Dynamo nr 69

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

NR. 69

06

2022

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

BIOTEKNOLOGI:

FALSKE DUFTSTOFFER FORHINDRER INSEKTER I AFGRØDERNE

TEMA

ENERGIØER Teknologiudvikling af el-infrastruktur, havvindmøller og Power-to-X skal bane vejen til øernes succes.

Ny detektor afslører både supernovaer og brystkræft DYNAMO SPØRGER:

Hvad er absolut bæredygtighed?

SÅDAN SKABER VI INKLUDERENDE TEKNOLOGI

02

INDHOLD

31

24

Insekters parring forhindres

04

Spinoutvirksomheden BioPhero kan fremstille insekters feromoner i laboratoriet. De kunstige duftstoffer forhindrer insekters parring, og dermed at afgrøder ødelægges.

Professor, dr.techn. Dorte Juul Jensen forsker i metallers indre strukturer.

I år har hun modtaget flere million­ bevillinger til sin forskning.

REDAKTION Lotte Krull, lkru@dtu.dk ABONNEMENT dynamo@dtu.dk Magasinet udkommer fire gange om året DESIGN & PRODUKTION OTW A/S ISSN 1604-7877 FORSIDEFOTO Skagerrak HVDCtransformer­s tation til udveksling af strøm mellem Danmark og Norge.

Foto: Hitachi Energy

28

Forskergruppe på DTU har ud­ viklet en gammastråledetektor til udforskning af rummet, men den kan også bruges til at finde brystkræft.

8-23 ANSV. CHEFREDAKTØR Tine Kjær Hassager

Forsker Silvia Tolu vil udvikle en computermodel af rygmarven i jagten på at finde årsagen til Parkinsons sygdom.

Rumteknologi kan finde brystkræft

Hun ser ind i metaller

UDGIVER Danmarks Tekniske Universitet, Anker Engelunds Vej 101A 2800 Kgs. Lyngby, tlf. 45 25 25 25, dtu.dk

Jagter årsagen til Parkinson

TEMA

Energiøer Med øerne kan Danmark blive frontløberne i den teknologiudvikling, der er påkrævet for at få et fossilfrit energisystem til at virke.

DYNAMO

NR. 69

06

03

2022

35

Bakteriedræbende nanostrukturer forhindrer infektioner Mikroskopiske spidser på tandimplan­ tater har overbevisende evne til at forhindre infektioner efterfølgende.

32

38

Dynamo spørger: Hvorfor har vi brug for begrebet absolut bæredygtighed? Læs svaret fra professor Michael Zwicky Hauschild, leder af Center for Absolut Bæredygtighed.

Bæredygtig vandforsyning

40

Sådan udvikler vi inkluderende teknologi

DTU har hjulpet med analyser for at sikre, at brug af regnvand til toiletskyl og tøjvask er en bæredygtig løsning i byen Nye.

Dagny Valgeirsdottir forsker i kreativ innovation og underviser DTU-studerende i at tænke i inklusion af køn, etnicitet og handicap, når de udvikler teknologi.

LEDER

Energiø eller museumsø?

De to energiøer, som skal opføres i løbet af det næste årti, kommer til at udgøre en betydelig del af den danske elproduktion i fremtiden. Med energiøerne kan Danmark udfase kraftværkerne og overgå til en helt ny type energisystem, der er 100 pct. baseret på vedvarende energi.

I udviklingen af energiøerne er det en særlig udfordring at designe og opbygge den elektriske infrastruktur, så den kan fungere med den varierende elproduktion fra de ved­ varende energikilder.

Vi har allerede mange af teknologierne i dag, men de er designet til vores ’gamle’ energi­system. Det er vigtigt, at vi får tilrettet og sammentænkt de eksisterende teknologier på nye måder.

Ligesådan er det med de styrings­ mekanismer, der skal sikre den vigtige balance mellem produktion og forbrug af

strøm, som også er udviklet til vores ’gamle’ energisystem baseret på kraftværker. Det er afgørende, at vi erkender, at vi endnu ikke har viden nok til at kunne styre et energisystem, der er baseret alene på vedvarende energi.

Vi kan med andre ord ikke bare tage eksi­ sterende teknologier og komponenter ned fra hylderne og implementere dem, som de er i dag. Og vi kan ikke læne os op ad eksiste­ rende viden eller velafprøvede metoder til at få det nye system til at fungere.

Det er altafgørende at investere i forskning og udvikling, så vi opnår den teknologi og den viden, som sikrer de optimale løsninger.

Hvis vi er hurtige og smarte, så er det løs­ ninger, som vi ovenikøbet kan eksportere til omverdenen.

De beslutninger, der træffes i disse år, hvor man stadig er i designfasen af såvel øerne som den elektriske infrastruktur, vil få

konsekvenser i mange årtier frem, og de vil være med til at afgøre, om vores børnebørn og oldebørn også får glæde af øerne.

Lige nu handler det om at komme klogt fra start. Ellers ender vi med museumsøer i stedet for energiøer.

Anders Bjarklev Rektor

04

M AT E R I A L E F O R S K N I N G

DTU

Hun forsker i Professor Dorte Juul Jensen har i 2022 modtaget den største indivi­ duelle danske forskerpris, Villum Kann Rasmussens Årslegat til Teknisk og Naturviden­ skabelig Forskning på 5 mio. kr.

DY N A M O N R . 6 9 0 6 2 0 22

05

metallers indre liv Professor, dr.techn. Dorte Juul Jensen forsker i metallers indre strukturer og egenskaber. Det har ført til banebrydende resultater på internationalt niveau, og i år har hun modtaget Danmarks største individuelle forskerpris.

C h rist in a Tæ k ker

H Ba x L in d h a rd t

un er blevet kaldt pioner, banebrydende, ustoppelig og kvinden, der kan se ind i metal­ ­ler. Og med god grund.

Professor, dr.techn. Dorte Juul Jensen har i sin 41 år lange karriere udviklet nye eksperimentelle teknikker til at studere metaller i både to, tre og fire dimensioner. Det har gjort hende i stand til at karakterisere, hvordan metallerne ser ud indeni, og forstå noget af den måde, de opfører sig på.

Hendes forskning er med til at løse en række uafklarede videnskabelige problemer og bliver brugt til at frem­ stille nye, stærkere og mere formbare materialer, der i sidste ende kan spare ressourcer og energi.

Tidligere på året modtog den 65-årige professor den største indivi­ duelle danske forskerpris, Villum Kann Rasmussens Årslegat til Teknisk og Naturvidenskabelig Forskning på 5 mio. kr. for at bidrage på internationalt højt niveau inden for materialevidenskab. ”Prisen er en unik anerkendelse af mit arbejde og betyder, at jeg kan udbygge min forskning til at forstå de komplicerede strukturer, der sker i 3D-printede metaller, når de udsættes for mekaniske eller termiske belast­

ninger. Først når vi forstår, hvad der virkelig foregår inde i metallerne, kan vi udvikle og forbedre dem til gavn for samfundet,” siger Dorte Juul Jensen.

Betaget af metaller Hun voksede op i Birkerød med en hjemmegående mor og en far, der som aktuar arbejdede med forsikringer og pensionsordninger. Så langt tilbage hun kan huske, har hun altid kunnet lide at forstå noget nyt – at skille mekaniske ting ad og samle dem igen. Interessen stammer måske fra hendes farfar, der var ingeniør på Helsingør Skibsværft, og som Dorte var tæt knyttet til. Hun mener også, at hun har arvet hans rejseglæde, hvilket er et stort plus som forsker i et internationalt miljø.

Som ung tog Dorte Juul Jensen en matematisk-fysisk studentereksamen fra Marie Kruses Skole i Farum.

Derfra gik turen til det daværende DTH, som senere blev til DTU. Her blev hun uddannet i elektrofysik og fulgte mange atomkraftfag, da hun egentlig gerne ville arbejde inden for det nukleare. Men skæbnen ville, at der blev et ledigt job i materialeforsk­ nings-afdelingen på Risø. Her mente man, at Dortes viden om neutroner kunne bruges til at løse udfordringer med at karakterisere materialer. Det var et ekstremt lykketræf, som hun selv betegner det, og skabte grundlag for, at hun blev betaget af metaller. ”Metaller er utrolig spændende.

De bruges alle vegne fra små, præcise komponenter til megastore konstruk­ tioner. Man bruger f.eks. aluminium til både stanniol, dåser og flyvemaskiner, mens stål bliver brugt til injektionsnåle,

06

M AT E R I A L E F O R S K N I N G

DTU

områder som elektriske transformere, jernbaneskinner samt øl- og sodavands­ dåser – ligesom forskningen har givet væsentligt input til bilindustrien, hvor stålet til hver enkelt del er nøje udvalgt og optimeret. Her er det både vigtigt, at bilen er så let som muligt af hensyn til benzin- og elforbruget, og nogle dele skal være superstærke for at beskytte passagererne ved et sammenstød.

Forskningen bygger på en række gennembrud inden for materialekarak­ terisering. Det første gennembrud kom omkring 1990, da Dorte Juul Jensen sammen med professor emeritus Knut Conradsen og en ph.d.-studerende auto­

togskinner og stærke brokabler. Det er dybt fascinerende. Mange tænker, at metaller er dødkedelige og blot noget, man tager ned fra hylden. Glem det.

I det moderne samfund er hver en stump metal optimeret til netop det, som det skal bruges til. Jeg mener slet ikke, at vi kan leve uden metaller – heller ikke i fremtiden,” siger Dorte Juul Jensen.

Forskning og kvinder er en god kombination Hun er ofte blevet spurgt, om hun føler sig udsat som kvinde i en mandsdomi­ neret verden. Det gør hun ikke. I virke­ ligheden synes hun, at det at være for­ sker og kvinde er en god kombination.

Mens hendes to døtre var små, kørte hun hjem i frokostpausen, hentede dem fra børnehaven og spiste frokost sammen med dem. Om eftermiddagen kom en barnepige for at tage sig af pigerne, inden hendes mand kom hjem, og Dorte kunne arbejde videre.

På det tidspunkt arbejdede Dortes mand i Kvindeligt Arbejderforbund i Danmark, og det var populært, at han tog barselsorlov og hjemmedage, når børnene var syge.

Professor Dorte Juul Jensen blev Danmarks før­ ste kvindelige dr.techn. i 1997.

Doktorgraden er den højeste dan­ ske akademiske udmærkelse inden for ingeniør-­og teknisk-natur­ videnskabelig videnskab.

Senere blev Dorte Juul Jensen Dan­ marks­første kvindelige dr.techn. Det førte til, at den daværende forsknings­ minister Jytte Hilden udpegede hende som formand for Forskningsministe­ riets Forskningsforum. Siden blev hun udnævnt til chef for en forsknings­ afdeling, som den første kvinde i Risøs historie. ”For mig er forskning et fantastisk job, fordi man i høj grad selv tilrette­ lægger sin dag. Den frihed værdsætter jeg utrolig højt, og jeg tror bestemt, at friheden bringer forskningen videre.

Man får jo ikke de bedste idéer foran computeren. Det sker oftere, når man f.eks. leger med børnene og får tid til at tænke ud af boksen og prøve noget nyt,” siger Dorte Juul Jensen.

Forskningsmæssige gennembrud Hendes videnskabelige arbejde har ført til internationale forskningsgennem­ brud, som hun flittigt deler i videnska­ belige publikationer og på internatio­ nale konferencer i Europa, USA, Japan og Kina.

Industrien bruger også hendes viden til at optimere materialer inden for

”Mange tænker, at metaller er dødkedelige og blot noget, man tager ned fra hylden. Glem det.

I det moderne samfund er hver en stump metal optimeret til netop det, som det skal bruges til.”

PROFESSOR DORTE JUUL JENSEN

DYNAMO

matiserede en teknik, som i dag er blevet et af de mest udbredte værktøjer til at karakterisere materialer på mikroskala.

Teknikken hedder Electron Back­ scatter Diffraction og foregår i et elektron­mikroskop med høj opløsning.

Metoden hjælper universiteter og indu­ strivirksomheder over hele verden med at forstå, hvor og hvorfor materialerne revner. Det gør det muligt at formindske brugen af metaller og spare ressourcer.

En udfordring med teknologien er dog, at man kun kan se metallerne i to dimensioner. Derfor tog Dorte Juul Jensen metoden et skridt videre sammen med Henning Friis Poulsen,

NR. 69

06

En del af Villum Kann Rasmussens Årslegat er et personligt beløb, som Dorte Juul Jensen vil bruge lidt af på en tre måneders cykeltur gennem Europa sammen med sin mand.

07

2022

professor i fysik ved DTU. Ved at bruge røntgenkilder fra de store synkrotro­ nanlæg i Tyskland og Frankrig fik de mulighed for at udvikle en metode til at analysere metaller i både tre og fire dimensioner. Dermed kunne de se direkte ind i metallernes indre strukturer og samtidig følge, hvordan metallet udviklede sig over tid.

Forskningen blev et videnskabeligt gennembrud, og med støtte fra Dan­ marks Grundforskningsfond fik Dorte og Henning mulighed for at opbygge et ’dream team’ til at udvikle den nye metode og fremme forståelsen af metaller.

Arbejdet satte nye standarder, og i dag er der stor international interesse for at karakterisere metaller i tre og fire dimensioner. I kølvandet fulgte også et såkaldt ERC Advanced Grant, som Dorte Juul Jensen og hendes forsk­ ningsgruppe bruger på at udvikle et lignende værktøj, som forskere kan bruge i deres hjemmelaboratorier. ”Udfordringen med at studere metallernes indre strukturer ved hjælp af røntgen-synkrotron-stråling er, at mange forskere har svært ved at få adgang til de store, internationale faciliteter. Der er rift om pladserne, og der er ikke tid til langvarige forsøg.

Min drøm er derfor at udvikle en teknologi, som forskere kan bruge i deres egne laboratorier. Her kan de udføre mange forsøg samt teste og karakterisere metallet over flere uger eller måneder,” siger Dorte Juul Jensen.

Meget, vi ikke forstår om metaller I dag er hun meget interesseret i de lokale variationer, der findes på mikro­ skala i alle metaller. Sådanne variati­ oner betyder f.eks., at styrken ikke er den samme overalt i metallet, og har ført til at ingeniører ofte har været nødt til at bruge for meget stål i deres design, mener Dorte Juul Jensen. Som eksempel peger hun på, at brokablerne på den nye Storebæltsbro er meget slankere end brokablerne på den ældre Golden Gate i USA: ”Hvis man ser på gamle bro­ konstruktioner, er de ofte mere klumpede end nutidens. Jeg tror, at 3D- og 4D-karakterisering kan hjælpe os med at forstå fejl, som opstår under overfladen – og som vi ikke ser i 2D. Hvis vi virkelig skal forstå et metals egenskaber, er vi nødt til at forstå dets mikrostrukturer i 4D og kigge på dets indre spændinger.” ”Der er stadig masser, vi ikke forstår om metallernes indre liv – og for mig er forskningen dybt fascinerende. Der er meget at komme efter, og jeg ser frem til, at jeg med legatet kan fort­ sætte med at være med i front.” rofes s o r D o r t e J u u l J e n se n P d o je@ mek . d t u. d k

08

TEMA: ENERGIØER

TEMA 10 ENERGIØER KAN GØRE DANMARK VERDENSFØRENDE

12 SÅDAN FUNGERER VERDENS FØRSTE ENERGIØ

14 THOMAS STUDERER ENERGILØSNINGER PÅ BORNHOLM

16 ØEN I NORDSØEN

18 DIGITALISERING SKAL GØRE ELFORBRUGET FLEKSIBELT

20 NYE VINDE SKAL BLÆSE GANG I OFFSHORE-BRINT­ EVENTYR

MED FORSKNING OG UDVIKLING I DAG BLIVER LØSNINGERNE SMARTERE I MORGEN Danmark har sat sig for at udvikle og bygge to energiøer: én på Bornholm i Østersøen og én, som etableres som en kunstig ø i Nordsøen. Øerne skal opsamle strøm fra havvindmøller.

Strømmen skal enten føres videre til danske forbrugere, sælges til vores europæiske naboer eller anvendes til produktion af fossilfrie, flydende brændstoffer.

I 2040 skal de to øer opsamle op mod 12 ­gigawatt fra havvindmøller. Til sammenligning har Danmark i dag en energiproduk­tion på ca. 2,3 gigawatt fra havvind, ifølge Green Power Denmark.

Energiøerne bliver verdens første eksempel på et fuldt dekarboniseret energisystem, hvor strømproduktionen er baseret alene på vedvarende energi. Der er tale om en helt ny type energisystem, som ikke findes noget sted i verden i en så stor skala.

Alene anlægsbeløbet på øen i Nordsøen på 210 mia. kr. - svarende til fem storebælts­broer - vidner om opgavens størrelse. Det er så banebrydende og omfattende, at der er behov for forskning og udvikling for at forberede den bedst mulige implementering af energiøerne.

Hvis de eksisterende teknologier som f.eks. havvindmøller og Power-to-X-systemer blot kopieres og genbruges, som de ser ud i dag, så risikerer vi, at det bliver unødigt dyrt for samfundet.

Beregninger fra bl.a. DTU viser, at med forskning, udvikling og nye innovative løsninger kan vi spare mindst 20 mia. kr. på opførelsen af de to energiøer.

Det giver Danmark en unik chance for at være blandt frontløberne inden for design af fremtidens energisystemer – løsninger, som vi kan eksportere til hele verden.

Læs mere om energiøerne på de følgende sider.

DYNAMO

NR. 69

06

2022

DTU

09

ENERGIØERNE

10

DYNAMO

NR. 69

06

2022

ENERGIØER KAN GØRE DANMARK VERDENSFØRENDE Det bliver en ingeniørmæssig bedrift at opføre verdens første energiøer. Det kan give Danmark store eksportmuligheder.

Hvad er en energiø?

• En energiø skal opsamle strøm fra nye, gigantiske havvindmølleparker.

• Strømmen skal enten føres til danske forbrugere, sælges til vores europæiske naboer eller anvendes til produktion af flydende brændstoffer (Power-to-X).

• Danmarks to første energiøer etableres på henholdsvis Bornholm og som en kunstig ø i Nordsøen.

• Energiø Bornholm forventes at have en installeret vindkraftkapacitet på 2-3 gigawatt fra 2030, mens øen i Nordsøen forventes at være i drift i 2033 og vil generere 3 gigawatt med udsigt til at levere i alt 10 gigawatt fra cirka 2040 (tal er fra redak­tionens afslutning april 2022).

• Danmarks etablering af energiøerne er et skridt på vejen til at opfylde EU’s målsætning om at sikre mindst 300 gigawatt fra havvind i Europa inden 2050.

Ch ristina Tæ kke r Torb e n N ie lse n, Hitachi Energy

D

et er ikke en triviel opgave at designe og etablere to energiøer.

Det er aldrig sket før. Projektet kræver nemlig forskning, udvikling og innovation i så stor skala, at det kan sammenlignes med at planlægge en mission til Mars.

Alt ved de to øer er stort. Alene anlægssummen på den kunstige ø i Nordsøen ligger ifølge Klima-, Energi- og Forsyningsministeriet på 210 mia. kr.

Den første energiø, der er på tegne­ brættet, vil dog være Bornholm, og den skal have to tilknyttede havvindmølle­ parker. På Bornholm er det muligt at teste energiø-teknologierne for senere at overføre dem til energiøen i Nord­ søen og alle andre steder i verden, hvor der bliver udbygget massivt med hav­ vindmølleparker. Og der er store planer om at udbygge strømproduk­tionen med havvind. Alene i Europa har EU besluttet at udbygge kapaciteten med op til 300 gigawatt frem til 2050.

Til sammenligning er EU’s samlede ­kapacitet i dag kun 12 gigawatt, ifølge Europa-Kommissionen.

I regi af PowerlabDK har DTU i mere end ti år haft en fuldskala­ model af Bornholms eldistribution.

De ambitiøse mål for havvind åbner op for et nyt potentiale for den grønne omstilling og den danske vindmølle­ industri. ”Med de to energiøer i Danmark får danske rådgiver- og entreprenør­ virksomheder førstehåndserfaring med både konstruktion af kunstige øer samt implementering af den tilhørende teknologi,” siger Troels Stybe Sørensen, der er senior director i Ørsted, som bl.a. udvikler havvindmølleparker. Han ser store globale udviklings- og eks­ portpotentialer for energiøerne: ”Det minder en del om starten på havvind i stor skala i Danmark

T E M A : E N E R G I Ø E R

”Man kan godt tage alle de teknologier, vi kender i dag, og sætte dem sammen som byggeklodser.

Men udfordringen er, at du får et system, der bliver for dyrt og måske heller ikke pålideligt.”

PROFESSOR JACOB ØSTERGAARD

omkring år 2002, da Nysted og Horns Rev 1 blev bygget på to forskellige placeringer med to forskellige teknologier henholds­vis mono­ pæle og gravitations­ fundamenter og med forskellige turbiner.

Det gav den danske offshore-vind­ industri en helt unik kompetence.”

Kræver nye løsninger Ambitionen er, at de to energiøer skal levere vindmøllestrøm til elbiler, varmepumper, husstande og virksom­ heder, ligesom der skal eksporteres strøm til vores nabolande. På sigt vil man koble batterier og Power­-to-Xteknologier til energiøerne. Det vil gøre det muligt at lagre og omdanne strømmen til brint og andre brænd­ stoffer, som kan bruges i bl.a. fly, skibe og lastbiler.

Det kræver imidlertid, at der udvikles nye teknologiske løsninger for at sikre, at opbygningen af energi­ øerne bliver robust, og at leverancen af strøm bliver stabil. Derudover skal løsningerne bygges smart, så de i fremtiden kan udvides og kobles sammen med flere fremtidige øer. ”Man kan godt tage alle de tekno­ logier, vi kender i dag, og sætte dem sammen som byggeklodser. Men udfordringen er, at du får et system, der bliver for dyrt og måske heller ikke pålideligt,” siger Jacob Øster­ gaard, professor på DTU, der gennem mange år har forsket i smarte energi­ løsninger.

Nyt energieventyr Jacob Østergaard står i spidsen for flere projekter netop med afsæt på Bornholm, bl.a. den eksperimentelle platform PowerLabDK, som er et

11

DTU

Denne hal er en del af transformersta­ tionen Skagerrak, som konverterer den strøm, der udveksles mellem Danmark og Norge.

ENERGI levende laboratorium for energi­ produktion og -forbrug, som er for­ bundet til Bornholms energisystem.

Her kan forskere overvåge, styre og opsamle data fra produktion og forbrug af f.eks. vindmøllestrøm og dermed få indsigt i, hvordan man udvikler smarte energiløsninger. ”Bornholm som energiø er inte­ ressant, fordi vi kan komme hurtigt i gang. Vi har en etableret platform og kan teste forskellige konstellationer og styringsmetoder i et fleksibelt miljø, der allerede nu fungerer som levende energilaboratorium,” siger Jacob ­Østergaard.

210 mia. Beløb i kroner, som etablering af energiøen i Nordsøen forventes at koste.

KILDE: KLIMA-, ENERGI- OG FORSYNINGSMINISTERIET

Når de to energiøer efter planen er etableret i 2033, tager Danmark et stort skridt mod den grønne omstilling. På sigt forestiller Jacob Østergaard sig et netværk af øer, der bliver forbundet med hinanden – og til flere lande, så man får et helt offshore-energinet. ”Lykkes vi, vil det sikre Danmark den absolutte førertrøje i forhold til at anvende og udvikle vedvarende energi i mange år frem, og det kan potentielt blive et nyt, dansk grønt energieventyr,” siger Jacob Østergaard.

Professor Jacob Østergaard

jaos@dtu.dk

12

Bornholm kan bane vejen for de nye løsninger, der skal udvikles til fremtidens energiøer. Få overblik over teknologierne og deres udviklingspotentiale.

Lot te K ru ll, C hristin a Tækker Cl a us Lun au

1. Forenkling af vindmøller Da elnettet på energiøen er et isoleret veksel­ strømsnet uden normale forbrugere, er der potentiale for at udvikle vindmøller, der ikke skal overholde de samme tekniske krav, som møller i det sædvanlige elnet. Det kan give store økonomiske besparelser, men det kræver en forsknings- og udviklingsindsats.

TEMA: ENERGIØER

SÅDAN FUNGERER VERDENS FØRSTE ENERGIØ

8

Til Sjælland Til Tyskland

5

2. Power-to-X i vindmøllen Ny forskning og udvikling kan gøre det muligt at flytte brintproduktionen ind i selve havvind­ møllen. Derved kan man forenkle både styring og de elektriske komponenter for det kombi­ nerede mølle-brintanlæg. Man undgår også at transportere el fra møllerne til Power-to-Xanlæg. Det er billigere at transportere brint.

3. AC-hub Strømmen fra havvindmøllerne opsamles i en AC-hub, som er en slags transformerstation. Da strømmen ikke skal ind i det lokale elnet, men sendes videre, lagres eller bruges til Power-to-X, er det måske muligt helt at undvære nogle af de kostbare transformere. Det kan potentielt mind­ ske udgifterne til energiøerne med ca. 12 mia. kr., viser beregninger fra DTU. Det kræver dog en forskningsindsats at afgøre, om dette nye design påvirker driftssikkerheden.

4. Konvertere

5. HVDC-forbindelser

6. Power-to-X

Konvertere er elektronik, der omdanner havvind­ møllernes vekselstrøm (AC) til jævnstrøm (DC). På energiøerne kræver det et stort antal konvertere, som skal være elektrisk forbundne, og som kan ’samarbejde’. Det kaldes bl.a. for multiterminal drift, som i dag kun findes i lille skala på labora­ torier.

HVDC-forbindelser er store elkabler til overførsel af højspæn­ dingsjævnstrøm (HVDC = high-voltage direct current), som er bedst egnet til overførsel af strøm over store afstande.

Modsat sædvanlige vekselstrømsforbindelser, som er egnet til strømoverførsel over korte afstande, flyder strømmen ikke af sig selv gennem HVDC-forbindelserne, men styres aktivt af de konvertere, der sidder i hver ende af kablerne.

I et elektrolyseanlæg omdannes strøm fra havvindmøllerne til brint og andre klimaneutrale brændsler (Power-to-X), som kan bruges i bl.a. skibe. Teknologien skal udvikles, så den bl.a. kan fungere med vindmøllernes varierende strøm­ produktion.

DYNAMO

NR. 69

06

2022

13

DTU

Illustrationen er en principtegning, dvs. at placering af anlæg m.m. ikke er udtryk for de præcise fremtidige placeringer.

ENERGI

64% Vindenergiens forventede andel af den danske elproduktion i 2025.

6

KILDE: ENERGINET

3

7

4 9

2

1

7. Nye styringsstrategier

8. Bunker hub

9. Lagring

Energiøerne udgør et energisystem baseret alene på vindenergi. Det udfordrer stabiliteten i elsystemet. De traditionelle procedurer for systemdrift er derfor ikke tilstrækkelige. Der skal udvikles nye styringsstrategier og kontrolsystemer, der f.eks. imødekommer pludse­ lige forstyrrelser og kaskadeudfald under forskellige driftsforhold.

En omfattende skibsfart på 60.000 skibe passerer hvert år Bornholm. Øen kan potentielt huse en såkaldt bunker hub, dvs. en tankstation med grønne brændstoffer til skibe. Brænd­ stofferne skal produceres vha. Power-to-X. En bunker hub kan også komme på tale ved energi­ øen i Nordsøen.

Det skal undersøges, om store batte­ rier kan opsamle strømmen fra hav­ vindmøllerne og dermed være med til at stabilisere systemet, når der f.eks. sker et driftsstop i vindmøllerne, eller når vinden blæser anderledes end forudsagt.

14

ENERGIØER

DTU

THOMAS STUDERER ENERGI­LØSNINGER PÅ BORNHOLM Energiø Bornholm åbner for undervisning af ingeniørstuderende på øen i tæt kontakt med andre aktører, der udvikler bæredygtig energi.

M i riam Me iste r B a x Lind h ard t, Pe l le Rink

S

å længe Thomas Vibe Hoffmeyer har været til, har Bornholm været kendt som solskinsøen. Den 22-årige bornholmer kan dog meget vel blive en af dem, som kommer til at gøre hans fødeø mindst lige så kendt som vindøen i fremtiden.

Han er netop blevet bachelor i Bæredygtigt Energidesign fra DTU. I løbet af sit studie har han fået øjnene op for det enorme, uud­ nyttede potentiale for at høste ved­ varende energi fra vinden i Østersøen via den planlagte energiø på Bornholm – og de jobmuligheder, det vil afføde.

Netop udfordringerne med at sende strøm fra havvindmøllerne ind til land på den bedste, sikreste og mest rentable Når Thomas Vibe Hoffmeyer er færdiguddannet ingeniør, har han udsigt til at kunne få arbejde på sin fødeø, Bornholm.

måde har Thomas Vibe H ­ offmeyer og nogle studiekammerater arbejdet med at løse i en case for Ørsted i løbet af det forgangne semester. ”Det var interessant at skulle for­ dybe os i emnet på relativt kort tid og så anvende den teori, vi havde lært på studiet indtil videre. Vi fandt også hurtigt ud af, hvor mange overvejelser man skal gøre sig i praksis, når man skal designe et system i den skala,” siger Thomas Vibe Hoffmeyer.

Studiet på DTU har åbnet Thomas Vibe Hoffmeyers øjne for, at lige akkurat et eksamensbevis, der doku­ menterer færdigheder inden for bæredygtig energiomstilling, kan være nøglen til at få et job, hvor han virkelig kan gøre en forskel for verden – og at det endda måske findes på fødeøen. ”Jeg vil utroligt gerne hjem og bo på Bornholm igen,” fortæller han og fortsætter begejstret: ”Når der kommer til at være så meget udvikling, er det et helt drøm­ mescenarie. Der er jo kæmpe frem­ tidsmuligheder – ikke bare for mig, men også for Bornholm.”

At øen er et fyrtårn inden for den grønne omstilling, bevidner den EU-pris, Bornholm modtog i 2020, da

DYNAMO

NR. 69

06

2022

15

DTU

Om residential colleges DTU vil i samarbejde med kom­ muner, virksomheder og landets øvrige universiteter etablere et antal residential colleges som grundlag for etablering af tættere samarbejde mellem universiteter og virksomheder.

I en første fase arbejder DTU på at etablere et vidensog læringsmiljø i Rønne med fokus på Bornholm som energiø, i Rødby med tilknytning til ­Femern Bælt-byggeriet og i Skive med tilknytning til for­ skerparken GreenLab Skive.

I en pilotfase etableres først rammer for undervisning, og de studerende vil blive tilbudt overnatning i nærområdet.

Efter pilot­fasen forventer DTU, at residential colleges vil rumme både undervisnings- og over­ natningsfaciliteter til studeren­ de og ansatte.

den blev kåret som Europas grønne ø nummer ét ved gennem sin ambi­ tiøse, bæredygtige energiudvikling at bidrage til et mere klimavenligt Europa. Hæderen er en anerkendelse af det store arbejde med at omlægge energiforsyningen, som mange aktører har medvirket til, siden Bornholm i 2008 vedtog Bright Green Island-­ visionen om at være CO2-neutral i 2025 og fossilfri i 2040.

ENERGI

12 Antal gigawatt havvind der er installeret i alt i Europa i dag.

KILDE: EUROPAKOMMISSIONEN

Samlingspunkt for samarbejde Sammen med sine medstuderende har Thomas Vibe Hoffmeyer på 6. semester været på studietur til netop Bornholm for at blive klogere på mulighederne for at sætte strøm til øen på en bære­ dygtig måde. Ikke bare via vindenergi, men også ved f.eks. at udnytte sol­ energi og biomasse.

”Vi bliver jo ikke fyret for at komme med en lidt for frisk idé, så på den måde har man et lidt større råderum til at være innovativ.”

T H O M A S V I B E H O F F M E Y E R , B A C H E L O R I B Æ R E D YG T I G T E N E R G I D E S I G N

DTU’s plan er, at de studerende frem­ over i større stil skal afprøve den viden, de tilegner sig i auditorierne, gennem ophold på øen.

Det vil bl.a. ske i et residential college, som DTU er i gang med at etablere i Rønne i samarbejde med bl.a. Nationalt Center for Grøn Energi.

Det nye residential college bliver at finde i Rønnes nedlagte elværk, som vil udgøre rammerne for undervisningen af de studerende og deres møder med de virksomheder, som de skal samar­ bejde med.

For professor Joachim Holbøll, som er studieleder på uddannelsen i Bære­ dygtigt Energidesign, er det en ideel mulighed for at samle folk under ét tag. ”Hvis man virkelig vil have den gode kontakt – også sådan mere spontant og på daglig basis – så kræver det, at man er tættere på hinanden,” siger Joachim Holbøll og fortsætter: ”Jo mere feedback de studerende får undervejs i processen om, hvorvidt de er på rette spor, jo mere brugbart bliver resultatet jo.”

Inspiration til virksomheder Joachim Holbøll mener, at det er vig­ tigt, at studerende får mulighed for at

Rønne elværk skal reno­ veres og danne rammerne omkring samarbejde mellem DTU-studerende, virksom­ heder og kommune.

anvende deres viden, bl.a. for at blive dygtige til at afgøre, om idéer har potentiale, og identificere, hvad der skal til for at føre dem ud i livet. ”Vi vil meget gerne have, at det bliver så realistisk som muligt for de studerende, så innovationsprocessen ikke bliver et teoretisk eksperiment, men noget, som rent faktisk finder anvendelse i det virkelige liv,” fortæller han.

Thomas Vibe Hoffmeyer ser også nogle spændende perspektiver for de studerende i at færdes i et residential college, hvor viden møder virkelig­ heden. ”Jeg tror helt klart, at virksom­ heder kan blive inspireret af, at vi kommer og ser udfordringerne fra nogle helt friske vinkler. Vi har det mere sådan ’Ej, det kunne være fedt’ uden at være farvet af en lang erfaring om, at noget ikke kan lade sig gøre.

Og vi bliver jo ikke fyret for at komme med en lidt for frisk idé, så på den måde har man et lidt større råderum til at være innovativ,” siger han med et smil.

Professor Joachim Holbøll johol@dtu.dk

16

ENERGIØER

DTU

ØEN I NORDSØEN Danmarks anden energiø bliver en kunstig ø ud for den jyske vestkyst. Det kræver nytænkning at etablere velkendte teknologier langt ude på havet.

Lotte K rull E n ergisty re l se n

I

nden 2033 ligger der en ny ø i Nord­ søen cirka 80 km ud for Thorsminde på den jyske vestkyst. Øen bliver en kunstig ø, som skal opsamle 3 gigawatt fra havvindmøller længere ude på

havet. Omkring 2040 skal øen opsamle 10 gigawatt, ifølge regeringens Klima­ aftale for energi og industri 2020.

Selve udformningen af øen er endnu ukendt, da projektet stadig er i udbud.

Selvom det kan lyde vildt at bygge en ny ø på 25 meters havdybde, så er etableringen af øen måske ikke det, der

Om energiøen i Nordsøen • Øen vil blive placeret cirka 80 km ud for kysten ved Thorsminde.

• Når den står klar i 2033, skal øen opsamle 3 gigawatt fra havvindmøller.

• På sigt skal der opsamles 10 gigawatt.

• Strømmen skal føres videre fra øen med forbindelser til Danmark samt til et eller flere andre lande.

• Budgettet lyder på 210 mia. kr., der fordeles med cirka 5 pct. til etablering af øen, 35 pct. til den elektriske infrastruktur, som HVDC-forbindelser m.m., og 60 pct. til havvindmølleparker.

bliver den største udfordring, lyder det fra Mogens Hagelskær, vicedirektør i Energistyrelsen. ”Øen er blot én komponent i et meget stort projekt. Den er ikke målet i sig selv, men et middel til at opnå billig havvind i store mængder,” siger Mogens Hagelskær, der uddyber:

DYNAMO

NR. 69

06

17

2022

ENERGI ”I virkeligheden er der tale om flere store anlægsprojekter, som i sidste ende skal gå op i en højere enhed. For ud over at bygge selve øen, så skal der også etableres havvindmøller, ligesom alle transmissionsanlæggene og øvrig elinfrastruktur, der sikrer, at strømmen bliver ført videre fra øen, også skal opføres. Til syvende og sidst skal alle komponenterne hænge sammen, så vi kan få glæde af strømmen selv eller sælge den videre til vores nabolande.”

Det, at det hele skal opføres langt ude på havet – så langt væk, at det

ikke engang bliver synligt fra den jyske vestkyst – bidrager til projektet med sin helt egen udfordring, forklarer Mogens Hagelskær: ”I Danmark har vi både erfaring med at opføre havvindmølleparker og med at konvertere og sende strømmen videre. Men dét at få det hele så langt ud på havet og få det til at virke der under indimellem barske vejrforhold kræver god forberedelse, og at vi tænker nyt.”

Netop nytænkning og innovation er nødvendig, for at vi kan nå i mål, mener Mogens Hagelskær.

210 mia. Beløb i kroner afsat af Folketinget til etablering af energiøen i Nordsøen.

KILDE: KLIMA-, ENERGI- OG FORSYNINGSMINISTERIET

”Der skal helt sikkert ske en udvikling, bl.a. for at få alle teknologierne til at hænge sammen. Men det er vigtigt, at vi finder en balance mellem innovation og sikkerhed, så vi ikke opfinder alt på ny, men også benytter standardkom­ ponenter til noget af infrastrukturen.

Ellers risikerer vi, at vi ikke kommer i mål,” siger Mogens Hagelskær.

Det forventes, at man i starten af 2023 finder en vinder af udbuddet.

Læs mere hos Energistyrelsen på www.ens.dk

Illustrativ placering af havvind Placering af energiø Område til forundersøgelse Screenede områder Kilometer 0

25

50

100

Visualiseringen er en illustration af nogle af de funktioner, som en kunstigt inddæmmet energiø på 3 gigawatt i Nordsøen eventuelt vil kunne rumme. Det er vigtigt at pointere, at øens omfang, udseende og præcise funktioner ikke er fastlagt endnu.

KILDE: ENERGISTYRELSEN

18

T E M A : E N E R G I Ø E R

DTU

DIGITALISERING SKAL GØRE ELFORBRUGET FLEKSIBELT Når havvindmøllerne ved energiøerne producerer strøm, så skal den bruges – selv midt om natten. Digitalisering af elnettet kan hjælpe os.

H

vem gider at stå op klokken et om natten for at sætte en vask over? I fremtiden er det måske netop om natten, at det giver bedst mening at starte vaskemaskinen. For når hele vores elproduktion har sluppet de fossile brændsler og udelukkende er baseret på vedvarende energi, så er det ikke givet, at sol og vind producerer akkurat den mængde strøm på akkurat det tidspunkt, som vi forbrugere finder det belejligt. ”I vores nuværende elsystem er det kraftværkerne, der sørger for fleksibili­ teten i elforsyningen, så produktionen af el altid matcher behovet, og vi kan skrue op og ned for værkernes produk­ tion, så de to ting passer sammen.

Men i takt med at vi udfaser de store værker og indfaser vedvarende energi, så mister vi muligheden for at styre produktionen af strøm. Så vi mister den fleksibilitet, som værkerne sikrer elforsyningen. I fremtiden bliver det i stedet forbrugerne, som skal være fleksible,” siger Henrik Madsen, der er professor ved DTU og gennem mange år har været i spidsen for projekter, der gennem digitalisering skaber løsninger

Lotte Krull E nerginet, Shutterstoc k

for integration af sol og vind i energi­ systemet.

Algoritme skaber fleksibilitet I et af projekterne har forskerne udviklet en fleksibilitetsfunktion, dvs. en algoritme, der kan hjælpe sam­ fundet med at få et fleksibelt elforbrug.

Fleksibilitetsfunktionen er blevet testet på et vandrensningsanlæg med gode resultater. ”Vi har vist, at det ved hjælp af digi­ talisering og vores fleksibilitetsfunktion er muligt at udskyde nogle af de strøm­ slugende processer i et vandrensnings­ anlæg til tidspunkter, hvor der er rigeligt med strøm og dermed også lave priser.

Dvs. at vi kunne flytte anlæggets forbrug af el, i forhold til hvornår der var pro­ duktion af el,” siger Henrik Madsen.

Algoritmen tager også højde for, at processerne på et tidspunkt ikke læn­ gere kan udskydes, og så må de gen­ nemføres, forklarer professoren, som ser et stort potentiale for at udbrede fleksibilitetsfunktionen. ”Det er både i virksomheder og ude hos forbrugerne, at vi kan indrette os med et mere fleksibelt elforbrug. Det

kan være at udskyde vores vask, opvask, opladning af elbil eller køling i super­ markedets kølediske indtil et vist kritisk punkt, som så kan være et klokkeslæt eller en inde-temperatur eller noget andet, som brugeren definerer,” siger Henrik Madsen, der uddyber: ”Denne fleksibilitet forudsætter digi­ talisering. Dvs. at elnettet har data om f.eks. vindmøllernes strømproduktion, og at vores apparater, biler og køleskabe kan kommunikere med elnettet, så de kan reagere på de data og indrette sig efter dem.”

Energiøer forudsætter ­digitalisering Med energiøerne bliver denne digitali­ sering endnu mere påtrængende, fordi et energisystem, der skal absorbere endnu mere vedvarende energi end i dag, vil stille høje krav til vores fleksi­ bilitet.

Selvom øerne først begynder at modtage vindenergi fra 2030, så skal vi allerede i gang med digitaliseringen nu for at nå at være klar til de svin­ gende produktioner af el, siger Henrik Madsen: ”Det er både elselskaber, som skal digitalisere deres net, og det er på forbrugersiden, at vi skal have smarte apparater, som kan kommunikere med elsystemet.”

DYNAMO

NR. 69

06

19

2022

Om forskningen

ENERGI

47% Vindenergiens andel af den danske elproduktion i 2021.

KILDE: ENERGINET

Digitaliseringen skal dog ikke kun ske mellem elleverandører og forbrugere, men mellem alle sektorer i energisy­ stemet som f.eks. fjernvarme og biogas, påpeger Henrik Madsen. ”En digital sammenkobling af sek­ torerne vil også bidrage til, at vi får mere fleksibilitet i vores energisystem.

Således at når det er vindstille, så kan vi stadig producere energi ved at skrue op for udnyttelsen af f.eks. biogas eller aktivere varmen, som er lagret i vandet i fjernvarmesystemet, eller afbrænde vores affald,” siger han.

Hvis vi ikke når i mål med digitali­ seringen i tide, så vil konsekvenserne blive ret tydelige og stadig mere tyde­ lige, efterhånden som den vedvarende energi overtager strømproduktionen, forudser professoren: ”Vi vil få en omkostningstung og ustabil elforsyning, som er sårbar over for pludselige fald i produktionen eller uventede driftsstop. Det vil skabe perioder, hvor efterspørgslen på el vil være større end produktionen. Hvis vi ikke kan imødegå dette, så vil det hos forbrugerne komme til udtryk som bl.a. blackouts, dvs. perioder, hvor systemet bryder ned, og vi overhovedet ingen strøm har.”

Professor Henrik Madsen hmad@dtu.dk

ENERGI

300 Antal gigawatt som EU har sat sig for, skal komme fra havvind i 2050.

KILDE: EUR-LEX

Professor Henrik Madsen forsker i analyse og ­modellering af stoka­ stiske dynamiske systemer. Dette omfatter bl.a. signalbehandling, tids­ serieanalyse, model­ identifikation, statis­tisk modelopbygning, ’grey box’-modellering, probabilistisk prognose og stokastisk kontrolteori.

Projekterne omhandler bl.a. energisystemer, informatik, miljøsystemer, farmaceutiske systemer, biostatistik, procesmodellering og økonomi.

20

TEMA: ENERGIØER

DY N A M O N R . 6 9 0 6 2 022

NYE VINDE SKAL BLÆSE GANG I OFFSHOREBRINT­EVENTYR Snart skal gigantiske havvindmølleparker ved energiøerne ikke kun levere strøm, men også grønne brændstoffer.

S a ri Ve ge nd al M artin Dam K riste nse n, Claus Lunau

V

ed Fløvej lidt uden for Brande skyder et næsten 150 meter højt, dansk vartegn op på en ellers flad græsmark: vindmøllen. I årtier har den haft sin faste plads i det danske landskab og mindet os om, hvad en lille, vidensstærk nation kan skabe, når store visioner får luft under vingerne.

Med visionerne for den grønne omstilling og årets nytårstale fra stats­ ministeren om grønne flyrejser er der igen en god grund til at holde øje med dansk vindteknologi – og i særde­ leshed vindmøllen ved Fløevej. Den er nemlig blevet koblet sammen med et elektrolyseanlæg, også kaldet et Powerto-X-anlæg, der ved hjælp af strøm fra møllen kan producere brint.

En dispenser som denne bliver brugt af Siemens Gamesa til at fylde brint på Everfuels tanke.

Tilsammen udgør de to teknologier verdens første miniudgave af et off­ shore-brintsetup, der skal etableres omkring Danmarks to første energi­ ­øer. Planen er, at gigantiske havvind­ mølleparker omkring øerne ud over at levere grøn strøm til millioner af husstande også i samspil med elek­ trolyseanlæg skal forsyne landets fly, busser, lastbiler og biler med grønt brændstof. ”Det bliver kæmpestort, det gør det bare,” siger Finn Daugaard Madsen, der som innovationsmanager ved Siemens Gamesa er en af folkene bag brintsetuppet i Brande. Han kunne i november sidste år fejre, at den første sending grøn brint fra Brande endte som brændstof på partneren Everfuels tankstationer i København. Alligevel understreger han, at målet langtfra er nået. Behovet for forskning og udvik­ ling er stadig stort. ”Tidligere har vi optimeret på møllen for at gøre den så god som muligt. Og vi har optimeret på elek­ trolysen for at gøre den så god som muligt. Nu er de to ting pludselig koblet sammen, så vi skal optimere på begge dele samtidig. Det giver et hav af ting, der skal testes igennem, og der skal vores forskningsinstitutioner hjælpe os,” siger han og tilføjer: ”Siemens Gamesa og DTU er afhængige af hinanden. Vi er afhæn­

gige af de mange gode folk, der er i vores organisationer, og som kan drive udviklingen det rigtige sted hen.”

Tester nye materialer En af de folk, Finn Daugaard Madsen hentyder til, er Henrik Lund Frandsen, der er seniorforsker ved DTU og arbejder med keramisk elektrolyse.

Han er i dialog med Siemens Gamesa om brintprojektet i Brande og samar­ bejder med andre store aktører, bl.a.

Haldor Topsøe.

Ifølge Henrik Lund Frandsen er den største udfordring med Power-to-X på energiøerne, at de brintproducerende elektrolyseanlæg skal køre med vind­ møllernes svingende strømproduk­ tion. Eller sagt med vindteknologiske termer: De kører off-grid.

Normalt er et elektrolyseanlæg koblet op på det kollektive elnet, hvor strømtilførslen er konstant, så elektro­ lysecellerne kontinuerligt kan spalte vand til brint og ilt.

På energiøerne vil elektrolyse­ anlæggene ikke være koblet op på det kollektive elnet, og hvis ikke de rigtige løsninger til at styre møllerne bliver udviklet, kan det få betydning for strømtilførslen til elektrolysen, der risikerer at blive lige så svingende som vinden. Og det gør det svært at holde driften stabil, ligesom det stiller store krav til materialerne i anlæggene. ”Hvis der er lange perioder uden vind, er der jo ikke noget strøm at lave brint af, og så bliver yderste konse­ kvens, at man må lukke anlæggene ned.

Når de skal startes op igen, skal de først

DTU

21

ENERGI

2,3 Antal gigawatt havvind, der er installeret i Danmark i dag.

KILDE: GREEN POWER DENMARK

Finn Daugaard Madsen vurderer, at der om syv-ti år er etableret mindre elektrolyse­ anlæg på energi­ øerne, der fleksibelt kan bruge en del af havvindmøllernes strøm til at lave brint.

varmes op, og det slider og er dyrt, for højtemperaturelektrolyse sker ved tem­ peraturer på mellem 600 og 850 °C,” forklarer Henrik Lund Frandsen.

Alligevel viser beregninger, at brint­ produktion på energiøerne har store økonomiske fordele. Brint er nemlig syv-ti gange billigere at transportere i land end strøm, og det udgør en stor del af den totale omkostning.

Derfor forsker Henrik Lund Frandsen i, hvilke materialer der er de mest robuste at bruge i elektrolysen, så udsving i vind, strømtilførsel og tem­ peraturer slider mindst muligt på drift og anlæg. ”Som det er nu, har materialerne i anlægget det samlet set bedst ved en temperatur på 750 °C. Kommer vi ned i temperatur, ’straffer’ vi de keramiske celler, der producerer brinten, og kommer vi op i temperatur, ’straffer’ vi de stållag, der er i anlæggene. Når man drifter op og ned i strøm, ligger de for­ skellige materialer og river i hinanden, og det forringer også levetiden,” siger Henrik Lund Frandsen.

Han regner med, at DTU inden for tre år vil være klar til at teste et dyna­ misk tilpasset Power-to-X-anlæg, der kan holde i fem år, før en udskiftning af komponenter er nødvendig. De nu­­ værende løsninger kan holde i to-tre år.

Det andet X Planerne for energiøerne har vendt op og ned på vindteknologien, som vi kender den, mener Kenneth Thomsen, der er divisionschef for Wind Turbine Design på DTU. Der er skabt et stort

22

behov for at udvikle og optimere vind­ møllerne på ny. Princippet kalder han Design for X. ”Design for X betyder, at vi i designet af vindmøllen skal tage stilling til, hvad den skal anvendes til. Ude ved energi­ øerne kan vi godt implementere de vindmøller, vi allerede har. Men når vi ser på de enorme mængder af grøn strøm, som vi får brug for, er der en kæmpe fordel i at specialdesigne møl­ lerne, så vi kan reducere prisen på dem og dermed også prisen på energien,” forklarer han.

Ligesom med elektrolyseanlæggene er den afgørende forskel for havvind­ møllerne, at de kører off-grid. Når vindmøllerne kører off-grid, betyder det rent teknisk, at man kan fjerne den

DYNAMO

NR. 69

06

2022

effektelektronik i møllen, der normalt tilpasser strømmen til elnettet, så fre­ kvensen er på 50 Hz vekselstrøm. Det giver store økonomiske besparelser og åbner ifølge Kenneth Thomsen op for helt nye muligheder. ”Det bliver relevant at se på den generator, der sidder i møllen, og få den til at producere jævnstrøm, for et elektrolyseanlæg kører faktisk på jævnstrøm. Det stiller nye krav til møllen. Her kan vi udvikle på noget, der vil blive anvendt for første gang,” siger han.

Samtidig bliver udviklingen af et digitalt styresystem af møllerne afgø­ rende for at sikre, at samspillet mellem mølle og elektrolyseanlæg kommer til at fungere. Det er dét samspil, der i

Power-to-X på energiøerne Innovationsmanager Finn Daugaard Madsen fra Siemens Gamesa giver sit bud på Power-to-X- udviklingen på energiøerne.

ENERGI

25 Havdybden i meter, dér hvor energiøen i Nordsøen skal etableres.

KILDE: ENERGISTYRELSEN

sidste ende skal sikre en stabil og kon­ tinuerlig produktion af brint. ”Vi er nødt til at have aktiv styring af vindmøllerne for at holde strømtil­ førslen til elektrolyseanlæggene under kontrol,” siger Kenneth Thomsen. ’Vi kan gøre det igen’ Tilbage på Fløvej føler Finn Daugaard Madsen sig overbevist om, at første skridt ind i fremtidens off­shorebrinteventyr kun lige er taget. ”Først vil setuppet på energiøerne ligne det, vi har her i Brande. Næste skridt bliver at udvikle en decideret brintmølle, som i stedet for at levere strøm til elektrolyseanlægget leverer brint. Og når vi først har brintmøllen oppe at køre, kan vi bruge brinten fra

Om 7-10 år: De første offshore-havvindmølleparker rundt om energiøerne forsyner landet med strøm, der sendes til land via kabler (markeret med gul). Mindre elektrolyseanlæg afprøves på øerne, som fleksi­belt kan bruge en del af havvindmøllernes strøm til at lave brint (markeret med grøn). Brinten bliver sendt til land via gasrør.

T E M A : E N E R G I Ø E R

møllerne til at lave ammoniak på et værk derude, som kan forsyne store dele af skibsfarten med brændsel.”

Finn Daugaard Madsen estimerer, at Danmark inden for syv-ti år vil være klar til at etablere et setup på energi­ øerne, der ligner det ved Fløevej, men videre udnyttelse af det fulde potentiale kommer til at kræve forskning, innova­ tion og samarbejde. Ikke kun inden for udviklingen af elektrolyseanlæggenes robusthed og vindmøllernes tekniske design, men også inden for digital sty­ ring af energi­systemet, lagring af ener­ gien, rensning af vandet til elektrolysen og etableringen af hele Power-to-X-­ løsningen. ”Skal Danmark positionere sig, ligesom vi før har gjort det på mølle­

ENERGI

10 mio. Antal husstande, der kan få elektricitet fra energiøen i Nordsøen, når den er fuldt udbygget i 2040.

KILDE: ENERGISTYRELSEN

delen, så er det samarbejde, udvikling og produktion inden for mange for­ skellige områder, der skal til. Det er et puslespil at få de der ting til at gå op i en højere enhed, så vi sikrer, at vi altid har strøm i nettet, at vi altid har batterier, der er ladet op, og at vi altid har brint i tanken,” siger Finn Daugaard Madsen.

Tager man et kig ud i verden, særligt mod Kina, er der fart på udviklingen på det vindteknologiske område.

Det kan skabe tvivl om, om det over­ hovedet er muligt for Danmark at slå de store. Men hos Kenneth Thomsen er der ingen tvivl. Som en af de forskere, der i mange år har arbejdet med vind­ teknologi herhjemme, ved han, hvad en lille nation som Danmark er i stand til at udrette.

DTU

23

”I sin tid fik vi lov til at udvikle på vindteknologi i Danmark, mens resten af verden tænkte: Ja ja – lad dem bare gøre det. Det kommer aldrig til at lykkes. Men pludselig var vindmølle­ teknologi big business, der kunne redde verden. Nu står vi så og skal bruge grøn energi fra sol og vind i mængder, vi slet ikke kan forestille os. Det kræver specialløsninger som energi­ øerne, og jeg tror på, at vi kan gøre det igen. Lille Danmark kan blive landet, der viser resten af verden, hvordan man gør.”

Seniorforsker Henrik Lund Frandsen hlfr@dtu.dk Divisionschef Kenneth Thomsen

ktho@dtu.dk

Om 10-15 år:

Om 15-20 år:

Der er udviklet en brintmølle, som producerer brint i selve møllen (markeret med grøn). Brintmøllen har erstattet elektrolyseanlæggene på energiøen som den primære brintproduktion og står sammen med havvindmøllerne rundt om øen (markeret med gul). Brint og strøm fra møllerne sendes ind til energiøen, hvorfra brinten sendes i land via gasrør, og strømmen sendes i land via kabler.

Halvdelen af møllerne omkring energiøerne producerer brint, og brinten kan nu i samspil med kvælstof bruges til at lave brændstoffet ammoniak. Derfor er der udviklet et ammoniakværk, som står på selve energiøen (markeret med lilla). Værket får tilført brint fra brintmøllerne og forsyner forbipasserende skibe med ammoniak.

24

BIOTEKNOLOGI

Benny box

KUNSTIGE FEROMONER BEKÆMPER SKADEDYR I MAJSMARKEN H en rik Ben d ix Ben ny Box

Falske duftstoffer forvirrer insekter, så deres parring ikke ender med skadelige larver i afgrøderne på marken.

Stofferne produceres af gærceller og skal udnyttes til giftfri bekæmpelse af skadedyr.

D

et kan være svært at finde hinanden i en majsmark, og det gælder også for insekter på udkig efter en mage. Men hos insekterne har hunnerne fundet

DYNAMO

NR. 69

06

2022

DTU

25

Benny box

en smart metode til at tiltrække hannerne: De udsender særlige duft­ stoffer, der er fuldstændig uimodståe­ lige for hannerne.

Disse artsspecifikke duftstoffer, der kaldes feromoner, opfanges af særlige receptorer på hannernes antenner, og der skal ikke ret mange duftmole­ kyler til, før interessen er vakt. Så skal hannen bare følge duftsporet for at finde frem til en parringsklar hun.

Men nu vil kemiingeniør Irina Borodina stikke en kæp i hjulet for nogle af de elskovssyge insekter. Hun har fået gærceller til at udskille store mængder feromoner, som er identiske

med dem, der udsendes af fem forskel­ lige skade­­dyr blandt møl og natsvær­ mere, som er en plage for landmænd rundtomkring på kloden.

Duftspor ender blindt Larverne fra insekterne æder mark­ afgrøder som majs, ris og kål, men her kan feromoner fra gærtankene gøre en forskel. Hvis de falske fero­ moner spredes over markerne på det tidspunkt, hvor insekterne prøver at

finde sammen i par, bliver hannerne forvirrede og må give fortabt. Jagten på hunnerne er forgæves, når duftsporene ender blindt.

Hvis haninsekterne ikke kan finde frem til hunnerne, bliver æggene ikke befrugtet, og så kan æggene ikke blive til de larver, der ødelægger afgrøderne.

På den måde kan feromonerne ned­ kæmpe de skadelige insekter på en effektiv og miljøvenlig måde. ”Forestil dig, at du som mand er blevet væk fra din kone i lufthavnens sikkerhedskontrol. Du kender hendes parfume og tænker, at du kan lugte dig frem til hende – du skal bare følge det

26

DTU

DYNAMO

NR. 69

06

2022

Fra gær til mark

duftspor, hun har efterladt. Men plud­ selig befinder du dig i taxfree-området, hvor luften er så tyk af duftstoffer, at du må opgive at finde hende. Det svarer til, hvad der sker for insekterne,” fortæller Irina Borodina.

Gærceller forvandles til fabrikker Til daglig er hun professor på DTU Biosustain. Her arbejder forskerne på at udvikle metoder til at producere fødevarer og kemikalier på en bære­ dygtig måde. Specielt handler det om at anvende bioteknologi til at designe mikroorganismer, så de forvandles til små fabrikker, der udskiller det gavnlige stof, man er ude efter. Irina Borodina leder den gruppe, der får gærceller til at udskille nyttige stoffer.

I årtusinder har mennesker brugt gærsvampe til at forvandle sukker­ stoffer til ætanol, når der skulle brygges øl eller vin, men gæring eller fermen­ tering kan bruges til meget andet end til fremstilling af alkoholiske drikke.

F.eks. bruges gær også til produktion af insulin samt enzymer til vaskepulver, og nu er turen altså kommet til insekt­ feromoner.

Idéen kom fra den græske kemiske økolog Dimitris Raptopoulos. Han står

1. Optimeret gær i store gæringstanke fodres med glycerol og producerer et insektferomon.

2. Feromonet udvindes og oprenses af BioPhero, der sælger det videre i flydende form.

3. Langsomtvirkende formule­ ringer med feromoner som aktivt stof sælges til landmænd.

4. Landmændene sprøjter på et tidspunkt, hvor skadedyrene forsøger at finde hinanden for at parre sig.

5. Haninsekterne må opgive at finde frem til hunnerne, fordi feromonerne er overalt. www.biophero.com

bag firmaet NovAgrica, der har specia­ liseret sig i feromonbaserede produkter til skadedyrsbekæmpelse. Det er nemlig ikke nyt at bruge feromoner i stedet for at sprøjte med insektgift – problemet er prisen, der forhindrer den bæredygtige løsning i at blive alment udbredt. Så Dimitris Raptopoulos havde brug for andre forskeres hjælp, og Irina Borodina så straks potentialet. ”Det er alt for dyrt at fremstille fero­ monerne kemisk, og tilbage i 2014 var jeg sikker på, at det kunne lade sig gøre at fremstille dem billigere ved hjælp af

”Det er et problem, at skadedyrene udvikler resistens over for de traditionelle insekticider, og så skal der sprøjtes meget mere og med flere forskellige sprøjtemidler.

Det problem har feromonerne ikke.”

PROFESSOR IRINA BORODINA, CO-FOUNDER OG CSO, BIOPHERO

bioteknologi. Det var ikke nemt, og det tog nogle år at finde ud af, hvordan det skulle gøres, men nu er det lykkedes,” fortæller hun.

Med bioteknologiske metoder får forskerne gærcellerne til at syntetisere feromonerne ved hjælp af de samme enzymer, som insekterne bruger. Og så gælder det om at optimere gærcellernes stofskifte, så deres produktion maksi­ meres, lyder det fra Irina Borodina: ”Vi bruger en gær, der hedder Yarrowia lipolytica, som fra naturens side er glad for fedt. De feromoner, vi er ude efter, kommer fra fedstofmetabo­ lismen i insekterne, så når feromonerne skal produceres af gær, får vi mest ud af at bruge en art, der er god til at arbejde med fedtstoffer. Og så ændrer vi de metaboliske veje i cellen, så den bliver optimal til at producere feromoner.”

Feromonerne testes nu For at få de biologisk fremstillede feromoner på markedet har Irina Borodina stiftet firmaet BioPhero. De første produkter, der prismæssigt kan konkurrere med konventionelle insek­ ticider, lanceres meget snart. Gennem EU-projekterne OLEFINE og PHERA testes feromonerne fra BioPhero alle­ rede på marker i Indien, Kina, Indone­ sien, Grækenland og Frankrig, og de foreløbige resultater er opmuntrende – bestanden af skadedyrene mindskes drastisk, mens biodiversiteten i øvrigt bevares.

27

BIOTEKNOLOGI

INSEKTER, DER KAN BEKÆMPES BioPhero har udvalgt følgende insekter, hvis feromoner de kan efterligne, så parring forhindres:

Krigertrækugle (Helicoverpa armigera) Natsværmer, hvis larve æder bomuldsplanter og spiselige afgrøder som tomat, majs og soja.

Udbredt i Asien, Afrika, Australien og Sydeuropa.

Kålmøl (Plutella xylostella) Angriber alle slags kål og findes overalt i verden.

Møllet er svært at holde nede, og larverne forårsager skader for ca. 25 mia. kr. årligt.

Stribet og gul risstængelborer (Chilo suppressalis + Scirpophaga incertulas) Larverne fra de to mølarter borer sig ind i risplanters strå og spiser dem indefra.

Skade­dyrene er udbredte i Asien og ødelægger høsten for rigtig mange risbønder.

Amerikansk majsugle (Spodoptera frugiperda) Larverne af denne natsværmer angriber snesevis af forskellige afgrøder, bl.a. majs, ris og durra.

Udbredt i tropiske og subtropiske egne og udgør et enormt problem i Afrika.

Hvor de konventionelle insekticider ofte dræber insekter over en bred kam, vil et insektferomon kun forstyrre parringen for en enkelt art. Det er vig­ tigt, for mange af insekterne i marken er fuldstændig harmløse, og nogle af dem er ligefrem nyttige for mennesker, f.eks. bier, der bestøver planter. Og ved at passe på de insekter, der ikke er skadedyr, sørger man også for, at der er føde til frøer og fugle. ”For landmændene er det vigtigt, at insektbekæmpelsen er billig, og at den fungerer. Her har det været et problem, at skadedyrene udvikler resistens over for de traditionelle insekticider, og så skal der sprøjtes meget mere og med flere forskellige sprøjtemidler. Det pro­ blem har feromonerne ikke,” siger Irina Borodina og fortsætter: ”Specielt i tredjeverdenslande kan det desuden være farligt at sprøjte med giftige insekticider, for her har land­ mændene ikke så nem adgang til vær­ nemidler som f.eks. åndedrætsværn.

Vores feromoner kan erstatte insektici­ derne – i hvert fald en del af dem.”

Ufarlige stoffer Feromonerne er ufarlige for både men­ nesker og dyr, og de er biologisk ned­ brydelige, så de ikke ophobes i naturen eller er til fare for grundvandet. Da insekterne er ekstremt følsomme over for duftstofferne, skal der uhyre lidt til – noget i retning af 40 gram pr. hektar – og det er ikke nødvendigt at sprøjte direkte på alle planterne. Der skal bare være nok feromoner i luften over marken til at forvirre insekthannerne.

Så fordele er der nok af, men prisen har været en hæmsko, og det er her, BioPhero vil gøre en forskel ved at sætte gærceller på arbejde i store fer­ menteringstanke. Potentialet er stort, for på globalt plan bruges der over 100 mia. kr. på insekticider hvert år.

BioPhero satser på at få en solid del af dette marked, til gavn for miljøet og landmændene – men til stor frustration for de stakkels parringsvillige hanner blandt skadedyrene.

P rofes s o r I rin a B o ro d i n a Co - fo u n d er o g C S O i B i o P h e ro irb o @ b io s u st a i n . d t u . d k

28

GAMMASTRÅLING

DTU

RUMTEKNOLOGI KAN GIVE BEDRE Et særligt kamera designet til rumteleskoper kan også bruges til skannere, der kan afsløre brystkræft langt mere effektivt, end det kan gøres med almindelig mammografi.

H e n rik B e n d ix B a x Lind h ard t

D

er er himmelvid forskel på en lille kræftknude i brystet og det voldsomme sammenstød mellem to neutronstjerner langt ude i universet. Men noget har de dog tilfælles: De er svære at opdage og lokalisere præcist, og Irfan Kuvvetli har opfundet en detektor, der kan løse netop det problem.

Som seniorforsker på DTU Space er han med til at udvikle instrumenter til rumteleskoper, og han har specialiseret sig i detektorer, der kan opfange gam­ mastråling. Denne form for ekstremt energirig elektromagnetisk stråling er ellers svær at få hold på, for den har en tendens til at gå lige igennem alting.

Med den nye detektor bliver det muligt ’at fange’ mere af gammastrålingen. ”Vores detektor minder lidt om det kamera, som sidder i en mobiltelefon.

Begge dele opfanger elektromagnetisk stråling, altså fotoner. Forskellen er, at hvor detektoren i mobilkameraet er designet til at opfange synligt lys, skal vores gammadetektor registrere stråling med meget lavere bølgelængde og højere energi. Det er sværere, for når fotonerne har mere energi, skal der også mere til at stoppe dem,” fortæller Irfan Kuvvetli.

Astrofysikerne vil rigtig gerne måle gammastrålingen fra fjerne himmel­ legemer, for den bliver ofte udsendt i forbindelse med nogle af universets vildeste og mest gådefulde begiven­ heder. Når en stjerne eksploderer som en supernova, eller to neutronstjerner kolliderer, bliver der udsendt gamma­ stråling, og med den rette detektor kan astrofysikerne ikke bare beregne, hvor

strålingen kommer fra, men også måle dens energi. Det kan f.eks. hjælpe dem med at finde ud af, hvordan forskellige grundstoffer dannes og spredes i uni­ verset.

Små kræftknuder lyser op Men gammastråling udnyttes også i sundhedsvæsenet. Høje strålingsdoser kan slå kræftceller ihjel, så visse former for kræft behandles derfor med gam­ mastråler. Desuden kan gammastråling

Seniorforsker Irfan Kuvvetli (tv.) har sammen med kollegerne Carl Budtz-Jørgensen, Selina Howalt Owe og Denis Tcherniak (ikke med på fotoet) udviklet detektoren.

DY N A M O N R . 6 9 0 6 2 022

29

BRYSTSKANNINGER

Gammateleskoper afslører det vilde univers Rundtomkring i universet opstår der så ekstremt høje temperaturer eller så ufattelig stærke magnetfelter, at der udsendes meget energirig elektromagnetisk stråling kaldet gammastråling. Det er stråling, der kun kan opfanges med ganske særlige kameraer på rumteleskoper, for gammastrålingen kan ikke trænge ned igennem atmosfæren.

Højenergiastronomi kan gøre astrofysikerne klogere på en række objekter, bl.a.: • Supermassive sorte huller i centrum af aktive galakser • Supernovaer og de højradio­ aktive rester efter dem • Neutronstjerner, herunder pulsarer og magnetarer • Kilonovaer; eksplosionen fra kolliderende neutronstjerner.

fra radioaktive sporstoffer benyttes til undersøgelser af forskellige organer.

Derfor blev DTU Space inviteret til at samarbejde med det britiske firma Kromek, der fremstiller strålingsdetek­ torer til bl.a. medicinalindustrien. For­ målet med samarbejdet er at udvikle et apparat til billeddiagnostisk undersø­ gelse af brystet baseret på DTU’s paten­ terede teknologi.

Projektet kaldes 3D-MBI, hvor de sidste tre bogstaver står for Molecular Breast Imaging, molekylær billeddan­ nelse af brystet. Forskerne håber, at de kan udvikle en skanningsmetode, der kan fungere som et supplement til de klassiske mammografiundersøgelser.

Idéen er at få en eventuel kræft­ knude til at lyse op på billeder taget med den nye form for gammakamera.

Før undersøgelsen får kvinden ind­ sprøjtet en ganske lille mængde af et

radioaktivt sporstof, som især ophobes i kræftceller. Sporstoffet i kræftknuden udsender gammastråling, som nemt passerer igennem brystvævet og ud til gammadetektoren.

Teknologien gør det muligt at opdage ganske små kræftsvulster, og med detektoren fra DTU bliver det for­ håbentlig muligt at kortlægge knudens position i tre dimensioner så præcist, at der med det samme kan udtages en biopsi, og kræftsygdommen efterføl­ gende kan behandles mere effektivt.

Metoden er specielt virkningsfuld, når det gælder om at opdage svulster hos kvinder med tæt brystvæv. Disse kvinder har højere risiko for brystkræft, og kræften er sværere at opdage med mammografi. Ifølge forskere fra Rigs­ hospitalet og Københavns Universitet er det mindre end halvdelen af kræftknu­ derne, der opdages med mammografi af

30

DY N A M O N R . 6 9 0 6 2 022

GAMMASTRÅLING

DTU

kvinder med meget tæt brystvæv, og for denne gruppe kan en mere effektiv screeningsteknologi gøre en stor forskel.

Fordele ved det nye design Gammadetektorer findes allerede i rummet såvel som på hospitalerne, men DTU-forskernes design har en række fordele frem for de eksisterende detektorer. Det er baseret på en blan­ ding af cadmium, zink og tellur, for krystaller af de tre metaller danner et halvledermateriale med de helt rette egenskaber til at opfange røntgen- og gammastråling.

De forholdsvis tunge grundstoffer stopper den energirige stråling ganske effektivt, og desuden fungerer cadmi­ umzinktellurid, forkortet CZT, fint ved stuetemperatur. Andre detektorer, der f.eks. er baseret på germanium, virker kun ved meget lave temperaturer og skal nedkøles med flydende nitrogen, men det slipper man for med CZT. CZT-krystallerne dyrkes i Kromeks afdeling i Pennsylvania i USA, hvor Brian Harris står i spidsen for udvik­ lingen af detektorer. Om samarbejdet med DTU siger han: ”Irfans gruppe på DTU har en lang og dokumenteret historie inden for detektordesign og karakterisering af CZT. Samarbejdet med DTU har været meget gavnligt i forhold til vidensdeling og ingeniørmæssige udviklingsopgaver.”

Måler hver foton I forvejen fremstiller Kromek strå­ lingsdetektorer baseret på CZT, men DTU-forskerne har fundet ud af, hvordan man kan presse så meget information som muligt ud af de gamma­stråler, der rammer materialet. ”Vi måler hver eneste foton – dens energi samt tidspunktet og positionen for vekselvirkningen med detektor­ materialet. Og når der sker flere vek­ selvirkninger, kan vi bestemme, hvor gammastrålingen kommer fra,” lyder det fra Irfan Kuvvetli, der har været godt tilfreds med at arbejde sammen med et privat firma: ”Samarbejdet med Kromek betød, at vi hurtigt kunne udvikle detektoren og den tilhørende elektronik. Efter kun to år har vi nu et detektormodul, der er klar til at blive testet og godkendt

Forskergruppen samarbejder med den britiske virk­ somhed Kromek, der vil integrere gammadetektoren i et skanningsapparat til diagnosticering af brystkræft.

til en rummission – normalt ville det tage mellem tre og fem år at komme så langt.”

Samtidig med at detektormodulerne bliver mere præcise, bliver de faktisk også simplere i opbygningen, idet der er brug for færre elektroder til at for­ binde CZT-krystallen med den elek­ tronik, som klarer signalbehandlingen.

Bedre opløsning med færre elektroder Hver gang en gammafoton vekselvirker med detektormaterialet, opstår der et elektrisk signal, som opfanges af elek­ troder fastgjort til krystallen. I konven­ tionelle detektorer er det nødvendigt med rigtig mange elektroder, hvis man vil kende den præcise position og den afsatte energi for vekselvirk­ ningen, men på DTU 3D-MBI-projektet Space satte forskerne sig er delvist finansieret for at undersøge, om man med en million euro kunne nøjes med færre fra EU gennem forskelektriske kanaler. Idéen nings- og udviklingsvar at bruge en særlig programmet Eurostars. algoritme til at analysere signalerne fra samtlige elektroder samtidig i stedet for at kigge på elektro­ derne hver for sig. ”Idéen virker forbløffende godt.

Vores detektormodul har et minimalt antal elektriske kanaler, samtidig med at det har en rumlig og tidslig opløs­

ningsevne, som andre detektorer ikke kan konkurrere med,” siger Irfan Kuvvetli og fortsætter: ”Hvis vi skal have en positions­ opløsningsevne bedre end en millimeter for en gammadetektor, der måler 40 x 40 x 5 mm, så skal man for en almin­ delig pixeldetektor bruge fem lag a 1 mm, og for hvert lag skal der være 40 x 40 elektriske kanaler – 8.000 i alt. Det har vi klaret med 53 elektriske kanaler.”

De færre kanaler i det såkaldte strip­ design fører til simplere og dermed billigere detektormoduler, og det er vigtigt for en detektorproducent som Kromek: ”En udskiftning af pixeldesign med stripdesign reducerer i høj grad kravene til udlæsningselektronik, hvilket fører til væsentligt lavere systemomkost­ ninger,” lyder det fra Brian Harris, der også bemærker, at det nye design også gør det nemmere at kompensere for uregelmæssigheder i detektorkrystallen.

Nu er forskerne på DTU Space i fuld gang med at teste de nye detektor­ moduler, som Kromek har fremstillet efter anvisningerne fra DTU Space. Og mens DTU-forskerne arbejder videre frem mod et instrument til et fremti­ digt rumteleskop, kan Kromek begynde at udvikle en prototype af et medicinsk skanningsapparat, der kan testes på patienter.

Seniorforsker Irfan Kuvvetli irfan@space.dtu.dk

V I L D I D É

DY N A M O N R . 6 9 0 6 2 022

Dristig forsker jagter parkinsons rødder

31

DTU

Om dristige idéer Forskningen bliver finan­ sieret af en LF Experiment-­ bevilling på knap 2 mio. kr. fra Lundbeckfonden. Bevillinger­ ne gives til dris­tige og inno­ vative projekter for at støtte forskere, der er modige nok til at tænke ud af boksen.

Forsker vil udvikle computermodel for at skabe viden om, hvordan Parkinsons sygdom opstår, så sygdommen kan diagnosticeres og behandles tidligere.

Miriam Me iste r B ax Lin d h ard t

T

ænk, hvis læger fremover ikke kun symptombehandler Parkinsons sygdom, men også er i stand til at detektere og behandle sygdommen, inden den bliver invali­ derende. Det vil lektor Silvia Tolu være med til at gøre muligt ved at bruge en utraditionel tilgang til at skabe indsigt i, hvordan sygdommen opstår.

Parkinson er en neurodegenerativ sygdom, der fører til gang- og bevæ­ gelsesbesvær, giver talebesvær og for­ årsager rystelser og stivhed.

Problemerne opstår på grund af et kommunikationsnedbrud i kroppens centralnervesystem, hvor neuroner oplever et tab af signalstoffet dopamin.

Det gør, at neuronerne formidler

beskeder fra forskellige dele af hjernen til kroppen mindre effektivt.

Forskere udnytter neurorobotik Sammen med sit team skaber Silvia Tolu en computermodel af den del af central­ nervesystemet, der er i rygmarven. Til at starte med vil modellen vise, hvordan den ser ud i sund tilstand. Fokus er på rygsøjlen, fordi den er central for en persons evne til at bevæge sig.

Hvor tidligere modeller har haft fokus på at vise, hvad der sker i de dele af hjernen, som er ramt af sygdommen, har den nye model til formål at spore sygdommens udvikling baglæns, så for­ skerne kan finde tilbage til dens rødder.

I arbejdet med at skabe modellen benytter forskerne sig af neurorobotik, der kombinerer neurovidenskaben med robotteknologi og kunstig intelligens.

Lektor Silvia Tolu vil sammen med sine kolleger studere udviklin­ gen af Parkinson gennem en comutermodel af rygmarven.

”En fordel ved neurorobotik er, at du kan gentage tests præcist, og du kan køre forsøg igen og igen uden at gøre skade på testpersonen, og du risikerer ikke, at de bliver trætte,” siger Silvia Tolu.

Hurtigere diagnosticering Med modellen kan forskerne lave juste­ ringer, der efterligner de ændringer i dopamin, som finder sted i neuroner hos parkinsonpatienter, og på den måde simulere de ændringer, der sker i en patients neurale netværk.

En dybere forståelse af, hvordan sygdommen opstår og udvikler sig, vil ifølge Silvia Tolu gøre det muligt at diagnosticere sygdommen på et tidligt stadie, så den rette behandling kan blive sat i gang tidligere – og ideelt set før de invaliderende symptomer viser sig.

Lektor Silvia Tolu, stolu@elektro.dtu.dk

32

DYNAMO

FORSKERE GIVER GRØNT LYS:

REGNVAND TIL TOILETSKYL OG TØJVASK ER BÆREDYGTIGT Aarhus Vand er Danmarks første kommunale vandforsyning, der leverer regnvand til toiletskyl og tøjvask til en hel by.

Men først blev løsningen gennemanalyseret af forskere fra DTU for at sikre, at den var bæredygtig.

A n n e K irste n F re d e riksen Aa rhu s Van d , nye .d k

N

ye er navnet på en helt ny by, der i disse år bliver opført i den nordlige udkant af Aarhus. Byen opføres med blik for bæredygtighed i alle detaljer, også når det gælder vandforsyningen. Derfor er der etab­ leret et centralt tostrenget vandsystem; ét system til drikkevand og ét system til sekundavand. Sekundavand er vand fra overflader og dræn, der bliver opsamlet, renset og anvendt til toiletskyl og vaske­ maskiner. Det er Aarhus Vand, der står for løsningen til Nye, hvor de første 600 boliger indtil videre er opført.

Alt regnvand og vand fra overflader som tage og veje bliver opsamlet i en af områdets søer, der samtidig fungerer som sikring ved ekstremregn. Efter­ følgende bliver det renset i en central sekundavandsløsning i et renseværk, hvorefter det sendes i separate rør ud til boligerne, hvor det anvendes til tøjvask og toiletskyl.

Det er første gang, at en kommunal vandforsyning i Danmark står for at levere regnvand og drænvand til brug i boliger. Det har derfor også medført en

del forberedelse og analyser, før løs­ ningen blev endelig udformet.

Krav til sekundavandets kvalitet For det første var det nødvendigt at definere, hvilke krav der skulle stilles til kvaliteten af sekundavandet. Da vandet skulle kunne anvendes til tøjvask, var der fokus på at sikre, at der ikke var risiko for indhold af allergifremkal­ dende stoffer, da tøjet senere kommer i kontakt med huden. Aarhus Vand allierede sig med DTU for at vurdere, hvilke analyser der var nødvendige. ”Vi undersøgte, hvilke krav sekun­ davandet skulle opfylde for at kunne anvendes til toiletskyl og tøjvask. Vi

Søer i Nye bruges til opsamling af regnvand.

NR. 69

06

2022

kiggede på både fysiske, kemiske og biologiske parametre i forbindelse med opsamling af regnvand og sam­ menholdt det med udenlandske erfa­ ringer. På den baggrund opstillede vi en række kravværdier for vandets pH, temperatur, indhold af metaller m.m.,” fortæller professor Hans-Jørgen Albrechtsen, der stod bag analysen.

Det opsamlede regnvand og dræn­ vand skulle ikke renses til samme niveau som drikkevand, men skulle behandles før anvendelse, da vandet er

VA N D F O R S Y N I N G

påvirket af de miljøfremmede stoffer, det møder på sin vej ned ad hustage, over veje med biltrafik og under ophold under forskellige vejrmæssige forhold i de søer, der opsamler vandet, indtil det skal anvendes.

Overordnet vurdering af bæredygtighed En anden væsentlig opgave, som Aarhus Vand bad DTU om hjælp til, var at gennemføre en overordnet vurdering af at anvende sekundavand i den nye by.

DTU

Byen Nye ligger nord for Aarhus med udsigt over Aarhus Bugt og Egå Engsø. De første beboere flyttede dertil i 2018.

33

”Det var væsentligt for os at være sikre på, at løsningen var miljømæssigt fornuftig. Selvom det naturligvis vil spare på de knappe grundvandsres­ sourcer at anvende regnvand, så ville vi være sikre på, at løsningen med en separat sekundavandforsyning ikke var uhensigtsmæssig for miljøet på andre punkter,” siger Kristian Brunmark, der er projektleder i Aarhus Vand.

DTU-forskerne gennemførte derfor en livscyklusanalyse og en økonomisk effektberegning, en såkaldt eco-

34 34

VA X XNXDXFXOXRXS X YN X IXN G

efficiency-­­­analyse, af den løsning, der var tænkt for vandforsyningen i Nye. Analyserne blev gennemført på baggrund af de data, der var tilgænge­ lige fra Aarhus Vand. De inkluderede en lang række forskellige parametre, der tog udgangspunkt i den separate løsning til rensning af sekundavandet, der skulle opbygges. ”Der er bl.a. inkluderet strøm­ forbruget til at drive pumperne og skylle filtrene i renseværket, ligesom vi har inkluderet anven­ delsen af kemikalier til van­ drensning. De materialer, der skulle anvendes til opbygning af løsningen, er vurderet, og det samme er forbruget af energi og rengøringsmidlerne hos de beboere i Nye, der skulle anvende sekundavandet. Det hele blev suppleret med et estimat af omkostningerne,” fortæller ph.d.-stu­ derende Maria Faragò, der har gen­ nemført analyserne ved DTU. Brug af grundvand reduceres På tre væsentlige områder viste analy­ serne, at der ingen tvivl er om, at løs­ ningen med sekundavand er fornuftig bæredygtighedsmæssigt. ”For det første medfører løsningen, at der bliver sparet på grundvandet, der udgør en knap ressource. Be­­ sparelsen kan med sekundavand­ løsningen være helt op til 40 pct. af forbruget,” siger Maria Faragò. ”Derudover er regnvand meget blødt, og det medfører en væsentlig besparelse hos beboerne i området, der får et mindre forbrug af el, ligesom de skal anvende færre rengøringsmidler til afkalkning af deres husholdnings­ maskiner,” fortsætter hun.

XXXXXXXX

DY N A M O N R . 6 9 0 6 2 022

DTU

DTU

”Gennemgangen var meget værdifuld for os. Vi ville nødig introducere et tostrenget vandsystem i Nye, hvis analysen havde peget på, at det ikke var fornuftigt i forhold til bæredygtighed.”

PROJEKTLEDER KRISTIAN BRUNMARK, AARHUS VAND

Rørsystemet til sekundavandet er lilla, så det ikke bliver forvekslet med de blå rør til drikkevand.

Det blå anlæg er et trykfilter, de hvide cylindere er ultra­ filtre og bagerst en sort plastbeholder til opbevaring af sekundavandet.

Endelig viste de økonomiske bereg­ ninger, at det var langt billigere og mere bæredygtigt at anvende en PE-plasttank til opbevaring af det rensede sekun­ davand på renseværket frem for at investere i en rustfri ståltank, som oftest anvendes. Det skyldes ikke mindst, at plast vejer væsentligt mindre end stål, og da stål er meget ressourcekrævende både at fremstille og transportere, gør det plastik til det bedste valg. ”Gennemgangen var meget værdi­ fuld for os. Vi ville nødig introducere et tostrenget vandsystem i Nye, hvis analysen havde peget på, at det ikke var fornuftigt i forhold til bæredygtighed.

Særligt fordi det byen skal udbygges yderligere i de kommende år. Der vil erfaringerne med sekundavandforsy­ ningen i den første etape naturligvis spille ind,” siger Kristian Brunmark.

Den første etape af Nye rummer 600 boliger og et par tusind beboere. På sigt skal byen udvides til at rumme op til 15.000 beboere.

Når systemet i sommeren 2022 har været i drift i et år, håber DTU og Aarhus Vand at kunne lave en opda­ tering af analysen med de reelle tal fra driftsperioden.

P rofes s o r H a n s - J ø rg en A l b rec ht s en h a n a @ env. d t u . d k h . d . - st u d eren d e M a ria F a ra g ò P mf a r@ env. d t u . d k

Om sekundavand • Sekundavand er genbrugsvand, som ikke anvendes som drikkevand og kontrolleres derfor heller ikke som drikkevand.

• Sekundavand kan være regnvand, havvand, forurenet grundvand eller vand fra industrielle processer.

• Interessen for at genbruge vand skyldes, at der især i de større byer er stigende udfordringer med at indvinde rent grundvand til produktion af drikkevand.

• Klimaforandringerne har øget interessen for at udnytte regnvand, fordi det er oplagt at anvende vandet fra de kraftige regnskyl til f.eks. toiletskyl i stedet for at lede det bort.

KILDE: MILJØSTYRELSEN

SUNDHEDSTEKNOLOGI

DTU

35

DY N A M O N R . 6 9 0 6 2 022

Nanoteknologi

forhindrer infektioner Sylespidse takker i nanostørrelse forhindrer bakterier i at fæstne sig til implantaters overflade. Det løser et stigende problem med kroniske infektioner.

S ari Ve ge nd al C l au s Lun au , Th o m as Steen Sørensen

Infektioner kan opstå, når bakterier sætter sig fast på overfladen af et tandimplantat. Det kan medføre, at støttevævene omkring implantatet bliver nedbrudt, og den tætte forbindelse mellem knogle og implantat bliver ødelagt. Der opstår små åbninger omkring implantatet, og bakterierne breder sig. I værste fald kan implantatet rokke sig løs og falde ud.

M

ange går rundt med et kunstigt element i kroppen uden at skænke det en tanke. Det kan være et tandimplantat, der har erstattet en manglende tand, eller et hofte­ implantat, der har givet en ødelagt hof­ teskål bevægelsesgraden tilbage. Implan­ tater hjælper, når fysikken svigter, men de er også forbundet med en risiko.

Alene i USA bliver 17 mio. personer årligt indlagt med en kronisk infektion,

hvoraf mindst 550.000 dør. Undersø­ gelser viser, at det høje antal af kroniske infektioner hænger sammen med en stigning i antallet af patienter, der får indopereret et implantat. ”Der sker det, at kroppens bakterier kan lægge sig på implantatets overflade i et lag, der er så tyndt, at immunfor­ svaret ikke opdager det. Laget udvikler sig til en biofilm, og det betyder, at vi går rundt med de her implantater, som potentielt kan være små tikkende

Nano-teknologien fra Adina Technologies forhin­ drer infektioner ved at inkorporere nanostruk­ turer i tandimplantatets titaniumdele. Det resul­ terer i en ’takket’ overflade med strukturer, der er mindre end bakteriernes egen størrelse. Når en bakterie nærmer sig overfladen, punkterer de spidse strukturer bakteriens cellemembran, og bakterien går til.

36

SUNDHEDSTEKNOLOGI

”Jeg har været virkelig overrasket over, hvor god vores teknologi er til at reducere antallet af bakterier.”

P RO F E S S O R PAU L M I C H AE L P E TE R S E N

bomber, uden nogen mulighed for at reagere, før det bliver til en kronisk infektion,” forklarer Paul Michael Petersen, professor ved DTU. Han mener, at problemet er et af de mest oversete på sundhedsområdet.

Sammen med sin kollega, lektor Yiyu Ou, har han udviklet en teknologisk løsning, som kan forhindre infektioner i at opstå. Gennem en særlig metode bruger forskerne nanostrukturer til at skabe en takket overflade på implan­ tatet, så bakterier ikke kan sætte sig fast. I stedet ’punkterer’ takkerne bakte­ riens cellemembran, og bakterien dør.

Foreløbig viser laboratorietests, at andelen af bakterier, der sætter sig fast, reduceres med 90 pct. sammenlignet med implantater, der har en glat over­ flade. ”Jeg har været virkelig overrasket over, hvor god vores teknologi er til at reducere antallet af bakterier. At se resultaterne og se hvor effektivt det er, har klart oversteget mine forvent­ ninger,” siger Paul Michael Petersen.

Lang holdbarhed Idéen om at fabrikere nanostrukturer til at slå bakterier ihjel er egentlig ikke ny. Her er forskerne oppe mod kon­ kurrenter, der allerede samarbejder med markedets store medicovirksom­ heder.

Men hvor konkurrenternes metode er at belægge implantatets overflade med nanostrukturer, også kaldet coating, har forskerne fra DTU udviklet en metode, hvor nanostruktu­ rerne inkorporeres i selve implantatet. ”Ved hjælp af en patenteret tekno­ logi får vi strukturerne ind i implan­ tatet, som er lavet af titanium. Det fungerer, ligesom når du graverer noget ned i et materiale,” forklarer Paul Michael Petersen.

Forskerne fremhæver, at metoden beskytter implantatet mod infektioner i mere end ti år. Til sammenligning holder konkurrenternes coatingmetode kun i op til fem år. ”Vi har ikke fundet andre, der har gjort det her før. Integreringen i selve designet er det, der er attraktivt ved vores opfindelse. Med vores metode holder beskyttelsen på alle overflader, også de komplicerede,” siger Yiyu Ou. Opfindelsen førte i 2021 til etable­ ringen af spinout-virksomheden Adina Technologies, og i dag har forskerne patent på løsningen.

Tandlæger står på spring Målet er på sigt en generel udbre­ delse af løsningen til alle eksisterende implantater. Fokus er dog først og fremmest på tandimplantater, hvor behovet er størst. ”Antallet af patienter, der ønsker at få et tandimplantat, er meget stort og vokser hvert år, fordi andelen af ældre i befolkningen stiger. Med alderen øges risikoen for at miste en eller flere af sine egne tænder, og i dag vil folk ikke acceptere at gå tandløse rundt,” siger Yiyu Ou. Ifølge svensk forskning får 45 pct. af de patienter, der har et indopereret tandimplantat, en infektion omkring implantatet inden for ti år. Forskerne mærker tydeligt, at der blandt tand­ lægerne herhjemme er et stort behov for at kunne behandle eller, endnu bedre, forebygge disse infektioner. ”Der er rigtig mange tandlæger, som står på spring for at teste vores tekno­ logi, og jeg er ret overbevist om, at vi vil få en hurtig godkendelse. Nano­ strukturerne er jo allerede lavet og godkendt på forhånd – bare med coating som metode,” siger Paul Michael Petersen.

Professor Paul Michael Petersen og lektor Yiyu Ou har sammen udviklet løsningen, som kan forhindre, at infek­ tioner omkring im­ plantater opstår.

DYNAMO

NR. 69

06

DTU

2022

Første skridt på vejen er yderligere tests i laboratoriet og senere tests på patienter i et udpluk af landets cirka tusind tandklinikker. Forskernes for­ ventning er, at en kommercialisering af teknologien ligger få år ude i frem­ tiden.

Professor Paul Michael Petersen pape@fotonik.dtu.dk Lektor Yiyu Ou yiyo@fotonik.dtu.dk

Det er ikke en ny idé at udnytte nanostrukturer til at slå bakterier ihjel med. Men hvor den gængse ­metode er at belægge (coate) implantatets overflade med strukturerne, har forskerne fra DTU udviklet en ­metode, hvor nanostrukturerne inkorporeres i selve implantatet. Det giver en beskyttelse mod infektioner i mere end ti år, hvilket er over dobbelt så længe end med ’coating’-metoden.

37

38

DYNAMO SPØRGER …

H VA D E R A B S O L U T B Æ R E D Y G T I G H E D ?

Lot t e K ru l l M ika l Sc h l o s s er

HVAD ER ABSOLUT BÆREDYGTIGHED? DTU har etableret Center for Absolut Bæredygtighed. Men hvad er absolut bæredygtighed, og hvorfor har vi brug for begrebet?

Er det ikke okay ’bare’ at være bæredygtig? Professor Michael Zwicky Hauschild, der er centerets leder, svarer på spørgsmålene.

q: Hvad er absolut bæredygtighed? a: Det er, når vi bruger naturens

tålegrænser som målestok for, hvor meget vi kan tillade, at vores produkter og hand­ linger belaster klima og miljø.

Tålegrænserne definerer et råderum, og vi har kun pla­ netens samlede råderum til vores aktiviteter. Inden for dette råderum skal vi alle have mad, rent vand, husly, trans­ port osv. Ved at tildele vores forskellige aktiviteter deres del af råderummet får vi et indtryk af, hvad der skal til for ikke at overskride det, og hvor effek­ tive vi skal være til at udføre aktiviteten, og hvor godt det skal være, før det er godt nok.

q: Hvorfor er det ikke okay bare at være bæredygtig? a: De sidste mange år har lært

os, at det ikke har været nok at småoptimere på alt muligt, så det bliver lidt mere bære­ dygtigt. F.eks. har vi forbedret benzin- og dieselbilerne, så de kører længere på en liter brændstof. Men når det abso­ lutte bæredygtighedsmål her er, at vi skal være klimaneu­ trale, altså ikke udlede CO2, så bliver forbrændingsmotoren aldrig en bæredygtig løsning, så længe den kører på fossile brændstoffer. Vi har altså brugt kræfterne på at forbedre en teknologi, der ikke har potentialet til nogensinde at blive bæredygtig i absolut

forstand. I stedet for at gøre den forkerte teknologi mindre forkert skal vi identificere teknologier, som f.eks. el- eller brintbiler, der har potentialet til at blive bæredygtige i absolut forstand, og arbejde på at udvikle dem. q: Er der risiko for, at det perfekte bliver det godes fjende? a: Ja, og der er risiko for hand­

absolut bæredygtige i f.eks.

2050. Regeringens mål med, at vi skal blive helt CO2-neu­ trale i 2050, er et eksempel på et absolut mål, der fungerer som pejlemærke for en bære­ dygtig udvikling på den lange bane. Og med næsten 30 år foran os burde der være tid nok til at få udviklet de tekno­ logier, der kan understøtte målet.

lingslammelse, hvor vi vælger q: Har vi tid til at vente ingenting at gøre. Men det 30 år? er vigtigt at huske på, at med a: Med et absolut mål i 2050 absolut bæredygtighed er vi får vi en sigtelinje og dermed ude på den lange bane, dvs. også delmålet om 70 pct.

20-30 år. Det handler ikke om reduktion i 2030, og det er at blive absolut bæredygtige med til at få os i gang, så vi i morgen, men om at blive netop ikke bare sidder med

DY N A M O N R . 6 9 0 6 2 022

39

DTU

Center for Absolut Bæredygtighed • Centeret indvies i juni 2022.

• Fokus bliver forskning og udvikling af absolut bæredygtighed inden for teknologiudvikling.

• Centeret tager afsæt i DTU’s faglige områder med de forskere, der beskæftiger sig med bæredygtighed inden for disse felter.

• Samarbejdspartnere som f.eks. virksomheder får adgang til DTU’s ekspertise og talenter inden for absolut bæredygtighed.

hænderne i skødet. Desuden tager teknologiudvikling lang tid. Det er én ting, at vi kan lave alle mulige løsninger i laboratorierne på DTU, men det kræver teknologimod­ ning, opskalering og et deci­ deret marked, før vi kan rulle teknologier som Power-to-X eller CO2-fangst ud i kommer­ ciel skala. q: Men er det ikke bedre at optimere en smule imens? a: Desværre ser vi ofte, at når

vi effektiviserer en teknologi, hvad enten det er biler, der kører længere på literen, eller LED-lys, der bruger mindre strøm end glødepæren, så

begynder vi bare at forbruge mere. Vi kører længere og oftere eller sætter mere belys­ ning op, når det nu alligevel er blevet billigere. Eller vi bruger de sparede penge til noget andet, f.eks. rejser eller restaurationsbesøg. Det er en velkendt mekanisme, som kaldes for rebound effect.

Tekno­logieffektivisering fører ofte bare til mere forbrug. q: Findes der overhovedet noget bæredygtigt produkt? a: Det er svært at definere et pro­

dukt som bæredygtigt i sig selv ud fra det absolutte perspektiv.

Alle produkter medfører en eller anden form for belast­

ning af enten vores klima eller miljø. Derfor giver det mere mening at tale om, hvorvidt vi har en bæredygtig livsstil set ud fra et absolut perspektiv.

Hvis vi forestiller os, at hvert individ på Jorden har et råderum, der definerer, hvor meget det kan tillade sig at bruge af planetens ressourcer for at få mad, husly, transport, underholdning osv., så kan vi også udregne, hvor meget vi kan forbruge, uden at det bela­ ster klimaet og miljøet kritisk.

I det perspektiv kan du godt have plads i dit råderum til at spise rødt kød, hvis du f.eks. ikke flyver. Eller du kan flyve, men så er der måske ikke ’råd’ til, at du også spiser rødt kød.

q: Hvordan kan det nye center spille en rolle? a: Med centeret vil vi fokusere

på det videnskabelige arbejde med at finde ud af, hvordan vi kan hjælpe det danske og internationale samfund med at opnå absolut bæredygtighed.

Det vil ske gennem udvikling af bl.a. målemetoderne, men også gennem teknologiudvikling.

En meget vigtig opgave for cen­ teret bliver at række ud til det omgivende samfund gennem eksempelvis samarbejde med virksomheder for f.eks. at kort­ lægge deres vej til absolut bære­ dygtighed. ic h a el Z w i c k y Ha u sc h i ld , p rofe sso r M o g l ed er af C e nt e r fo r A b so lu t Bæ red yg t i gh e d , m zh a @ d t u . d k

40

T E K N O L O G I F O R A L L E M E N N E S K E R

DTU

Diversitet sætter ingeniørers kreativitet på prøve

Dagny Valgeirsdottir har optaget en række nye videoer, der skal indgå som online-undervisning i den digitale database Universal Design Guide.

DYNAMO

NR. 69

06

2022

41

Dagny Valgeirsdottir er 40 år, opvokset på Island og bor i København med sin søn.

2022: Adjunkt ved DTU Skylab.

2020: Ansat som postdoc på DTU Skylab, tilknyttet projektet Techno­ logy Leaving No One Behind.

2018: Ph.d. fra DTU Management og underviser på kurset ’Iscenesættelse af co-creation og kreativitet’ på DTU.

Hvordan sikrer vi lige adgang og muligheder for alle i den teknologiske udvikling? Og hvordan ser den kreative proces ud? Forsker og underviser Dagny Valgeirsdottir udfordrer fremtidens ingeniører til at udtænke løsninger for mennesker, der ikke ligner dem selv.

N asrin Billie B ax Lin d h ard t

R

umdragter designet udeluk­ kende til mænd. Ansigts­ genkendelse, som ikke registrerer mørk hud. Util­ gængelige bygninger for kørestols­ brugere. Det er blot et par af de eksem­ pler, som adjunkt på DTU Dagny Valgeirsdottir nævner, når talen falder på ekskluderende teknologier.

Der er brug for, at fremtidens inge­ niører i højere grad stiller spørgsmål og udfordrer gængse forståelser i den teknologiske udvikling. Det mener Dagny Valgeirsdottir, der gennem ni år har forsket i kreativ innovation, samtidig med at hun underviser kandi­ datstuderende i at skabe inkluderende teknologiske løsninger sammen (kaldet co-creation på engelsk). ”Eksemplerne udstiller de iboende fordomme, der får os til at designe og udvikle teknologier til nogen, der ligner os selv. Ekskluderende teknolo­ gier skabes ikke af ond vilje, men fordi de i høj grad skabes af hvide mænd, så afføder det nogle skævheder i data­

sættet, hvad angår køn, etnicitet og handicap,” siger Dagny Valgeirsdottir. ”Konsekvenserne er, at kvindelige astronauter først foretog rum­ vandringer ti år senere end mænd, fordi rumdragterne ikke passede til dem, og at de første ansigtsgenken­ delsesprogrammer var dårligere til at genkende sorte menneskers ansigter end hvide ansigter.”

Kreativitet elsker begrænsninger Siden Dagny som nyuddannet cand. merc. fra Copenhagen Business School blev hevet med til DTU af sin specialevejleder for at omsætte sit speciale til en artikel i et anerkendt tidsskrift, har hun været optaget af at undersøge kreativitetsprocesser. Først i relation til innovation og senest i forbindelse med inklusion og tilgæn­ gelighed.

For Dagny handler kreativitet i sin kerne om at arbejde bevidst med de begrænsninger, vi støder på, når vi udfører en opgave eller løser et pro­ blem. For når vi først kender begræns­ ningerne, kan vi begynde at vende dem til noget positivt.

2013: Cand.merc. fra Copenhagen Business School.

”Modsat hvad mange tror, så er begrænsninger ikke kreativitetens fjende. Tværtimod, så kan snævre og veldefinerede rammer være med til at fremme innovation. Bl.a. opererer Google efter sloganet ’Kreativitet elsker begrænsninger’, og historien er fuld af eksempler på meget kreative løsninger i situationer, hvor handlemulighederne har været alvorligt begrænsede. Som i Apollo 13’s vanskelige, men succesfulde redningsmission tilbage til Jorden eller flugten fra det højsikrede og berygtede fængsel Alcatraz i 1962. Herhjemme har dogmereglernes selvvalgte og selv­ pålagte begrænsninger frembragt nogle af dansk films største mesterværker.”

Nød lærer som bekendt nøgen kvinde at spinde. Det er en mekanisme, som Dagny også kan genkende fra sin islandske opvækst. ”Island er så lille en nation og så geografisk isoleret, at alle nærmest er programmeret til at være kreative. I gamle dage måtte det islandske folk leve med fødevaremangel og barskt vejr, så jeg tror bare, det ligger i vores DNA, at vi holder ud og forsøger at få mest muligt ud af det, vi har,” siger Dagny Valgeirsdottir, der har boet i Danmark de seneste 12 år.

Ikke alle handicap er synlige Siden 2020 har Dagny Valgeirdottirs forskning i kreativitet været i regi af projektet Technology Leaving No One Behind, der skal sikre, at alle uanset

42

T E K N O L O G I F O R A L L E M E N N E S K E R

Innovation in Engineering • Alle studerende på DTU’s kandidatuddannelser skal gennem kurset Innovation in Engineering.

• Det er et praktisk kursus, der tager deltagerne gennem innovationsprocessen, ligesom de tilegner sig innovationsteknikker, som vil være nyttige i fremtidige projekter.

• Gennem kurset vil de studerende arbejde i et multidisciplinært og multikulturelt miljø, hvor de vil få udvidet deres perspektiver på verden, forbedre deres bløde færdigheder og tage informerede beslutninger sammen.

Læs mere: www.dtu.dk/innovation

handicap, etnicitet, køn, alder og andre identitetsmarkører kan begå sig i sam­ fundet på lige fod med andre. Projektet foregår i samarbejde med Danske Handicaporganisationer og er støttet af Bevica Fonden. ”Når folk tænker på en person med handicap, forestiller de sig som regel en person i kørestol. Men du kan også have et handicap, der relaterer sig til din investeringsevne, hvis du f.eks. befinder dig under fattigdomsgrænsen.

Det er et handicap, som begrænser dig i at opnå de samme muligheder som folk over fattigdomsgrænsen,” siger Dagny og tilføjer: ”Det samme gælder evnen til at fokusere. Hvis du lider af ADHD, har du et handicap, i og med at du ikke er i stand til at fokusere så godt som den person, der ikke lider af ADHD. Begrænsninger i funktionsevne omfatter ikke kun motoriske vanske­ ligheder, men også de sociale udfor­ dringer.”

Et inkluderende mindset For at træne DTU-ingeniører i at arbejde kreativt med begrænsninger, f.eks. i form af synlige eller usynlige handicap, har Dagny Valgeirsdottir udviklet en række gennemtestede

”Modsat hvad mange tror, så er begrænsninger ikke kreativitetens fjende. Tværtimod, så kan snævre og veldefinerede rammer være med til at fremme innovation.”

A D J U N K T DAG N Y VALG E I R S D OT T I R

metoder og konkrete redskaber og samlet dem i den digitale database ­Universal Design Guide. ”Universelt design udfordrer vores stereotype forestillinger om andre menneskers forudsætninger. Det minder os om, at målgruppen for vores teknologiske løsninger har forskellige funktionsevner og behov. Med de metoder og redskaber, som vi har gjort tilgængelige på websitet, håber vi at kunne påvirke DTU-studerende til at medtænke diversitet og inklusion, når de innoverer,” siger Dagny Valgeirsdottir.

Et af redskaberne fra Universal Design Guide er et sæt samtalekort kaldet Ability Prompt Cards, som hver især repræsenterer forskellige handicap.

’Bevægelse’-kortet symboliserer det at være ude af stand til at bevæge sig, såsom en kørestolsbruger, omend det kun repræsenterer det permanente handicap. F.eks. er en gravid person midlertidigt begrænset i sine bevæ­ gelser, ligesom en lastbilchauffør er begrænset i sine bevægelser i en arbejdssituation. De forskellige grader af handicap er med til at lette ind­ levelsesevnen, hvilket hjælper én med at reflektere over de vanskeligheder, et handicap kan medføre.

Refleksion og empati Under DTU’s introduktionsuge for nye kandidatstuderende forvandlede Dagny Valgeirsdottir samtalekortene til et brætspil. Her blev 450 stude­ rende inddelt i mindre grupper og udstyret med et kort over DTU Lyngby Campus. Holdene fik til opgave at komme fra A til B med det handicap, som samtalekortet repræsenterede, og reflektere over potentielle udfordringer forbundet med det handicap. ”Det skulle først og fremmest være en sjov oplevelse for dem. De fik mulighed for at bruge rekvisitter, så hvis de f.eks. havde fået ’Se’-kortet, som svarer til det at være ude af stand til at se, kunne de tage et bind for øjnene.

DYNAMO

NR. 69

06

43

DTU

2022

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

64

03

21

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

65

06

21

65

63

06

12

21

20

Sådan fandt forskere klæbet, der overvinder sved TEMA

90 dage i Grønland på simuleret månemission TEMA

SMÅ ANTENNER GIVER INTERNET TIL ALLE DYNAMO SPØRGER:

Hvad er fremtiden for olie- og gasforskningen?

Interessen for Arktis stiger. Med forskning, innovation og uddannelse kan en bæredygtig udvikling sikres.

N Y T L A B O R AT O R I U M :

NR. 66

09

2021

STARTUP UDVIKLER BENPROTESER, MAN KAN LØBE MED DYNAMO SPØRGER:

Hvorfor stiger interessen for atomkraft?

Fra hypet teknologi til en pålidelig og bæredygtig løsning.

NU SKAL TURBULENS UDFORSKES

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

KO M P O S I T M AT E R I A L E R :

3DBETONPRINT

D A N S K S TA R T U P :

HOTSPOT ARKTIS

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

G L O B A LT P U S L E S P I L :

MÆRSK OG DTU REGNER PÅ, HVOR TOMME CONTAINERE SKAL SEJLES HEN

NR. 67

12

2021

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

NR. 67

NR. 66

12

09

2 0 21

2 0 21

DTU’s studerende trænes i at tænke i inklusion af bl.a. etnicitet, køn eller handicap, når de skal udvikle ny teknologi.

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

Matematik forbedrer vaccineproduktion hos Bavarian Nordic

V I R K S O M H E D D I G I TA L I S E R E R :

FÆRRE FEJL OG MINDRE SPILD

TEMA

KLIMAVENLIGT LANDBRUG

Bakterier er fremtidens klimavenlige kemifabrikker

HVOR T YK ER ISEN?

LASER MÅLER ISGLASERING PÅ REJER

TEMA

DYNAMO SPØRGER:

DYNAMO SPØRGER:

IMMUNTERAPI

Hvilken viden om havet mangler vi?

Fire løsninger, der kan mindske landbrugets klimagasser

Hvorfor tøver verden med CO2-fangst?

Sådan hjælper ingeniører med at udvikle kræftbehandling

TANG ER SUNDT – FOR MENNESKER OG HAV

AI KAN DIAGNOSTICERE MELLEMØREBETÆNDELSE

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

NR. 68

03

2022

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

NR. 69

06

2022

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

NR. 69 06 2022

Ud over at have det sjovt udviklede de også en større empati, idet de oplevede det samme som en blind person – omend det kun varede en time,” siger adjunkten.

På tilsvarende vis blev studerende under DTU’s nye kursus Innovation in Engineering, som er obligatorisk for alle kandidatstuderende, introduceret til universelt designs værktøjskasse.

Det skete ved et endags-innovations­ sprint, hvor de studerende afprøvede metoderne i praksis ved hjælp af en konkret case. ”Da dagen var omme, sagde sær­ ligt dem, der ikke havde prøvet et innovationssprint før: ’Okay, jeg kom igennem hele innovationsprocessen på kun seks timer, og jeg overlevede.’

Og det er stort, for der er mange stu­ derende, der tror, at de skal opfinde noget nyt. Det er ikke altid nødvendigt.

En større bevidsthed om at medtænke de grupper, der er sværest at nå, f.eks. mennesker med handicap, i de løs­ ninger, der allerede findes, tæller også som innovation,” fastslår kreativitets­ eksperten.

Inklusion er god forretning Obital er et eksempel på en DTUstartup, der har haft succes med at

anvende universelt design til at udvikle en eye tracking-teknologi, som gør mennesker med tale- og motorisk handicap i stand til at kommunikere med øjnene via en app.

Obital begyndte som en bachelor­ opgave på DTU, hvor stifterne udvik­ lede deres løsning, bl.a. i samarbejde med startup-coaches fra innovations­ hubben DTU Skylab. Startuppen modtog store legater til at videre­ udvikle teknologien og endte med at blive opkøbt af det etablerede selskab GN Group. ”Inkluderende teknologier som den elektriske tandbørste og fjern­ betjeningen er begge eksempler på løsninger, der oprindeligt var tiltænkt mennesker med handicap. I dag bruges de af mange forskellige folk, fordi de er bekvemme,” siger hun og tilføjer: ”På samme måde gjorde Obital en unik og kreativ opdagelse, som på den korte bane imødekommer et spe­ cifikt behov i et nichemarked, men som på sigt kan gøre sig gældende på det globale marked,” siger Dagny Valgeirsdottir.

BIOTEKNOLOGI:

FALSKE DUFTSTOFFER FORHINDRER INSEKTER I AFGRØDERNE

AMMONIAK:

TEMA

SÅDAN SPARER VI PÅ JORDENS RESSOURCER Mød pionererne, der baner vejen til en cirkulær økonomi, hvor vi genbruger mere og smider mindre ud.

TO LØSNINGER TIL EN KLIMAVENLIG PRODUKTION

Musik kan opleves trods nedsat hørelse DYNAMO SPØRGER:

Når vi 2030-målet for personbiler?

TÆTTERE PÅ DEN PERFEKTE LASER MED AI

TEMA

ENERGIØER Teknologiudvikling af el-infrastruktur, havvindmøller og Power-to-X skal bane vejen til øernes succes.

Ny detektor afslører både supernovaer og brystkræft DYNAMO SPØRGER:

Hvad er absolut bæredygtighed?

SÅDAN SKABER VI INKLUDERENDE TEKNOLOGI

FÅ DYNAMO TIL DØREN – HELT GRATIS

Hvis du ikke allerede er abonnent på Dynamo, eller hvis du kender nogen, der kunne tænke sig at få magasinet tilsendt, så husk, at det er ganske gratis.

Send en mail med navn og arbejdseller privatadresse til dynamo@dtu.dk.

Så lander magasinet i din postkasse eller på dit skrivebord fire gange om året.

Dagny Va l g eirs d ot t ir, a d ju n k t , DTU , dagnva@ d t u . d k

Skriv til dynamo@dtu.dk – og få Dynamo tilsendt.

ZOOM

THOMAS STEEN SØRENSEN

DYNAMO

NR. 69

06

2022

Gammadetektor Fotoet viser en detektor, der kan opfange gammastråling.

Ud fra gammastrålingen kan den danne tredimensionelle billeder i høj opløsning.

Teknologien er oprindelig udviklet til udforskning af universet, men denne detektor kan også udnyttes til diagnosticering af brystkræft. DTU samarbejder med det britiske firma Kromek om at integrere detektoren i virksomhedens apparater til billeddiagnostik.

Detektoren måler 40 mm x 40 mm x 5 mm.

Læs mere på side 28-30.