dels mulighed for at producere CO

-neutrale flydende brændsler til transportsekto-

ren (fly, biler, skibe).

Biologisk omdannelse af biomasse

til flydende brændsler vil ligeledes blive et vigtigt

element i fremtidens grønne samfundsøkonomi. Udover brændsel kan der produceres kemikalier og mate-

rialer, som øger værdiskabelsen og ressourceeffektiviteten. Danmark har stærke virksomheder og forsk-

ningsmiljøer indenfor anvendt bioteknologi, agroindustri og procesteknologi, og dermed et solidt grundlag

for at etablere industrielle processer til effektiv omdannelse af biomasse.

2. Systemintegration og styring

Der er en betydelig forsknings- og udviklingsindsats knyttet til udvikling af fremtidens robuste og bæredyg-

tige intelligente energisystemer.

Smart Grid og Energy System Integration

er nøglen til storskala indpas-

ning af den fluktuerende produktion af energi fra sol og vind. Det stiller krav til udvikling af omkostningsef-

fektive, bæredygtige og sikre energisystemløsninger, tilpasset lokale forhold hvor vedvarende energi, ener-

giinfrastrukturer og energitjenester integreres og koordineres gennem smart styring og nye integrerende

og fleksible energiteknologier og -løsninger.

Forskning og udvikling i IT-implementerbare modeller og metoder til sammenkobling af forskellige løsnin-

ger og energisystemer er væsentlig for fremtidig integration af vedvarende energi. De nuværende energisy-

stemer er karakteriseret ved at produktionen følger belastningen, men med en stor andel af energiproduk-

tionen baseret på sol og vind, bliver det afgørende at balancere den fluktuerende produktion ved udvikling

nye markedsløsninger og systemer for fleksibelt elforbrug

fra især varmepumper og elbiler. Gennem en

anvendelse af markedsbaserede styringsmetoder, nye aggregator-teknologier, Internet of Things (IoT) løs-

ninger og metoder til forecasting kan der skabes fleksibilitet ift. energiforbruget. Der er bl.a. behov for

forskning og udvikling af modeller, metoder og teknologier til effektiv kommunikation og håndtering af de

mange sensorer, der skal indsamle datagrundlaget.

EFK, Alm.del - 2015-16 - Bilag 157: Henvendelse af 27/1-16 fra DTU om hurtig udmøntning af regeringens bidrag til Mission Innovation

Januar 2016

I nutidens samfund er der elektronik og elektronisk styring på en lang række områder i vores hverdag. Det

kræver

energieffektiv effektelektronik

dvs. strømforsyninger og effektelektroniske omformere mellem

vekselspænding og jævnspænding. Energiteknologiske landvindinger som "Smart Grid", "Energy Efficient

Production", "Renewable energy production", "Smart Cities", "Energy Neutral Buildings”, "Smart House",

"Mobile Power", og ”IoT - Internet of Things” vil ikke kunne realiseres uden energieffektiv effektelektronik.

3. Lagring og konvertering

På længere sigt – efter 2030 – bliver der behov for effektiv el-lagring. Alternativet til ikke at udvikle lagrings-

og konverteringsteknologier er at fastholde en stor reservekapacitet på kraftværkerne, som vil modvirke

målsætningerne om reduktion af CO

og medføre omkostninger på mellem 0,5 mia. kr. og 1,5 mia. kr. om

året. Nye og mere effektive teknologier til energilagring og- konvertering kan bidrage til nye vækstmulighe-

der og arbejdspladser i Danmark. Denne forskning kan med stor fordel samles i et

Center for forskning,

udvikling og demonstration af energilagringsteknologier

i et samarbejde mellem førende nationale forsk-

ningsmiljøer og danske virksomheder med DTU som operatør og koordinator. Danmark er det rette sted at

etablere et sådan center, idet danske forskningskompetencer ligger inden for de områder, som i fremtiden

vil blive efterspurgt inden for energilagring– og konvertering.

Et nationalt center skal bl.a. udvikle effektive energilagrings- og energikonverterings-teknologier til sikring

af konkurrencedygtige el-priser, uddanne ingeniører og ph.d.’er på energilagringsområdet til det danske

erhvervsliv samt bidrage til løsning af det globale behov for vedvarende energi til fremtidens transportsek-

tor. Centret skal satse massivt på F&U inden for bl.a.

batterier til lagring af elektricitet i stor skala.

Centeret skal også forske i

flydende brændsler baseret på kulbrinter,

som der vil være stor efterspørgsel

efter i en CO

-neutral økonomi, i særdeleshed til tunge lastvogne, fly og skibe. Her er

elektrolyse

en nøgle-

teknologi, enten alene eller sammen med forgasset biomasse. Keramiske elektrolyseceller kan med meget

høj effektivitet omdanne vanddamp og CO

til syntesegas, som er udgangspunktet for en række standard-

processer i den kemiske industri til fremstilling af bl.a. flydende brændsel. Det er også muligt at koble lav-

temperatur elektrolyse direkte til hydrogenering af både CO

og kvælstof med henblik på at fremstille

brændsler eller basale kemikalier, der kan bruges i den kemiske produktion uden anvendelse af fossile res-

sourcer.

I et bæredygtigt energisystem spiller effektiv energikonvertering en vigtig rolle. Lagres fx vindmøllestrøm i

form af brint eller andre energiholdige forbindelser, skal man kunne omdanne dem til elektricitet igen med

størst mulig effektivitet. Her kommer

brændselsceller

til at spille en stor rolle. Brændselsceller vil også

kunne anvendes i transport, til kraftvarmeanlæg, til backup-strømforsyning og som batterierstatning.

Brændselsceller er i dag kommercielt tilgængelige i nichemarkeder, men for at finde udbredt anvendelse

kræves yderligere forskning.

4. Sektorspecifikke energiløsninger

Dette afsnit om sektorspecifikke energiløsninger skal ses i sammenhæng med de tre foregående teknologi-

afsnit, hvor dette afsnit især sætter fokus på potentialerne for energieffektivisering inden for specifikke

sektorer, hvilket også er centralt for fremtidig grøn økonomisk vækst.

EFK, Alm.del - 2015-16 - Bilag 157: Henvendelse af 27/1-16 fra DTU om hurtig udmøntning af regeringens bidrag til Mission Innovation

Januar 2016

Bygninger

Op mod 40 pct. af Danmarks samlede energiforbrug anvendes i bygninger, hvilket gør bygninger til en af de

største energiforbrugere i samfundet. Der er store energibesparelsespotentialer i at finde nye, omkost-

ningseffektive renoveringsteknologier til eksisterende bygninger, og for nye bygninger i EU er der krav om

et nettoenergiforbrug på næsten nul senest i 2020. Efterspørgslen på

nye typer byggekomponenter med

bedre energiegenskaber

forventes derfor at stige i såvel nybyggeri som ved renovering af eksisterende

bygninger. Der er et stort potentiale for udvikling af nye typer integrerede løsninger til realisering af EU-

målet med fokus på økonomi, kvalitetssikring og fleksibilitet. Dette gælder både nye produktløsninger som

fx klimaskærme og vinduer, ventilation og varme/køleanlæg samt nye procesløsninger til fx industriel pro-

duktion, opbygning og drift.

Med

lavtemperaturfjernvarmesystemer

kan lavtemperatur-spildvarme fra industrielle processer og kon-

verteringsprocesser i det fremtidige energisystem udnyttes til dækning af varmebehovet i lavenergihuse.

Ved at sænke fremløbstemperaturen i fjernvarmesystemet øges effektiviteten i hele fjernvarmesystemet.

Det kræver dog, at systemer til opvarmning af rum og varmt brugsvand i eksisterende og nye bygninger

udvikles så de kan fungere ved de lave temperaturer. Specielt vil der være behov for en ny generation af

fjernvarmeinstallationer, som med en kombination af lavtemperaturfjernvarme og supplerende fleksibelt

eltilskud giver en optimal varmeløsning for bygninger. En massiv forskningsindsats på området har således

også potentiale for vækst og beskæftigelse i Danmark. Det danske fjernvarmesystem er helt unikt og inter-

nationalt er der en voksende erkendelse af fjernvarmesystemers store fordele ved realisering af det fossil-

frie energisystem.

Transport

Udover ovenfor nævnte initiativer vil en transportsektor uafhængig af fossile brændsler også kræve en stor

forskningsindsats inden for

transporteffektivitet ved brug af bl.a. ”big data”.

Kombinationen af teknologier

inden for Intelligent Transport Systems (ITS) og den eksplosive stigning i sensorbaserede data fra køretøjer

og infrastruktur udgør et stort uudnyttet potentiale i forhold til bæredygtig trafikplanlægning samt optime-

ring og regulering af trafikafviklingen, som vil kunne øge transportens energieffektivitet betragteligt.

Yderligere et forskningsområde, som kan bidrage til reduktion af energiforbruget og maksimere værdien af

den fluktuerende energiproduktion er

øget elektrificering og automatisering af køretøjer til vejtransport.

Endelig vil udviklingen af en fossilfri transportsektor i tillæg til udviklingen af grønne teknologier indebære

forbrugeraccept af nye bæredygtige transportteknologier.

Det kræver forskning i, hvad der kræves for at

teknologierne opfylder befolkningens mobilitetsbehov og incitamentstrukturer som afgiftssystemer m.m.

Dvs. viden om hvad der skal til for, at forbrugerne tilvælger de energiteknologiske innovationer i praksis.

Et selvstændigt fokuspunkt for udviklingen af en fossilfri transportsektor er skibsfarten, som står for 2,5 pct.

af den globale CO

-udledning og forventes at stige mellem 50 pct. og 250 pct. i 2050 – afhængig af økono-

misk vækst og energiteknologiudviklingen.

Energioptimering inden for skibsfarten

kan bl.a. opnås ved bed-

re skibsdesign, driftsoptimering, motordesign, spildevarmeudnyttelse og kølecontaineroptimering samt

videreudvikling af grønne logistikløsninger.