1. Resumé
Stigende mængder af fluktuerende vedvarende energikilder og et fortsat stigende energiforbrug på verdensplan kræver nye FoU tiltag inden for Smart Energi, klimatilpasning og energieffektivisering. OECD har bl.a. udpeget energilagring som en ”Technology Trend”. Danske virksomheder har mange års erfaring inden for energieffektivisering og energikonvertering og har de seneste år opbygget store kompetencer inden for Smart Energi, herunder energilagring. Disse teknologier vil ifølge OECD have et stort potentiale inden for de næste 5-15 år, så danske virksomheder står godt rustet til at kunne udbygge eksporten inden for Smart Energi.
2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder
Urbanisering og global opvarmning er to store verdensomspændende udfordringer, som kræver radikal nytænkning af måden vi anvender vores knappe ressourcer. Energieffektivisering, indførelse af vedvarende energikilder og klimatilpasning er en del af løsningsrummet til at overkomme disse udfordringer. På COP21 i Paris 2015 vedtog 195 lande, at den globale opvarmning skal begrænses til 2 oC og et mål om højst 1,5 oC temperaturstigning. Energiforsyning i byerne skal i højere grad bygge på anvendelse af fluktuerende vedvarende energikilder, såsom vind og sol, hvilket bl.a. stiller krav om et intelligent energisystem med anvendelse af effektive energilagrings- og konverteringsteknologier samt en effektiv og intelligent udnyttelse af energiinfrastrukturen. Minimering og effektivisering af forbruget i bygninger, industri og transport vil fortsat være yderst vigtigt, dels for at reducere belastningen på infrastrukturen, dels for at begrænse den nødvendige investering i vedvarende energikilder. Parallelt med tiltagene inden for indførelse af vedvarende energi og energieffektivisering er det allerede nu nødvendigt at igangsætte udvikling og demonstration af klimatilpasningsløsninger for at imødegå klimaforandringer. Danmark har over 40% vindenergi og danske virksomheder har allerede en international styrkeposition inden for energieffektivisering og vedvarende energi og står derfor godt rustet til at gå ind på Smart Energimarkedet. Det forventes at en stærk forskningsindsats vil medvirke til fortsat vækst og jobskabelse blandt danske energivirksomheder.
3. Forskningsbehov
Løsningen af de to overordnede udfordringer om urbanisering og global opvarmning fordrer bl.a. at der er fokus på følgende forskningsområder: Smart Energi, Energieffektivisering og klimatilpasning.
Smart Energi
I fremtidens intelligente energisystem vil der være behov for en betydelig større samtænkning og integration af vores infrastruktur (el, varme, gas og vand). Desuden vil en intelligent styring af forbruget i langt højere grad skulle spille sammen med produktion og infrastruktur.
Et smart energisystem vil kunne optage en del af den fluktuerende produktion fra vind og sol ved integration af effektive energilagrings- og -konverteringsteknologier såsom termiske lagre i forbindelse med varme-pumper og batterier i stationære og mobile applikationer. Derudover vil der ske en betydelig forøgelse af antallet af måle- og styringsudstyr til energi-optimering, både til distribution og forbrug.
Bygninger bliver mere og mere energieffektive, og vil i fremtiden både være energiforbrugende og -producerende. Intelligent styring af energiforbrug og –produktion i bygninger vil være et andet middel til opnåelse af en bedre udnyttelse af den varierende energiproduktion. Bygninger vil således kunne spille en meget mere aktiv integreret rolle i fremtidens energisystem. Det kræver imidlertid en markant forskningsindsats inden for energi-fleksibilitet i bygninger og demonstrationer under praktiske driftsforhold. Ligeledes er det vigtigt at få dokumenteret hvordan man opnår den ønskede fleksibilitet uden at tilsidesætte de funktions- og komfortmæssige krav fra bygningernes brugere. Dette skal ske i samspil med udvikling af nye integrerede infrastrukturer for el, varme, køling, gas og vand.
Fremtidens industrielle processer skal elektrificeres for at udnytte en større del af el-produktionen fra de vedvarende energikilder. I forbindelse med en øget energieffektivisering og indførelse af el-baseret vedvarende energi i industrien skal der udvikles og demonstreres nye løsninger, der kan øge energifleksibiliteten i industrielle processer, f.eks. høj- og lavtemperatur energilagre.
Elektrificering af transportsektoren vil være afgørende for et fossilfrit energisystem i 2050. Intelligent styring af batterier i elbiler vil være en central del af omlægningen til elektrisk drift i transportsektoren, bl.a. for at øge batteriers levetid og lagringskapacitet.
Udnyttelsen af vores begrænsede mængder af biomasse skal optimeres og videreudvikles, så den udnyttes bedst muligt til de rigtige formål og spiller effektivt sammen med de øvrige vedvarende energikilder i et smart energisystem. Det omfatter intelligent udnyttelse af biomasse gennem bioraffinering efter kaskadeprincippet hvor delkomponenter af specifikke marine og terrestriske biomasser anvendes til bioenergi, foder og fødevarer samt høj-værdiprodukter.
Energieffektivisering
Et fortsat fokus på energieffektivisering i både infrastrukturen og på for-brugssiden vil være essentiel, da det kan reducere behovet for udbygning med vedvarende energi og mindske belastningen på den eksisterende infrastruktur.
Der er fortsat store potentialer inden for energieffektiviseringer inden for fjernvarme og -køling. Denne energieffektivisering skal ses i sammenhæng med en øget elektrificering af sektoren i form af varmepumper, der i nogle tilfælde kan reducere tabet i forsyningsnettet betydeligt. Derudover kan opnås betydelige effektiviseringer ved en forbedret styring og registrering af måledata i fjernvarmesystemer.
Bygninger står for ca. 40% af det danske energiforbrug. Der vil derfor fortsat være behov en stor udviklingsindsats for at reducere dette forbrug. Det vil især være inden for renovering af eksisterende bygninger, der vil være det største potentiale, da nybyggeri kun udgør ca. 1% af den danske bygningsmasse. I forbindelse med gennemførte energirenoveringer er der konstateret en stor difference mellem det beregnede og det faktiske energiforbrug. Derfor er der behov for at udvikle forbedrede energirenoveringsmetoder, -systemer og –komponenter for at reducere denne forskel.
Udnyttelse af lavtemperaturspildvarme fra industrielle processer både internt og til fjernvarme er en meget stor kilde til energieffektivisering. Dette nødvendiggør udvikling af effektive store og små varmepumper. Især de store fjernvarmeværker efterspørger store varmepumper fra 25 til 100MW. Derudover er der fortsat store effektiviseringsmuligheder ved udvikling af nye effektive termiske processer, varmegenvinding og forbedrede styringssystemer.
Klimatilpasning
Et stigende antal perioder med storme og skybrud bevirker at bygninger og byområder skal tilpasses til de nye klimaudfordringer. Det gælder både lokale afledningssystemer og integrerede opsamlings- og fordelingssystemer i byområder. Der skal derfor udvikles nye klimatilpasningsløsninger til eksisterende bygninger og til byområder. Det drejer sig f.eks. om nye systemer til sikring af kældre samt nye løsninger, der kan håndtere mere vand på byens overflader fx i parker og på veje og cykelstier. Derudover vil der være fokus på at skabe klimatilpasningsløsninger, som har flere funktioner, fx nye grønne elementer i bybilledet, der håndterer store regnmængder og samtidig bidrager til reduktion af luft- og støjforurening i byerne.
4. Forhold vedrørende udmøntning og implementering af forskningsindsatsen
Gennem en lang årrække har udviklingen af bæredygtige og effektive energiteknologier været stærkt stigende internationalt. Dette forventes at fortsætte med uformindsket styrke efter enigheden på COP21 og oprettelse af Mission Innovation. Danske virksomheder har stadig en førende position på mange områder, men en fastholdelse af denne position kræver en fortsat stor og stabil national opbakning i form af forskning og udvikling på området. Udvikling og demonstration af nye energiteknologier er meget tids- og omkostningskrævende for både industri og videninstitutioner. For at løfte denne opgave er der behov for målrettede, flerårige forsknings-, innovations- og demonstrationsprojekter inden for Smart Energi, energieffektivisering og klimatilpasning.
5. Danske forudsætninger
Danske virksomheder har gennem en lang årrække fokuseret på energieffektivisering og de seneste år også på udviklingen af det intelligente energisystem. Danmark har unikke forudsætninger for at opnå en central placering inden for udviklingen af fremtidens smarte energisystem, da vi har en veludviklet og robust infrastruktur (el, varme og gas), verdens største andel af fluktuerende vedvarende energi, energieffektive bygninger og en energieffektiv industri. Danmark har derfor en enestående mulighed for at være foregangsland inden for udvikling og demonstration af fremtidens intelligente, integrerede og effektive energisystem. En øget forskning- og udviklingsindsats på området vil underbygge denne mulighed og skabe flere nye grønne arbejdspladser.
6. Mål, effekt og perspektiver
Den danske eksport af energiteknologi var i 2014 på 74 mia. kr, hvoraf grøn energiteknologi repræsenterede 44 mia. kr. Eksporten af energiteknologi udgør 12% af den danske vareeksport – den største andel i EU og den største andel siden 2000. Med den store udbygning af vedvarende energi, som hele verden skal gennemføre for at kunne leve op til COP21-aftalens målsætninger, har Danmark en enestående mulighed for at øge beskæftigelse og eksport inden for området. Perspektivet er at udbygge antallet af grønne arbejdspladser i Danmark og dermed skabe vækst i erhvervslivet. Det kræver dog en ambitiøs og stabil FoU-indsats, da den internationale konkurrence skærpes i takt med at landene omkring os øger indsatsen kraftigt. Desuden vil indsatsen være absolut nødvendig for at Danmark kan leve op til målet om at være 100% fossilfri i 2050.
7. Kontaktperson
David Tveit, Direktør for divisionen Energi og Klima, Teknologisk Institut, 7220 3243, dt@teknologisk.dk
8. Forslagets prioritering
Forslaget har høj prioritet.