Norsk veikart for forskningsinfrastruktur

Miljøvennlig energi

Forskning på miljøvennlig energi dekker områdene fornybar energi, energibruk, energisystem, CO2-håndtering og energipolitikk.  

Forskningsmål 

Forskningsinnsatsen innenfor miljøvennlig energi skal fremme en langsiktig og bærekraftig omstilling av energisystemet. Økt tilgang til ny fornybar energi, økt effektivisering og fleksibilitet og tettere integrasjon mot Europa, er viktige elementer. For CO2-håndtering er reduserte kostnader og realisering av lagringspotensialet i Nordsjøen, viktige mål. Satsingen skal bidra til reduksjon av norske og globale klimagassutslipp. Forskningen skal styrke næringslivet og gi økt internasjonal konkurransekraft. Energi21 er den nasjonale strategien for forskning, utvikling, demonstrasjon og kommersialisering av energiteknologi.

God forskningsinfrastruktur er avgjørende på energiområdet. En kombinasjon av laboratoriearbeid med modellutvikling og simulering er nødvendig for å sikre pålitelige og gode resultater. Uttesting i laboratorieskala er viktig for å kunne realisere nye og forbedrete løsninger og for å redusere risiko for feil og mangler når næringslivet tar disse løsningene i bruk.

Det er porteføljestyret for Energi, transport og lavutslipp som har ansvaret for de målrettede satsingene innenfor miljøvennlig energi. Porteføljeplanen for dette området beskriver mål og prioriteringer for satsingene. Aktivitet under andre porteføljestyrer er også viktig for forskningen på området, dette gjelder særskilt porteføljestyret for Muliggjørende teknologier og porteføljestyret for Naturvitenskap og teknologi. 

Eksisterende forskningsinfrastruktur

Området miljøvennlig energi spenner bredt og eksisterende infrastruktur er omfattende. Forskningssentrene for miljøvennlig energi (FME-ene) bidrar til å sikre en god samordning og utnyttelse av forskningsinfrastruktur og til god kopling mot næringslivet.

Innenfor vindkraft og havbasert energiproduksjon har Norge et godt infrastrukturtilbud. I tillegg til generell infrastruktur, er det en god del spesialutstyr, blant annet vindmåleutstyr (EFOWI og OBLO) og en flytende fullskala vindturbin (Hywind). På vannkraftområdet er Vassdragslaboratoriet og Vannkraftlaboratoriet ved NTNU sentrale. I 2019 ble det bevilget midler til fornyelse og oppgradering av begge disse laboratoriene. Infrastrukturen er nært knyttet til aktiviteten i FME-et HydroCen. Det er tidligere bygget opp en god infrastruktur for måling av miljøeffekter av vind- og vannkraft. Norwegian laboratory for silicon-based solar cell technology (NSST) ble etablert i 2009 og innebar da en viktig styrking av laboratorieinfrastrukturen på området. Infrastrukturen innenfor biodrivstoff og annen bioraffinering er blitt modernisert de siste årene gjennom et tett samarbeid mellom aktørene. Norsk Bioraffinerilaboratorium (NorBioLab) er viktig for forskning innenfor forbehandling og oppgradering til biogass, bioetanol, biodiesel og annen bioraffinering. Gjennom NorBioLab er infrastrukturen blitt fornyet og koordinert.

På energisystemsiden er det to nasjonale infrastrukturer, ElPowerLab og Smartgridlab. I tillegg er etablerte laboratorier ved institusjonene viktige. Smartgridlaben er nå i full drift. Dette laboratoriet er rettet inn mot distribusjon og marked, men fanger også opp energibruk i bygninger. ElPowerLab, som er rettet mot komponenter i kraftsystemet, fikk finansiering i 2016 og er i ferd med å ferdigstilles. 

Innenfor energibruk i bygninger er det bygget opp en omfattende infrastruktur rundt tidligere og pågående FME-er (ZEB og FME ZEN) og SFI-en (Senter for forskningsdrevet innovasjon) Klima 2050. ZEB Flexible Lab er et fullskala næringsbygg for å teste enkeltkomponenter og materialer i praktisk bruk. Infrastrukturen vil ferdigstilles i løpet av 2020. HighEFFLab er rettet inn mot energibruk i industrien. HighEFFLab fikk finansiering i 2016 og er under oppbygging. Gjennom laboratoriet vil det bli mulig å teste ut teorier, komponenter og systemer i større skala før implementering. 

Infrastruktur for å utvikle bedre teknologi for brenselceller og elektrolysører, Norwegian Hydrogen and Fuel Cell Centre, fikk finansiering i 2016 og er nå i full drift. Infrastrukturen støtter forskning og utvikling av teknologi for å produsere hydrogen fra fornybar energi og for anvendelse av hydrogen blant annet i transportsektoren. Infrastruktur for forskning på transport og lagring av hydrogengass fikk finansiering i 2019. I denne infrastrukturen står forskning på materialegenskaper sentralt.

Forskningsinfrastruktur for CO2-håndtering er i stor grad integrert i ESFRI-prosjektet ECCSEL, som er ledet av NTNU. ECCSEL er et europeisk prosjekt som samler FoU-infrastruktur fra flere land. Infrastrukturen har fått finansiering fra Forskningsrådet i flere omganger. I tillegg til ECCSEL, finnes flere større piloter. De viktigste er teknologisenteret på Mongstad (TCM), Aker Solutions testenhet for CO2-fangst, SINTEFs pilot for CO2-fangst og feltlaboratorier for lagring i Svelvik og Longyearbyen. 

Behov for nyetablering, oppgradering og/eller samordning

I årene framover er det behov både for oppgradering av eksisterende utstyr og for helt nye laboratorier på energiområdet. Generelt for nye infrastrukturer på energiområdet, er at digitalisering, sikkerhet, sirkulære verdikjeder og gjenbruk blir stadig viktigere. Dette er forhold som må tillegges stor vekt ved etablering av laboratorier.

Innenfor fornybar energi er det behov for oppgradering og utvikling av eksisterende infrastruktur på flere områder. Dette gjelder blant annet innenfor solcelleteknologi. Behovene på dette området er i stadig utvikling og det er behov for å fornye eksisterende infrastruktur for at den skal holde et internasjonalt nivå. Vindkraft vil spille en sentral rolle i omstillingen av verdens energisystemer, og er i kraftig vekst globalt. Markedet for havvind gir eksportmuligheter for norsk næringsliv. Det er viktig med infrastruktur som bidrar til å styrke norsk leverandørindustri i et globalt marked. Det vil være behov for utvikling av marintekniske, elektrotekniske og materialtekniske laboratorier.

Innenfor bioenergi er teknologiske gjennombrudd avhengige av oppdaterte laboratorier og det er behov for flere investeringer både i avansert analyseutstyr og utstyr til bruk innenfor biologisk, biokjemisk og termokjemisk konvertering og forbrenningsteknologi. Videre forskning på klima- og miljøeffekten av innføring av ulike typer biodrivstoff i både marin- og flytransportsektoren vil kreve oppgradering av laboratorier for testing og utvikling av bærekraftige biodrivstoff. Det vil framover være behov for infrastruktur og kompetanse knyttet til utvikling av bærekraftig biokarbon for både skog, landbruk og industri.

Det er økende bruk av solceller i bygninger i Norge og sluttbruk av solceller er tema i to FME-er (SuSolTech og FME ZEN). For å få et kunnskapsgrunnlag ved bruk av solceller i Norge, er det behov for å utvikle forskningsinfrastruktur som måler solinnstråling og ytelse. Det er videre behov for infrastruktur for design og testing av solmoduler, både når det gjelder bygningsteknologi og energiytelse.

Med den raske utviklingen og de store kravene som stilles til energisystemene framover, vil det være nødvendig å oppgradere og bygge ut eksisterende laboratorier på området. Dette gjelder særlig IKT-infrastruktur og programvare for overvåking og styring av energisystemet. Det er også behov for utstyr som muliggjør eksperimentell virksomhet og forskning på større komponenter og høyere effekter som del av et kraftsystem.

Det er behov for videre oppbygging av en nasjonal forskningsinfrastruktur innenfor hele bredden av elektrifisering av transport (batterier, brenselceller, hydrogen og direkte elektrifisering). På batteriområdet er det – i tillegg til generisk forskningsinfrastruktur – behov for spesialutstyr for testing og karakterisering av kommersielle batterier og batterisystemer. Det er også behov for utstyr som grunnlag for utvikling av nye batterimaterialer og batterikonsepter. 

Hydrogenproduksjon fra naturgass, i kombinasjon med CO2-fangst og lagring, gir nye forretningsmuligheter for Norge. Eksport av hydrogen fra Norge åpner for storskala bruk av hydrogen i kraftproduksjon og industri. Infrastruktur knyttet til denne type bruk av hydrogen, vil bli viktig. Det er også behov for forskningsinfrastruktur relatert til lagring og transport av flytende hydrogen.

For å utvikle neste generasjons CO2-fangstteknologier er det viktig å oppgradere eksisterende utstyr og å bygge opp ny infrastruktur til fangst av CO2 fra industri. Det er også behov for infrastruktur som støtter sikker og effektiv CO2-transport via rør og skip. Behovene innenfor CO2-lagring er knyttet til videreutvikling av lagringspiloter og uttesting av CO2-injektivitet, lagringskapasitet og lagringsintegritet. Det er positivt om nye infrastrukturer har relevans for enten klimapositive løsninger eller hydrogenproduksjon kombinert med CO2-håndtering. Utviklingen av norsk forskningsinfrastruktur på CO2-håndtering skal organiseres gjennom ECCSEL. 

Innenfor samfunnsvitenskap vil det være viktig å etablere åpne felles databaser og rammeverk. Felles datainfrastruktur vil kunne øke kvaliteten på forskningsresultater gjennom blant annet bedre kvalitetssikring av inngangsdata og forutsetninger, bredere faglige tilnærminger, bedre sammenlignbarhet på tvers av analyser og mer åpenhet om metodikk og datagrunnlag. Eksempler er blant annet felles rammeverk for kobling av modeller på tvers av modelltradisjon og sektor, tilrettelegging for databaser om energiteknologier, kostnader og energi- og klimapolitiske tiltak i ulike land og tilrettelegging for databaser og tidsserier for jordens karbonbudsjett. 

Relasjon til andre områder

Energiforskning omfatter en rekke ulike disipliner og teknologier. I tillegg til spesialiserte infrastrukturer, er utstyr innenfor flere andre områder viktige for energiforskningen. Dette gjelder i særlig grad nano- og materialteknologi, som benyttes innenfor store deler av energiforskningsfeltet, men som er helt sentralt innenfor solenergiforskning og forskning på batteri- og brenselceller. Utstyr på området bioressurser benyttes innenfor bioenergiforskning, og innenfor havenergiforskning er utstyret innenfor maritim teknologi (slepetank og havbasseng) av stor betydning. Utstyr innenfor klima og miljø er viktig for forskere som studerer miljøkonsekvenser av fornybar energi.

Forskningsinfrastrukturer knyttet til Miljøvennlig energi

Prosjekt

Status

ECCSEL – European Carbon Dioxide Capture and Storage Laboratory Infrastructure

ESFRI Landmark
 

ELPOWERLAB – Future distribution and transmission electrical grid components lab

Under etablering/ i drift

HighEFFLab – National Laboratories for an Energy Efficient Industry

Under etablering/ i drift

HydroCen Labs – Norwegian Research Centre for Hydropower Technology Laboratories

Under etablering/ i drift

NABLA – Norwegian Advanced Battery Laboratory Infrastructure

Støtteverdig

SMART-H – INFRASTRUCTUR APPLICATION ON MATERIALS RESEARCH FOR TRANSPORTING HYDROGEN

Under etablering/ i drift

ZEB Lab – Norwegian Zero Emission Building Laboratory

Under etablering/ i drift

Norwegian Fuel Cell and Hydrogen Centre*

Ferdig finansiert / i drift

NSST – Norwegian laboratory for silicon-based solar cell technology*

Ferdig finansiert / i drift

OBLO – NOWERI Norwegian Offshore Wind Energy Research Infrastructure*

Ferdig finansiert / i drift

SmartGrid – National Smart Grid Laboratory & Demonstration Platform*

Ferdig finansiert / i drift

Øvrige forskningsinfrastrukturer på veikartet av relevans for Miljøvennlig energi

Prosjekt

Status

E-INFRA ved UNINETT Sigma 2 – a national e-Infrastrucure for science

Under etablering/ i drift

NorBioLab – Norwegian Biorefinery Laboratory

Under etablering/ i drift

* Infrastrukturer der finansiering fra Forskningsrådet er avsluttet, eller der finansieringsperioden etter planen skulle vært avsluttet i 2019, har ikke en egen prosjektbeskrivelse i veikartet. Her er det i stedet en referanse til infrastrukturens nettsider eller Forskningsrådets prosjektbank.