Helt nye teknologier skal udvikles, hvis vi i fremtiden skal erstatte fossile brændstoffer med vedvarende energi. Et nyt forskningsinitiativ ved DTU er gået i gang.
I disse år er der stor fokus på udledningen af CO2, på jordens begrænsede olie og naturgasreserver, og på hvordan vi erstatter fossile brændstoffer med vedvarende energi. En af udfordringerne ved vedvarende energikilder som sol, vind og biomasse er, at det er både vejr-, døgn- og årstidsafhængige energikilder. Det betyder, at det er svært at sikre en tilstrækkelig og pålidelig energiforsyning. Hvis fossile brændstoffer i fremtiden skal erstattes af vedvarende energikilder, er det derfor nødvendigt at udvikle en teknologi, der gør det muligt at lagre energien, så den er til rådighed, også når det bliver gråvejr eller vindstille.
'Lige nu ved vi ikke, hvad der bliver den eller de bedste alternativer til olie og kul, så vi er nødt til at undersøge alle mulighederne. Men en ting ligger fast: Vi er nødt til at kunne gemme energien. Det kan vi eksempelvis gøre ved at omdanne den til en kemisk form, dvs. et brændstof som f.eks. brint eller methanol, så vi kan bruge den på tider, hvor vi ikke har adgang til sol eller vind, og så vi kan flytte rundt på den og derved bruge den i biler, lastbiler, fly og skibe,' forklarer Jens Kehlet Nørskov, professor ved DTU Fysik.
'Resultaterne fra CASE skaber grundlag for nye produkter og virksomheder, men lige så vigtigt er det, at vi bliver en del af en række laboratorier rundt omkring i verden.' Jens Kehlet Nørskov, professor ved DTU Fysik.
Jens Kehlet Nørskov er leder af det nye forskningsinitiativ på DTU: Catalysis for Sustainable Energy (CASE). Projektet er etableret for en femårig bevilling på i alt 120 mio. kr. fra Videnskabsministeriets pulje, UNiversitets-forskningens InvesteringsKapital (UNIK), og CASE skal udvikle den teknologi, der omdanner og lagrer energi og samtidig øger udbyttet fra vedvarende energi.
'Udviklingen af en global bæredygtig energiforsyning er en gigantisk teknologisk udfordring, og vi gør os ikke noget håb om, at DTU alene kan løse problemet. Men de mange penge giver os mulighed for at yde et lille, men betydningsfuldt bidrag til en stor, fælles indsats med forskere fra hele verden,' siger Jens Kehlet Nørskov.
Omdannelsen af solenergi til kemiske brændstoffer kan ske ad flere veje. Enten indirekte via elektricitet fra vind-, bølge- og solenergi eller via biomasse. En kortere vej er direkte omdannelse af solens energi i såkaldte fotoelektrokatalytiske celler. Alle metoder findes i dag, men teknologien er langtfra effektiv nok. En bedre udnyttelse af bæredygtige energikilder kræver nye katalysatorer, der får de kemiske reaktioner til at forløbe med mindre energitab.
Den ideelle katalysator
Centralt for omdannelsen af vedvarende energi til brændstof, eksempelvis vindenergi til brint, er katalysatorer. En katalysator fremmer den kemiske reaktion, så denne forløber med en rimelig hastighed og uden alt for stort forbrug af energi.
'I CASE vil vi arbejde på at designe nye katalysatorer, der kan omdanne sol, vind og biomasse til brændstoffer til transportsektoren og til energilagring. Vi forsker i, hvordan denne kemiske omdannelse bliver mest effektiv, dvs. finder sted, uden at vi mister for meget af energien undervejs,' forklarer Jens Kehlet Nørskov og fortsætter: 'Der findes stakkevis af katalysatorer i dag, men ikke ret mange til lige netop dette formål, og de, der eksisterer, er dyre og ikke særlig effektive. Hvis vi f.eks. omdanner overskydende elektricitet fra vindmøller til brint, som vi kan gemme, mister vi 30 procent af energien. Når der senere er brug for energien, og brinten derfor genomsættes til elektricitet i en brændselscelle, sker der et yderligere energitab, og vi ender på blot 30 procent af den oprindelige energi, som kan sendes ud til forbrugerne. Resten går tabt undervejs som varme. Vi vil gerne lave billigere og langt mere effektive katalysatorer, der mindsker energitabene, og det er præcis det, der er udfordringen: at finde materialer med lige netop de rette katalytiske egenskaber, som er billige, effektive og nemme at fremstille, og som forhindrer store energitab.'
Læs mere om katalysatordesign
Videnskab på tværs
CASE er tværvidenskabeligt samarbejde med deltagelse af otte af DTU’s institutter.
'Vi spreder os meget bredt, lige fra fysik og fotonik til kemi, kemiteknik og nanoteknologi. Det er en fantastisk styrke på et teknisk universitet som DTU, at vi har alle disse discipliner. Det betyder, at vi kan angribe den samme problemstilling fra mange forskellige vinkler og udforske meget mere end blot et mindre hjørne af problemstillingen,' pointerer Jens Kehlet Nørskov og tilføjer:
'Forskningen i CASE er grundlagsskabende for noget af den teknologi, der i fremtiden bliver afgørende. Resultaterne fra CASE vil i sig selv skabe grundlag for nye produkter og virksomheder, men lige så vigtigt er det, at vi bliver en del af en række laboratorier rundt omkring i verden, der arbejder med det samme emne. F.eks. er forskere fra CASE også med i et nyt stort projekt ved Stanford Universitet i USA med et tilsvarende budget og mål som CASE. Dermed kan den viden og de netværk, der skabes i de to projekter, udnyttes af både de danske og amerikanske forskere. Det vil også komme resten af det danske samfund til gode, både virksomheder, beslutningstagere og borgere.'
Artiklen er hentet fra: Dynamo nr 18, september 2008