Porteføljeplanen for Energi, transport og lavutslipp

Energi og lavutslipp

Forskningen innenfor energi og lavutslipp skal støtte en langsiktig og bærekraftig utvikling av energisystemet, bidra til omstilling til nullutslippssamfunnet og fremme et konkurransedyktig norsk næringsliv.

Innsatsen for å nå målene konsentreres om fem strategiske grep:

  1. Kraftproduksjon og -distribusjon - utnyttelse av fornybare energiressurser og fleksibilitet i et sikkert og robust energisystem, digitalisering og annen utvikling av energiinfrastruktur.
  2. Energieffektivisering - effektiv bruk av energi i bygg og områder, anlegg, industri og i transportsektoren.
  3. Avkarbonisering og utvikling av karbonnøytrale energibærere – klimanøytrale produkter og teknologi med særlig søkelys på de store utslippskildene i industri og transport.
  4. Elektrifisering - særlig rettet mot industri og transport.
  5. Samfunnsinnovasjon – et helhetlig blikk på de gjennomgripende samfunnsendringene som må på plass samtidig som vi ivaretar klima og natur.

Porteføljen omfatter forskning innen følgende delområder som er nærmere beskrevet nedenfor:

a) Energiomstilling og virkninger for samfunn, klima og natur 

b) Fornybar elektrisitet basert på solenergi, vind- og vannkraft 

c) Bioenergi og annen termisk energi 

d) Infrastrukturer for energidistribusjon inkludert et integrert og digitalisert strømnett 

e) Løsninger for energibruk i bygg og bebygde områder 

f) Avkarbonisering av industriprosesser 

g) Batterier og elektrifisering av transport 

h) Hydrogen og andre hydrogenbaserte energibærere 

i) CO2-håndtering 

På alle områder vil prosjekter som går ut over inkrementelle forbedringer bli prioritert. Delportefølje energi og lavutslipp er et viktig virkemiddel i implementeringen av regjeringens FoU-strategi Energi21. Delporteføljen omfatter ikke forskning på kjernekraft.

De ni delområdene bidrar til en eller flere av de fem strategiene: 

a) Energiomstilling og virkninger for samfunn, klima og natur

Vi kommer ikke til å nå energi- og klimamålene med teknologi alene. Veien videre mot nullutslipp vil kreve en mer kraftfull politikk som i større grad kommer til å gripe inn i folks hverdag og som kan gi uønskede fordelingseffekter. Utbygging av ny energiproduksjon og -infrastruktur gir press på arealer og naturmangfold, samtidig som effektiv ressursforvaltning er viktigere enn noen gang. Behovet for helhetlig forståelse og kunnskap om problemstillingene og avveiningene vi står ovenfor er stort og økende. Uten et solid og forskningsbasert kunnskapsgrunnlag kan energipolitikk forårsake motstand i samfunnet, som igjen kan forsinke og hindre omstillingen.

Delområdet dekker forskningsbasert kunnskap og nye løsninger for energiomstillingen utover teknologiutvikling. Det omhandler disipliner som samfunnsvitenskap, humaniora og juss, i tillegg til naturvitenskaplig forskning om energi og påvirkning på klima og natur. Sentrale brukere av forskningen er offentlig sektor, næringslivet og samfunnet ellers.

Forskning innen delområdet er viktig for at vi skal kunne nå politiske målsettinger, men også for å utfordre etablerte sannheter og maktstrukturer i samfunnet. Maktkritisk forskning kan også bidra både til å gjøre omstillingen mer rettferdig, og til en raskere omstilling gjennom å mobilisere til mer radikale tiltak. Forskningen kan ha et internasjonalt fokus, men må samtidig være relevant for beslutningstakere innenfor energisektoren i Norge. Viktige temaer inkluderer energirelatert kunnskap om:

  • Politikk og forvaltning: kunnskap om politiske prosesser, lovgivning og reguleringer.
  • Økonomi: analyser av virkemidler, markeder, innovasjon og nye forretningsmodeller, tekno-økonomiske analyser, markeds- og investeringsrisiko, samt fordelingseffekter.
  • Samfunn: sosio-tekniske analyser av omstillingsprosesser, samfunnsvitenskapelig og humanistisk kunnskap om adferd, kultur og holdninger til ulike grupper i samfunnet, og kunnskap om offentlige prosesser for planlegging og involvering
  • Klima, naturkonsekvenser og ressursbruk: kunnskap om livssyklusperspektiver, ressurseffektivitet, arealbruk og miljøpåvirkninger av energisystemet. Forskningen innenfor dette feltet skal være generaliserbar på tvers av arter og ha høy relevans for beslutningstakere.

b) Fornybar elektrisitet basert på solenergi, vind- og vannkraft

Området omfatter bærekraftig produksjon av elektrisitet fra fornybare energikilder som vann- og vindkraft og solenergi, samt utvikling av nye prosesser og materialer til bruk i energiproduksjon.

  • Vannkraft har en viktig rolle i det norske energisystemet med betydelige bidrag til samfunnets verdiskaping og fremtidig potensial knyttet til både energi- og effektleveranser til det nasjonale og internasjonale kraftmarkedet. Vannkraft er avgjørende for at Norge har et tilnærmet utslippsfritt energisystem og samtidig høy forsyningssikkerhet. Norge har fortsatt en ledende rolle innenfor planlegging, utbygging og drift av vannkraft. Det er viktig å opprettholde og fornye vannkraftkompetansen, blant annet gjennom forskning og utvikling. Forskningsaktivitet er et viktig element for å sikre kunnskapsutvikling og rekruttering på dette området. Forskningen skal sikre miljøvennlig og kostnadseffektiv utbygging, effektiv og lønnsom drift, bidra til økt fornybar produksjon i Europa og styrke norske leverandørers konkurransekraft i norske og internasjonale markeder.
  • Vindenergi Det internasjonale markedet for havvind er voksende, særlig gjelder dette bunnfaste konstruksjoner. Flytende havvind forventes også å ha stor vekst fremover. Myndighetene legger nå til rette for konsesjoner i norske havområder slik at man vil få et hjemmemarked. Allikevel vil det globale markedet være dominerende i de nærmeste årene. Havvind er allerede Norges største fornybare eksportnæring, men det er fortsatt et betydelig potensial for videreutvikling av et internasjonalt konkurransedyktig norsk næringsliv. Forskningsaktiviteten skal styrke innovasjonsevnen til norske leverandører av produkter og tjenester til et internasjonalt marked, inkludert kompetanseoverføring fra andre sektorer. Forskningen er viktig for å sikre miljøvennlig og kostnadseffektiv utbygging f.eks. kostnadseffektive og bærekraftige fundamentløsninger og installasjonsmetoder, drift og vedlikehold, samt hvordan utbygging av havvind påvirker miljø og samfunn. Vindenergi på land er nå konkurransedyktig i forhold til annen energiproduksjon, og det har vært stor utbygging av vindenergi på land i Norge de siste årene. Motstand mot utbygging har ført til endringer av konsesjonsregler og dette vil føre til mindre utbygging de nærmeste årene. Forskningstemaer kan være utbygging, drift og vedlikehold, samt påvirkning på miljø og samfunn.
  • Solenergi har vokst kraftig de seneste 20 årene og veksten i det internasjonale markedet fortsetter. Sterk konkurranse og store kostnadsreduksjoner har gjort solkraft til det mest konkurransedyktige alternativet internasjonalt når ny kraftproduksjon skal etableres. Norske industriaktører produsere silisiumbaserte solceller med lavt karbonfotavtrykk, noe som er et konkurransefortrinn. Enkelte norske aktører er også store innenfor bygging og drift av store solcelleanlegg internasjonalt, og flere store norske energiselskaper har tilsvarende ambisjoner. Et delområde innenfor solenergi som vokser raskt er flytende solcelleanlegg. Dette er et mer spesialisert marked der kombinasjonen av kompetanse fra solenergi og maritim virksomhet er viktig. Her har norske aktører et mulig konkurransefortrinn. Porteføljen omfatter også forskning knyttet til sluttbruk av solenergi i Norge. Det store mangfoldet av aktører; teknologiutviklere, teknologileverandører og teknologibrukere, gjør at det er behov for forskning og utvikling på mange områder. Dette omfatter alt fra grunnleggende material- og prosessteknologi, digitalisering av produksjonsprosesser og drift, til innovasjon og utvikling i det mangfoldet av bedrifter som satser innen bransjene solstrøm, solvarme, bygningsintegrert sol og solparker i forskjellige skalaer.

c) Bioenergi og annen termisk energi

Området omfatter bærekraftig utnyttelse av bioressurser og andre termiske energikilder (geotermi, solvarme, spillvarme, organisk avfall) til energiformål (varme, drivstoff, biokarbon m.m.). Dette inkluderer både produksjon, lagring og distribusjon.

  • Bioenergi er en viktig ressurs i energiomleggingen og omfatter både bruk til stasjonære formål i bygg, industri og landbruk, samt som fornybart drivstoff i transportsektoren. Bruk av stasjonær bioenergi har vokst de senere årene i forbindelse med utfasing av fossilt brensel. Innfasing av biodrivstoff (inkl. biogass) i transportsektoren har bidratt til vesentlig reduksjon av fossile CO2-utslipp. I tillegg brukes biokarbon i økt grad som reduksjonsmiddel i prosessindustrien samt innenfor landbruket. Forskningsaktiviteten skal bidra til effektiv og bærekraftig utnyttelse av bioressurser og avfall for utfasing av fossilt bruk, samt effektiv utnyttelse av sidestrømmer og restfraksjoner. Utvikling av nye løsninger for bioraffinering som utnytter råstoffene optimalt er sentralt og kobling mot karbonfangst i produksjon vil være viktig fremover. Bioenergi som energikilde i termiske varmesystemer vil også bidra til energifleksibilitet og økt forsyningssikkerhet. Energi 21 har satt opp flere aktuelle forskningstemaer innen bioenergi.
  • Energi fra organisk avfall og lavtemperatur energikilder omfatter utnyttelse av i energiressurser som blant annet organisk avfall som ikke kan resirkuleres eller gjenvinnes på annen måte, samt termisk solenergi og andre spillvarmekilder. Hovedfokus her er utnyttelse til lokal og distribuert varme/dampproduksjon til erstatning for fossile energikilder. Den termiske energien utnyttes både i større fjernvarmesystemer samt lokal bruk i bolig, næring og industri. Forskningsaktivitetene skal bidra til effektiv og bærekraftig utnyttelse av energien og utnyttelse av energikilder som ellers ville gått til spille.
  • Geotermisk energi omfatter både dyp geotermisk for produksjon av både elektrisitet og høytemperatur varme, samt grunn geotermisk energi for varmeproduksjon, ofte i forbindelse med varmepumper. Forskningsaktivitetene skal bidra til kostnadseffektive løsninger for boring og reservoarhåndtering, termisk energilagring og integrasjon i energisystemene både for et internasjonalt og nasjonalt marked. I Norge er markedet for dyp geotermisk energi begrenset. Norsk olje- og gassnærings kompetanse innenfor boring og reservoarhåndtering vil kunne være viktig i et internasjonalt marked på dyp geotermi.

d) Infrastruktur for energidistribusjon, inkludert et integrert og digitalisert strømnett

Dette delområdet omfatter aktiviteter som skal bidra til en bærekraftig, sikker og effektiv elektrifisering av samfunnet og har en nøkkelrolle i det grønne skiftet.

Forskningen skal bidra til å videreutvikle og forvalte et energisystem som effektivt kan håndtere uregulert og distribuert energiproduksjon med lav marginalkostnad, nye energi- og effektbruksmønstre, stadig større konsekvenser av strømbrudd og økt digital sårbarhet, samtidig som forsyningssikkerhet, personsikkerhet og etikk sikres. Integrasjon mellom energibærere og mot andre lands energisystem må ivaretas, og det må utvikles kunnskap om aktørroller, markedsplasser, rammebetingelser og forretningsmodeller som sikrer innovasjon og dynamikk slik at energisystemet blir bærekraftig. Digitalisering i energisektoren vil stå sentralt. Bruk av stordatateknologi og -prosesser, kunstig intelligens og muligheter for forsvarlig deling av data må vektlegges. Cybersikkerhet er et nødvendig premiss i fremtidens energisystem.

Forskningen skal bidra til kunnskapsbygging og løsninger innen 3 følgende områder:

  1. Systemteknologi - tekniske løsninger som kostnadseffektivt og med høy leveringssikkerhet støtter integrasjon av fornybare energikilder, nye energi- og effektprofiler og sømløs utveksling av energi, nett- og kundetjenester lokalt, nasjonalt og over landegrensene.
  2. Marked og aktører - tjenester, aktører og markedsplasser som er nødvendig for å utvikle, drifte og utnytte et bærekraftig, kostnadseffektivt og sikkert energisystem.
  3. Organisering - sektorregulering og rammebetingelser som legger til rette for en bærekraftig og effektiv elektrifisering, oppmuntrer til innovasjon og samfunnsnyttige utbyggingstiltak, samt økt og optimal utnyttelse av fornybar energi.

e) Løsninger for energibruk i bygg og bebygde områder

Området omfatter nye, energieffektive løsninger for ny og eksisterende bygningsmasse, samt for energifleksible områder som nabolag, byer og regioner. Dette inkluderer lokal produksjon og forbruk, energilagring, samspill med sentrale infrastrukturer og digitale teknologier og løsninger.

Utviklingen fordrer nye materialer, nye teknologiske løsninger, samt økt brukerkompetanse og innsikt i ikke-teknologiske barrierer.

f) Avkarbonisering av industriprosesser

Området omfatter industrielle løsninger for omlegging til fornybare energibærere og innsatsfaktorer som hydrogen, biokarbon og elektrisitet, mer energieffektive produksjonsprosesser, høyere utnyttelse av spillvarme og energisamspill i industriklynger eller områder. Dette vil øke norsk industris muligheter i et internasjonalt marked dels på grunn av høyere energieffektivitet og dermed lavere kostnader, dels på grunn av produkter med lavt karbonfotavtrykk.

Området vil først og fremst bidra til å nå målet om en effektiv bruk av nasjonale fornybare energiressurser og reduksjon av norske klimagassutslipp. Forskningen skal bidra i industri- og tjenestenæringene, samt inkludere effektive energilagringsløsninger.

g) Hydrogen og hydrogenbaserte energibærere

Det vil i fremtiden være et betydelig og økende behov for hydrogen og andre energibærere som vil kunne utnyttes med tilnærmet null utslipp av klimagasser. Forskningen må ha et helhetlig perspektiv på utviklingen av hydrogenområdet. Den må omfatte samfunns-, sikkerhets- og miljømessige aspekter ved utstrakt bruk av hydrogen i tillegg til forskning og teknologiutvikling som kan bidra til kostnadsreduksjon i produksjon, lagring, transport, distribusjon og bruk.

Området omfatter ren hydrogen, det vil si blå hydrogen fra fossile ressurser med CO2-håndtering og grønn hydrogen fra fornybar energi, både gjennom elektrolyse og nye teknologier. Området omfatter også hydrogenbaserte energibærere basert på ren hydrogen, herunder ammoniakk og syntetisk biodrivstoff, eventuelt med tilført hydrogen for økt utbytte, samt andre typer Power-to-X.

Relevante sektorer vil i utgangspunktet være industri som i dag bruker fossile energiråvarer og transport, primært maritim og annen langdistanse transport. Prosjekter som skal utvikle løsninger på områder der Norge har eller kan utvikle fortrinn vil bli prioritert, og målene for 2030 og 2050 i veikartet for hydrogen vil være førende for forskningsinnsatsen.

h) Batteri og elektrifisering av transport

Store deler av dagens fossile energibruk vil kunne elektrifiseres. Batterier vil bli stadig viktigere og forsknings- og kompetansebehovet er stort. Målet er å forbedre de mest relevante teknologiområdene knyttet til produksjon, lading, bruk og gjenvinning av batterier, samt sikkerhet.

For noen områder vil elektrifisering skje helt eller delvis via direkte tilknytning til det stasjonære kraftsystemet, også her er det sentrale forskningsutfordringer.

I tillegg til behovene knyttet til å erstatte bruk av fossile energibærere, er det også et økende behov for stasjonær lagring av energi. Dette er særlig knyttet til økende andeler ikke-regulerbar fornybar kraft, men også knyttet til økende utfordringer med effekttopper i el-nettet og midlertidige energibehov på bygge- og anleggsplasser.

Felles for disse utfordringene er at de representerer både nasjonale og internasjonale muligheter. Forbedret teknologi vil bidra både til energiomlegging og utslippskutt i Norge og muliggjøre ny, bærekraftig og internasjonalt orientert verdiskaping. Forskning på områder der Norge har et fortrinn vil bli prioritert.

Området omfatter forskning på:

  • råvarer og materialer som kan bidra til forbedringer både på energitetthet, effekttetthet, levetid, sikkerhet og bærekraft.
  • design og automatiserte prosesser for produksjon av battericeller og batterisystemer, rettet både mot transport og stasjonær energilagring.
  • prosesser for håndtering og sortering av utrangerte eller skadede batterisystemer, samt gjenbruk og materialgjenvinning.
  • elektriske drivlinjer, høyeffekts ladeløsninger og tilhørende energisystemer for alle typer batterielektriske kjøretøy og kortdistanse fartøy, inkludert fly, samt mobil elektrisk infrastruktur for elektrifisering av bygge- og anleggsplasser og andre virksomheter som har et midlertidig energibehov.
  • tilknytning til stasjonært energisystem gjennom kjørestrøm, landstrøm og teknologi for elektrifisering av kjøretøy, vei, jernbane og havner.

i) CO2-håndtering

Klimanøytral industri og klimapositive løsninger vil i mange tilfeller kun være mulig gjennom CO2-håndtering. Teknologi for fangst, transport og lagring av CO2 er tilgjengelig i dag, og CO2-håndtering er tatt i bruk enkelte steder der rammebetingelser og forutsetninger er til stede. Det foreligger imidlertid betydelige tekniske og markedsrelaterte barrierer som må adresseres før CO2-håndtering kan tas i bruk verden over. Forskning og innovasjon er nødvendig får å bringe ned kostnadene ved CO2-fangst og redusere risiko knyttet til CO2-lagring. I tillegg må gode forretningsmodeller identifiseres.

Forskningsrådet og Gassnova samarbeider om forskning og innovasjon innen CO2-håndtering gjennom CLIMIT-programmet. Tematiske prioriteringer innen CO2-håndtering er beskrevet i detalj i CLIMITs programplan. En oppdatert programplan vil bli etablert høsten 2021.