Dynamo 43

D E T B L I ’ R T I L N O G E T

43

12

15

DA N M A R K S TE K N I S KE U N I VE RS I TE T

DT U-FORS KER OM TR AN SP O RT SE KTO RE N S CO 2 - UDLE DNI NG

”Elbilen er den eneste lang­sigtede løsning” Global sygdomsovervågning NØGLEN TIL CO 2 -FR I TR AN SP O RT

Ladetiden, rækkevidden, afgifterne. Udfordringer er der nok af. Vi ser nærmere på

ELBILEN

NY MATEMATIK GIVER SIKRE JERNBANER

Kom indenfor i nyt kemilaboratorium

STARTUP MED

SUCCES

02

LE DE R

Udvikling koster mange kræfter

IN D H O L D

DYNA MO

04

Anders Bjarklev Rektor

12

1 5

18 CA SE 2

Batteriet er elbilens hjerte

10 STUDENTERE NT RE P RE N Ø RE R

G LO BAL OVE RVÅG N IN G

Hvordan ser Danmark ud om 50 år? Hvor varm er vores klode? Har vi opbrugt de sidste fossile ressourcer? Det er spørgsmål, som nok er svære at forholde sig til for de fleste. Det er jo langt ude i fremtiden. Sagen er blot den, at vi er nødt til at forholde os til dem, for det er i dag, at vi skal skabe grundlaget for vores samfund anno 2065. Det er den teknologiudvikling, som vi driver frem nu, der afgør, om vi for eksempel klarer os fint uden fossile brændstoffer i fremtiden. En overvejende del af den teknologi, vi får brug for til den tid, har vi slet ikke opfundet endnu.

Det kalder derfor på visionære beslutningstagere, når det skal afgøres, hvor meget samfundet skal investere i teknologiudvikling. Tilsyneladende taber vi hurtigt det lange perspektiv af syne. Literprisen på benzin skal ikke være under 10 kroner i mange dage, før vi glemmer, at det kun er en stakket frist, at vi kører på fossile brændstoffer. Det går jo så fint i dag.

Det er vigtigt, at vi kan hæve os højt over de mindre, daglige udsving, som afholder os fra at skue årtier frem. Teknologiudvikling koster kræfter, og den lange udviklingsproces kan let blive overset i en tid, hvor teknologi nærmest oversvømmer alle dele af vores liv. Men der er store forskelle på tidsforbrug og kompleksitet mellem opgaven at kode en ny app til en mobiltelefon og opgaven at få en elbil til at opbevare vindenergi.

Elbilen er en gammel opfindelse fra 1800tallet. Den er et fremragende eksempel på, hvordan en teknologi kræver forbedring og modning for at kunne blive et reelt alternativ til eksisterende løsninger. Elbilen kan få en vigtig rolle i den grønne omstilling af samfundet, som skal gøre os uafhængige af fossile brændstoffer. Det kan du læse mere om i dette Dynamo.

43

DNA fra fly­ toiletter kan bane vejen for global sygdomsovervågning

Vaavud – en startup med vind i sejlene

16 6 B U D PÅ

Fremtidens elbil

Forskere, der studerer bakterier og resistensgener, henter deres forskningsmateriale i Københavns Lufthavn.

09 NYT OM S TART U P S

07

14 INTE RVI EW

Mød forskeren, der vil give menneskeheden bedre kort på hånden i kampen mod sygdomsfremkaldende mikroorganismer.

CA SE 1

Bilen bliver mere end et transportmiddel

"Elbilen er den langsigtede løsning"

BAG O M FO RS K N IN G S ­ P RO JE KTE T

”Vi er nødt til at spille på den store bold­ bane”

17

Elbilen er det eneste, der for alvor kan bidrage til at reducere CO2 i vejtransporten, vurderer DTU-forsker Niels Buus.

12 TEMA

E L BILEN

Et lift på vejen til det fossilfri samfund

Transportsektoren står for en fjerde­del af den samlede CO2-udledning.

03

UDGIVER Danmarks Tekniske Universitet Anker Engelunds Vej 1

22 OVERS KUDSST RØ M F R A V I ND M Ø LLE R

Fra vind til gas En nyudviklet metode bruger biogasanlæg til at omdanne vindenergi til metangas, som kan lagres i det eksisterende naturgasnet.

2800 Kgs. Lyngby

26

tlf. 45 25 25 25, dtu.dk ANSV. CHEFREDAKTØR Tine Kjær Hassager REDAKTØR Louise Simonsen, tlf. 45 25 78 41, lois@adm.dtu.dk ABONNEMENT dynamo@dtu.dk Magasinet udkommer fire gange om året DESIGN & PRODUKTION Datagraf Communications ISSN 1604-7877 FORSIDE Joachim Rode

36

RO B USTE J E RN BA NE R

Matematik mindsker risiko for togkollision

L ARG E S CALE FACIL IT Y

Her knækker de møllevinger

39 42

En ny matematisk metode blev taget i brug ved beregningen af sikker­heden i Banedanmarks nye signalsystemer.

21

NYT OM U D DAN N E LS E

30

CAS E 3

Økonomien er alt­afgørende

PARKINSOND ETEKTOR

Ingeniører videreudvikler lægernes redskaber Detektering af søvnmønstre kan hjælpe lægerne med at opdage patienter, der måske vil udvikle Parkinsons.

N YE KE M IL ABO R ATO R IE R

Danmarks største stinkskab

35

25 NYT O M FO RSKNI NGSBA SE RE T RÅ DGI V N I NG

44

CAS E 2

BAGSID EN

Vindmøller tiltrækker lyn

Hvad er det? Vi har zoomet ind på ... ja, hvad er det egentlig?

CAS E 3

Søfolkene bag havets vindmøller

MILEPÆLE I

ELBILENS UDVIKLING 12 - 21

34 CAS E 1

24 BÆRE DYGT I GT B RÆN DSTO F

Brændstof på 110 oktan fra vind og gylle Nu kan man bæredygtigt producere brændstoffet metanol, som kan videreforarbejdes og erstatte dieselolie og benzin.

Ekstreme krav til cylindrene

32 N Y BR AN CH E AN ALYS E

Nu er det underleverandørernes tur Mange af dem har et stort, men overset vækstpotentiale, vurderer vicedirektør i Vindindustrien i ny DTU-analyse.

PAR K IN S O N D E TEKTOR

Forskning i farver Farvebilleder af personers søvnmønstre er et væsentligt værktøj for forskerne, der er i gang med at udvikle en biomarkør til tidlig detektering af Parkinsons sygdom.

04

GLO BAL OVE RVÅGN I NG

G EN S EKVENTER I N G

DYNA MO

43

12

15

Analyser af prøver fra flytoiletter viser, at det er muligt at iværksætte en global overvågning af sygdomsudbrud, som kan være med til at dæmme op for fremtidige epidemier.

DNA fra flytoiletter kan bane vejen for global sygdomsovervågning

Toiletaffald fra internationale fly har vist sig at være et oplagt forskningsmateriale, når man vil kortlægge f.eks. antibiotikaresistente bakterier.

O

ver 23 millioner udenrigspassagerer vil inden året er omme have passeret gennem Københavns Lufthavn.

Globalt regner man med at komme op på næsten 1,5 milliard internationale rejsende i 2016. For vi rejser mere og mere, og kontakten mellem lande og verdensdele bliver tættere og tættere.

Men ingen rejser alene. Alle har vi millioner og atter millioner af blinde passagerer med os, når vi går ombord på flyet. De bor i vores tarme. Langt de fleste er harmløse – og mange endda gavnlige. Men en gang i mellem medbringer passagerer bakterier eller

Tore Vind Jen s en PantherMedia ,

Gert K. Nielse n

virus, som kan gøre andre mennesker syge. De kan også medbringe bakterier eller virus, som har udviklet resistens over for antibiotika. Derfor ser vi også oftere udbrud af smitsomme sygdomme og resistente bakterier og virus, og at de spreder sig hurtigere end nogensinde før.

Det var baggrunden for at forskere fra DTU i sommeren 2013 tog ud

til Københavns Lufthavn for at tage prøver fra flytoiletter. I samarbejde med SAS tog forskerne prøver fra 18 langdistancefly, som kom til København fra Bangkok, Beijing, Islamabad, Newark, Kangerlussuaq, Tokyo, Toronto og Washington, D.C. Derefter rensede de DNA fra prøverne og sekventerede det. Ved hjælp af et nyudviklet program kunne for-

”Vi vil gerne vide noget, inden folk bliver syge.

Så vi tidligt kan fange sygdommen.”

F R A N K A A R E S T R U P, P R O F E S S O R , D T U F Ø D E V A R E I N S T I T U T T E T

DTU

05

på hospitalet efter en antibiotikakur, hvor den kan give en potentielt dødelig tyktarmsbetændelse.

1 Der blev udtaget dnaprøver fra 18 internationale fly, som landede i Kastrup Lufthavn. Selve systemet kan nemt opskaleres til at dække hele verden.

2 Et fly indeholder ca. 400 liter toiletaffald.

Prøver blev hentet fra flyets tanke og kørt til et analyseanlæg.

3 Her blev DNA-prøverne

4 Sygdomsgener og

sekventeret og analyseret.

En proces, der i de senere år er blevet både langt billigere og hurtigere end tidligere.

resistensgeners udbredelse vil hermed kunne overvåges globalt i noget nær real-time.

skerne så ’mappe’ DNA-sekvenserne op mod databaser, der indeholdt alle kendte DNA-sekvenser. De kunne for eksempel vise, at passagerer på fly fra USA havde spist rigtig meget kød, både kvæg og svin, men især kylling – og at passagerer på fly fra Islamabad ikke havde spist svinekød. Og med hensyn til de bakterier og resistensgener, for-

skerne egentlig var ude efter, var der også klare regionale forskelle: Der var flere resistensgener hos passagerer fra Sydasien end fra Nordamerika. Bakterien Salmonella enterica, der giver diarré, var der igen flest af på fly fra Sydasien. Nordamerika havde til gengæld flest Clostridium difficile, som er en vanskelig bakterie; man får den ofte

Global monitorering fra time til time Arkitekten bag forsøget er Frank Aarestrup fra DTU Fødevareinstituttet. Han har gennem mange år arbejdet på at skabe et globalt overvågningssystem for smitsomme sygdomme. Forsøget i Københavns Lufthavn var et led i dette arbejde. For kan det lade sig gøre at påvise eksempelvis sygdomsbakterier i kloakslam fra flytoiletterne, kan det danne baggrund for et system, som effektivt kan påvise epidemier, inden de når at løbe løbsk: ”I dag er der et meget stærkt fokus på at diagnosticere syge mennesker, men vi vil meget gerne vide noget, inden folk bliver syge, så vi tidligt kan fange sygdommen. En anden udfordring er, at folk i nogle dele af verden ikke er glade for at gå til sundhedsvæsenet. Kun omkring 18 procent af ebolatilfældene kom til læge, og det er med til, at epidemier kan køre i lang tid, inden man får sat ind,” siger han og fortsætter: ”I dag registrerer man, at noget for eksempel rører sig i Vestafrika, og så sætter man laboratorier op dernede.

Med medvind ned ad bakke tager det adskillige måneder. Og så er det for sent. I en lufthavn har vi mulighed for at øge monitorering af en region fra time til time. Det lyder som enormt mange fly, og det er det også, men det er ikke uoverskueligt. Det er en meget lille investering i forhold til at skulle opbygge laboratorier langt væk fra ekspertisen,” siger Frank Aarestrup.

Omfattende databaser giver sikre resultater Forsøget i Københavns Lufthavn var, som det fremgår, kun starten. Det var det forsøg, der skulle vise, at det kunne lade sig gøre at påvise infektioner og resistensgener ved hjælp af DNA-sekventering. En helt central opgave var at finde en metode, så man var sikker på, at man fandt det, man ledte efter.

Thomas Nordahl Petersen fra DTU Systembiologi stod bag arbejdet med at analysere de mange DNA-sekvenser, der kom tilbage fra laboratoriet.

06

GLO BAL OVE RVÅGN I NG

“Man kan sagtens tage de her prøver fra flyene, rense det op og hive en masse små stykker DNA ud af det og sekventere det. Men derefter bliver opgaven jo at gå tilbage og finde ud af, præcis hvilken organisme det DNA kommer fra,” forklarer han.

Til det formål lavede forskerne programmet MGmapper, som benytter flere forskellige bakterie-sekvensdatabaser, men også databaser over virus, plasmider, pattedyr, hvirveldyr og hvirvelløse dyr – omkring 20 sekvensdatabaser i alt.

DNA-sekventering giver millioner af korte stykker DNA, som kan stamme fra mange hundrede forskellige organismer. Opgaven er derfor at samle disse korte stykker DNA korrekt, således at man ender med lange fragmenter, der repræsentere delvise eller fulde DNA-sekvenser af de organismer, som er til stede i prøven. Nogle organismer er meget ens, når man sammenligner deres fuldlængde-DNA, og det skaber nogle udfordringer, idet man skal identificere en organisme ud fra de korte stykker DNA fra DNA-sekventeringen. Man skal derfor være varsom med at identificere en organisme ud fra disse korte stykker DNA. Optimalt har man mange og helst også specifikke

G EN S EKVENTER I N G

at finde falske positiver,” siger han og fortæller, at man flere gange har blæst alarm på baggrund af falske positiver.

Tidligere på året fandt amerikanske forskere for eksempel miltbrand og pest i New Yorks undergrundsbane – indtil de måtte indse, at det var det ikke alligevel.

Den slags fejltagelser er der ikke plads til i et globalt sygdomsovervågningssystem.

Og her er fordelen ved MGmapper, at den samler alle kendte sekvenser, så man kan være sikker på, at det vitterlig er tyfus og ikke et stykke DNA fra en harmløs organisme, man har fundet.

Forskerne føler sig altså meget sikre, når de nu fortæller, at det kan lade sig gøre at overvåge bakteriers og resistensgeners færden overalt på kloden.

Og så skulle man tro, at det ligger lige for at udbrede systemet. Der er dog en række praktiske udfordringer at løse, efter at de forskningsmæssige er afklaret, erkender Frank Aarestrup: “Det kan være, at nogle selskaber ikke vil tillade, at vi tager prøver fra deres tanke, fordi det kan have konsekvenser for hjemlandets turisme. Det kan være, at vi ikke kan blive enige om, hvem der skal betale. Endelig kan det

”Opgaven er at finde ud af, præcis hvilken organisme DNA'et kommer fra.”

THOMAS NORDAHL PETERSEN, LEKTOR, DTU SYSTEMBIOLOGI

stykker DNA, som understøtter hver af de organismer, man identificerer, forklarer Thomas Nordahl Petersen: “Hvis man ved hjælp af MGmapper søger med et lille stykke DNA, kan man sagtens finde noget, der matcher.

Men vi er nødt til at være endog meget kritiske med, hvilke kriterier sekvenserne skal leve op til, så vi ikke risikerer

være rigtig svært at få folk til at deles om data, sådan som man vil skulle her,” siger han og fortsætter: “Så vi skal have fundet et sted, hvor vi kan bevise, at det har en effekt. Et sted, hvor vi er i stand til at fange en sygdom før nogen andre og redde nogle tusind menneskeliv. Det er det, der er vores opgave lige nu.”

Professor Fra n k M ø l l er Aa rest ru p , DTU

Fødevareinst it u t t et , f ma a @ fo o d . d t u . d k Lektor Thoma s N o rd a h l Pet ers en , DTU

Systembiologi, t n p @ c b s . d t u . d k

B A G OM FORS KN I N GS P ROJE KTE T

INTERVIEW DY N A M O 4 3 1 2

15

DTU

Jo achim Ro d e

”Vi er nødt til at spille på den store boldbane”

07

M

Professor Frank Aarestrup forstår ikke tanken om, at Danmark skulle være sig selv nok. ”Vi er en del af verden på godt og ondt,” mener han.

Og han har som mål at etablere et globalt overvågningssystem, som kan give menneskeheden bedre kort på hånden i kampen mod sygdomsfremkaldende mikroorganismer.

Mariann e Vang Ry de

Den russiske kejser tabte slaget ved Austerlitz, fordi han ikke kendte sin fjende, Napoleon.

Bakterier er fjender, man bør kende, mener Frank Aarestrup.

ennesker har altid været under angreb fra bakterier, virus og parasitter.

Mikroorganismerne tager ophold i os et stykke tid, anretter forskellige former for skade og bruger os som springbræt til nye værter. Jo flere mennesker, vi bliver på jorden, jo lettere har de ved at sprede sig, så vi er mere truede nu end nogensinde før. Vi har godt nok fået fremragende våben som vacciner og antibiotika, men mikroorganismerne forstår at tilpasse sig, og den skade, de anretter, har stor betydning for vores velfærd og samfundsstruktur. Så hvordan kan vi styrke vores position i denne krig?

Det har professor Frank Aarestrup fra DTU Fødevareinstituttet et bud på: ”Det gælder om at kende sin fjende.

Den russiske kejser og hans allierede tabte slaget ved Austerlitz, fordi de ikke vidste nok om, hvor og hvor stærk Napoleons hær var. Så man skal kende sin fjende og vide, hvor han er. 99,9 procent af de sygdomme, der opstår, kommer fra andre lande; vores fødevarer eksporteres, og vi importerer selv en stor del af det, vi spiser, ligesom vi rejser meget. Så vi må ud på den store boldbane og finde en måde at skaffe os viden om mikroorganismerne, før de når at sprede sig.”

Gensekventering giver håb Inden for de seneste ti år er et nyt våben dukket op. For en stadig mindre sum penge kan man nu lave de såkaldte helgenomsekventeringer, som giver en entydig og universel beskrivelse af mikroorganismerne ved hjælp af bogstaverne A, T, C, og G. Udstyret til at lave gensekventeringer er på vej til at blive så billigt og enkelt, at det kan nå ud til mindre laboratorier over hele verden. Og det er her, professoren med det globale udsyn slår til. Han tegner en mand, en kasse og pile, der går begge veje imellem dem, og forklarer: ”Min idé er såre simpel. En person i et laboratorium et sted i verden har en masse data indsamlet fra syge men-

08

BAG OM FORSKNI NG SP ROJ E KTE T

nesker. Han kan godt sekventere sine prøver, men for at få mening i de store datamængder har han brug for en bioinformatiker. Med internettet er den person kun et klik væk, så laboranten sender sine data af sted og får svar tilbage inden for få timer om, hvilken mikroorganisme der er tale om. Kassen er en supercomputer her på DTU, som kan lave de omfattende beregninger på gensekvenserne, og den kan samtidig gemme store mængder data. Så vi kan skumme fløden; og hvis vi kan få hele verden til at bruge dette system, har vi pludselig en global overvågning.”

Selv om han ikke kunne love mere end fem procents chance for succes, fik Frank Aarestrup i 2009 penge fra Det Strategiske Forskningsråd til at afprøve idéen og oprette Center for Genomic Epidemiology. Det lykkedes også at bevise dens holdbarhed, men for at komme videre med den, skulle der skaffes flere penge. Idéen blev præsenteret for Europa-Kommissionen ved et møde, hvor også U.S. Food and Drug Administration var med, og amerikanerne gik direkte hjem og realiserede den. De investerede 40 mio. kr. og etablerede programmet GenomeTrakr, som er blevet en stor succes, men ikke den globale service, Frank Aarestrup havde drømt om. ”Om de huggede idéen? Det kan man jo sige, men for mig er det vigtigere, at den faktisk blev implementeret og kom nogen til gavn,” siger han.

Efterhånden lykkedes det dog også Frank Aarestrup at skaffe EU-finansiering til et større projekt, Compare, hvis mål er at udvikle den globale platform.

Og han er stadig optimist. ”Den globale løsning skal nok komme, selv om det tager længere tid, end jeg havde regnet med. Der er en masse forhindringer, som skal

I NTE RV I E W

overkommes i forbindelse med blandt andet datadeling; et følsomt område, både for lande og enkeltindivider.”

Lort er guld Netop problemerne med at dele data fik Frank Aarestrup til at tænke i alternativer. I stedet for at se på sygdomsfremkaldende mikroorganismer i det enkelte individ, kunne man måske lede efter dem i deres efterladenskaber ved simpelthen at totalsekventere spildevand.

For at afprøve den idé søgte han penge til et forsøg med spildevand fra Herlev Hospital. Og mens han ventede på svar, dukkede en ny idé op. ”Min samarbejdspartner fra Center for Biologisk Sekvensanalyse på DTU, professor Thomas Sicheritz-Pontén og jeg sad en dag og snakkede løst og fast, blandt andet om lufthavne, som jo er et sted, hvor folk fra hele verden mødes. Vi kom til at tænke på, at man kunne tage prøver fra lufthavnens kloaksystem og dermed få et fantastisk grundlag for at finde ud af, hvor meget information om sygdomme, der gemmer sig i folks lort.” ”Vi er ikke helt enige om, hvem der gik skridtet videre og fandt på, at prøverne skulle tages direkte fra flyene; vi mener begge, at det var den anden.

Men vi besluttede hurtigt at gøre et forsøg. Jeg fik kontakt til SAS, og de indvilligede straks i at hjælpe med at tage 18 prøver.”

”Den globale løsning skal nok komme, selvom det tager længere tid, end jeg havde regnet med.”

F R A N K A A R E S T R U P, P R O F E S S O R , D T U F Ø D E V A R E I N S T I T U T T E T

DYNAMO

43

12

15

”Nu har vi så vist, at det kan lade sig gøre at hente værdifuld information ud af sådanne prøver, og vi har fået mange både positive, men også mere skeptiske reaktioner på vores artikel.

Nogle mener, at vi har taget munden for fuld ved at sige, at dette vil kunne ændre paradigmet for sygdomsforebyggelse. Der skal selvfølgelig samles mange flere prøver over en længere tidsperiode for at vise, om det giver mening at bruge penge på at forudsige sygdom for mennesker ved at analysere indholdet af flytoiletterne. Men jeg ville ønske, at nogen tog idéen op.” ”Jeg ville også gerne selv gøre det, men hvis det virkelig skulle batte, skulle vi samle prøver fra lufthavne i hele verden, og det har jeg ikke kontakterne til. At etablere en sekvensmaskine og laboratoriefolk i 14 lufthavne, det er for omkostningsfuldt til et almindeligt universitetsprojekt.” ”Vi kan sagtens komme op med mange sjove idéer på universitetet, men det svære er at få dem ud i den virkelige verden. Hvis det amerikanske Homeland Security kom og spurgte, om jeg ville hjælpe dem med at implementere idéen, ville jeg da overveje det, men kun hvis jeg fik sikkerhed for, at data forblev åbne. Man kan også købe guld for dyrt. Jeg vil kun bruge min tid på noget, der rent faktisk kan gøre en forskel for verden.” co mp a re- eu ro p e. e u

STARTUPS

NYHE D E R

1

Sensoren er i princippet en optisk mikrofon. Og rent faktisk verdens eneste rent optisk baserede sensor.

NUMMER

C EKO S ENS ORS

Ny sensor opdager fejl, før de sker En helt ny optisk sensor, som er uhyre følsom, samtidig med at den kan tåle ekstreme påvirkninger. Det er idéen bag startup-virksomheden CEKO Sensors’ optiske accelerometer, der sendes på markedet i disse dage. Sensoren er en optisk mikro­ chip og indeholder derfor ingen elektriske dele. Det gør den særdeles velegnet til brug for f.eks. vindmølleindustrien. Sensoren kan nemlig monteres på vindmøllevinger og detektere f.eks. små ændringer i vibrationsmønstre, som kan være tidlige tegn på, at vingen er defekt.

En almindelig elektrisk sensor kan ikke bruges på vindmøllevinger, da den kan forårsage lynnedslag, som vil ødelægge sensoren og sandsynligvis også skade vingen.

For vindmølleproducenterne er det en stor fordel, hvis deres møller er udstyret med en sensor, som kan

09

DTU

hjælpe med at forudsige, hvornår der skal ydes service f.eks. på en havvindmølle, da det er ekstremt dyrt. Sensoren er også velegnet til brug i olie- og gasindustrien, hvor den f.eks. kan detektere tryk i en boring eller måle hen over en rørledning. Så både vindmølle- og olieog gasindustrien er områder, der har vist interesse for den nystartede virksomhed, som er baseret på forskning og to patenter fra DTU Nanotech. I foråret har Syddansk Teknologisk Innovation investeret i CEKO Sensors, som nu har slået sig ned i DTU’s forskerpark Scion DTU i Lyngby. Her er man tæt på DTU’s forskningsmiljøer og på mikro- og nanofabrikationsfaciliteterne i DTU Danchip, hvor sensoren nu er sat i produktion. c ekosenso rs . co m

i Norden. Sådan er DTU’s placering på en ny rangliste over verdens mest innovative universiteter, Reuters Top 100 World’s Most Innovative Universities.

TAG O N CE

Fremtidens kuffertmærke Så er det slut med at stå i lufthavnen og udfylde de små sedler med navn og adresse til feriekufferten.

Studenter-startup’en Tagonce har nemlig udviklet fremtidens kuffertmærke: et plastik-tag med en QR-kode, der via en app til smartphonen kan fodres med alle oplysninger om ejerens hjemmeadresse og op til flere ferieadresser. Som man i øvrigt kan ændre undervejs via smartphonen. Hvis kufferten bliver væk, kan personen, der finder den, skanne koden og sende en meddelelse til ejeren om, hvor kufferten befinder sig. t a g o n c e. co m

NOR DIC POWER CO NVE RTE RS

BE MYE YE S

Startup får sin første store ordre

”Det er et af de mest elegante eksempler, jeg har set,”

Virksomheden HeSaLight har nemlig bestilt ikke mindre end 50.000 strømforsyninger hos den nystartede Nordic Power Converters, der er en spinout-virksomhed baseret på flere års teknologiudvikling på DTU Elektro. De nyudviklede strømforsyninger, der er både mindre og langt mere holdbare end traditionelle strømforsyninger, skal bruges i LED-armaturer, som HeSaLight fremstiller. Den store ordre og en kapitalinvestering på 13 millioner kr. fra Seed Capital og 10 andre investorer betyder, at Nordic Power Converters nu kan udvide forretningen og ansætte flere medarbejdere. Dermed

kan virksomheden for alvor komme i gang med at producere fremtidens strømforsyning, som også vil kunne erstatte de nuværende store og klodsede strømforsyninger til f.eks. pc’er. Tidligere på året vandt Nordic Power Converters Danish Tech Challenge – en konkurrence for hardwarebaserede virksomheder og EU’s pris EIT Venture Award. n o rd ic p owerco nvert ers . co m

sagde So Ein Ding’s Nikolaj Sonne om app’en ’Be my eyes’, hvor seende kan hjælpe blinde med at 'se' vha. mobilens kamera. b emyeye s. o rg

Lo u is e Simo n s en

C eko Sen s o rs , Ta go n c e , No rd i c Powe r Co nve r t e r s

10

S T U D E NTE R - S TART U P

Vaavud – en startup med vind i sejlene Fra universitetsprojekt til virksomhed: Mød Andreas Okholm, vindekspert og ingeniør bag vindmålervirksomheden Vaavud.

Når vinden får plastkopperne til at rotere, måler den magnetiske sensor i smart­phonen rotationshastigheden.

E NTRE P RE NØ RS K A B

J u l ie Bo én ec Va avu d

V

i har besøgt den tidligere DTU-studerende Andreas Okholm for at følge op på den vindmåleridé, han fik for fire år siden, og som siden har udviklet sig til en hurtigt voksende startup-virksomhed med navnet Vaavud. Vaavud er et intelligent, meteorologisk dataindsamlingssystem. Konceptet gør det muligt at bruge data om vindforhold, som er indsamlet ved hjælp af smartphones, til at gøre vejrudsigter mere nøjagtige.

Vaavud-teamet slog sig for nylig ned i startup-virksomhedsmiljøet Founders House i København, hvor de deler kontor med 28 andre lovende unge virksomheder.

Hvem står bag Vaavud? ”Vi er tre stiftere: Thomas Helms er CEO, Maria Koerner Nissen er CFO og har ansvaret for det økonomiske, og jeg er CTO. Kort sagt tager jeg mig af alt det tekniske.”

Hvad er din baggrund? ”Jeg har en kandidatgrad i Konstruktion og Mekanik fra DTU. Men allerede mens jeg var i gang med min bachelor i Design og Innovation, begyndte jeg at arbejde med idéen om en vindmåler i forbindelse med det afsluttende projekt, hvor jeg ville designe smartphonetilbehør til sportsaktiviteter. Jeg havde mange idéer til, hvordan man kunne kombinere sensorer, smartphones og sport. Blandt dem var vindmåleren den løsning, som egnede sig bedst til surfere og sejlere, så de kunne dele vindoplysninger med hinanden.”

”I starten havde vi adskillige konkurrenter, og det er jo altid et godt tegn.”

A N D RE A S O K H O L M , TE K N I S K D I RE K TØ R I VA AV U D

DY N A M O

43

12

15

DTU

11

Hvad kendetegner jeres vindmåler? ”Den første Vaavud-vindmåler hedder Mjolnir. Konceptet er enkelt: ingen elektroniske dele, kun hård plastik og magneter. Den kan måle vindhastigheden ved hjælp af den magnetsensor, som er indbygget i smartphonen. Når vinden får plastkopperne til at rotere, måler den magnetiske sensor i smart­ phonen rotationshastigheden.”

Hvad med det sociale aspekt i jeres produkt? ”Det sociale aspekt er helt klart blevet en stor del af konceptet. Det var den oprindelige idé for fire år siden. Et kort er placeret i midten, når man åbner app’en, så man kan se andres målinger med det samme. Det primære mål er at indhente oplysninger om vindforhold, og vi er i gang med at lave et skræddersyet meddelelsessystem, så man kan finde ud af, hvordan vejrforholdene er, uden at man behøver at undersøge det selv. Hvis man kunne tænke sig at dyrke en eller anden form for sport i et bestemt område, er der store chancer for, at der er andre sportsudøvere i samme område. Vi kombinerer oplysninger baseret på vejrudsigter med målinger fra brugere på stedet for at få mere nøjagtig information om lokale vejrforhold.

Hvordan kunne et studieprojekt blive til en virksomhed? ”Jeg startede ikke en virksomhed med det samme. Jeg afsluttede min kandidatuddannelse og tog flere virksomhedskurser, hvor jeg faktisk var en del af et team, der var sammen om at skabe Vaavud. Derefter deltog vi i en konkurrence for startup-virksomheder, Venture Cup, hvor vi vandt i vores kategori.

Præmien var 50.000 kr. plus en masse omtale. Efter at vi havde afsluttet vores uddannelser i udlandet, rejste både Maria og jeg tilbage til Danmark og fandt vores nye medstifter Thomas.

Kort efter lancerede vi en Kickstarter-kampagne og det gik rigtig godt!

(Kickstarter er en crowdfounding-platform, hvor kunderne betaler forud for et produkt og dermed er med til at finansiere, at produktet kan produceres, red.) Det lykkedes os at indsamle 28.000 kr., som dækkede udgifterne til fremstillingen af den plastform, som vi skulle bruge til at producere Vaavud Mjolnir – vores første vindmåler, som

Andreas Okholm måler vinden ved Kråkenes Fyr i Norge, der siges at være Skandinaviens mest vindblæste sted.

vi fremstillede til de 1.000 Kickstarter-støtter, vi havde på det tidspunkt.”

Hvordan er jeres marked? ”I starten havde vi adskillige konkurrenter, og det er jo altid et godt tegn.”

Hvordan skiller Vaavud sig ud? ”Vi har stærkt fokus på softwaren og på brugernes feedback. Vi har også udviklet en andengenerations-vind-

Hvad betyder navnene?

• Vaavud er de gamle nordiske guders ord for vind.

• Mjolnir er tordenguden Thors hammer.

• Sleipnir er Odins ottebenede hest – den bedste og hurtigste nogensinde.

Anden generation af Vaavuds vindmåler måler foruden vind­ hastigheden også vindretningen med en optisk sensor.

måler, Vaavud Sleipnir. Med den kan man ved hjælp af en optisk sensor også følge vindretningen. Sensoren kommunikerer med smartphonen gennem lydbølger, som Vaavud-appen omdanner til vindretning. Den bruger ingen strøm og kommunikerer faktisk trådløst med smartphonen via den indbyggede magnetfeltsensor. Vi lancerede en ny Kickstarter-kampagne, og også denne gang gik det så godt, at vi kunne introducere Sleipnir i februar i år.”

Hvad skal der ske nu? ”Vi har planer om at tilføje et ’software development kit’ til appen, så man selv kan integrere andre apps til f.eks. skydning, bueskydning, fiskeri og golf.” ”Der kommer også til at ske andre spændende ting: Erhvervskunder inden for landbruget har vist interesse for Vaavud. I et samarbejdsprojekt med det svenske landbrugskooperativ Lantmännen Maskin AB skal der udvikles en skræddersyet løsning til at måle vindhastighed, som skal gøre det lettere for landmænd at opfylde Sveriges nye, strengere sikkerhedskrav til brugen af pesticider og gødningsprodukter.”

Flere spørgsmål? Spørg @Vaavud! va avu d . co m

12

TE MA

E L B I LE N

BÆ RE DYG T I G T R A N S P O RT

J OACHIM RODE

1821 MILEPÆLE I

ELBILENS UDVIKLING Christina Tækker og Lotte Krull

1820 H.C. Ørsted opdager elektromagnetismen.

Den britiske fysiker Michael Faraday kobler elektromagnetisme og mekanik, da han med strøm fra et batteri sætter en ledning i bevægelse omkring en magnet, der er nedsænket i et glas kviksølv.

14 E l bi l en er den l a n gsi gtede lø sning 16 S å da n ser fremti den s elbil ud 17 C ASE 1 Mere en d et tra n spor t middel 19 C ASE 2

Batter i et er h j er tet 21 C ASE 3 Ø kon om i en er det a l tafgø rende

ET LIFT PÅ VEJEN TIL

DET FOSSILFRI SAMFUND

DY N A M O

43

12

1 5

DTU

13

1827 Den ungarske fysiker Ányos Jedlik udvikler den første egentlige elmotor.

1888 Den serbisk-amerikanske opfinder Nikola Tesla tager patent på den første vekselstrømsmotor

DTU's forskere er blandt de første i verden, der kan få en serieproduceret bil til at levere strøm tilbage til elnettet – den såkaldte vehicle-to-grid-teknologi.

Det sker i et nyt elbilslaboratorium på DTU Elektro. Få hele historien side 17.

1890 Den skotske kemi­ ingeniør William Morrison bygger det, man mener, er den første kommercielt succesfulde og praktisk anvendelige elbil.

Den bygges i USA og er en syvpersoners vogn med en rækkevidde på op mod 80 kilometer.

Transportsektoren står for cirka en fjerde­ del af den samlede globale CO2-udledning, og andelen er stigende. Personbiler og varebiler udleder omkring 70 procent af vejtransportens CO2 i EU. Det skyldes, at de fleste biler kører på fossile brændstoffer. Hvis målet om et fossilfrit samfund i 2050 skal nås, er elektrificering af transportsektoren en vigtig del af løsningen. På de næste sider sætter vi fokus på elbilen, der spiller en central rolle i denne udvikling.

1894 Ingeniøren Henry G. Morris og kemikeren Pedro G. Salom bygger en elbil, der døbes Electrobat. Den er meget tung, men efter en videreudvikling bygger de flere eksemplarer med en rækkevidde på op omkring 40 kilometer. De kan køre lidt over 30 km/t.

14

E L B I LE N

TEM A

DY N A M O

43

12

15

MAN FORUDSER, AT STØRRELSEN PÅ DEN GLOBALE BILPARK VIL VÆRE TREDOBLET I 2050 OG OMFATTE OVER TO MILLIARDER BILER. KILDE: IEA – THE INTERNATIONAL ENERGY AGENCY

"ELBILEN ER DEN

LANGSIGTEDE

LØSNING"

Elbilen er nøglen til den grønne omstilling, hvor transportsektoren bliver uafhængig af fossile brændstoffer. Det vurderer Niels Buus Kristensen, der er institutdirektør ved DTU Transport. Han er en af de centrale skikkelser i Danmark, når det gælder transport­ økonomi og klimaløsninger. Han er medlem af regeringens klimaråd, og han har desuden været med i den tidligere regerings klimakommission og trængselskommission.

Her svarer Niels Buus Kristensen på spørgsmål om transport og klima.

Lot t e K ru l l N is s a n

H

vilken rolle kan elbilen få fremover?

Vi kommer ikke udenom, at hvis vi skal blive til et lavemissions­ samfund, skal vi omstille persontransporten til at køre helt uden fossile brændstoffer. En elbil kan køre på vedvarende energi som vind og sol, og jo mere vores elproduktion baseres på disse ressourcer, jo ’renere’ strøm vil elbilen køre på. Som det tegner nu, er elbiler den eneste langsigtede løsning, der for alvor kan medvirke til en reduktion af CO2 fra vejtransporten.

15

DTU

1912 Salget af elbiler topper i USA. De er populære, blandt andet fordi de er nemme at starte, hvorimod benzinbilen skal startes med håndsving. Men samme år opfinder bilproducenten Cadillac den elektriske startmotor, og elbilen bliver hurtigt udkonkurreret, da benzin er billigt og lettilgængeligt.

Elbilers udbredelse er stadig udfordret af en begrænset rækkevidde. Typisk kan man kun køre omkring 150 km på et fuldt opladet batteri. Da 80 procent af danskernes transportbehov er under 100 km på en typisk dag, kan elbilen dog det meste af tiden dække de fleste danskeres daglige transportbehov.

Kunne investeringer i en bedre kollektiv transport ikke redde klimaet i stedet?

Det er en udbredt misforståelse at tro, at forbedring af den kollektive transport er et afgørende virkemiddel i den grønne omstilling af transportsektoren, fordi det kan få bilisterne til at lade bilerne stå. Undersøgelser viser, at hvis vi forbedrer den kollektive transport over en bred kam, vil vi godt nok få flere passagerer, men det er kun hver sjette af dem, som er bilister, der lader bilen stå. Resten er cyklister, fodgængere, medpassagerer fra andres biler eller helt nye rejsende. Så ud fra en klimabetragtning er gevinsten ved at investere i den kollektive transport meget lille, da selv en fordobling af passagertallet i den kollektive trafik kun vil give en beskeden procentvis reduktion af bilkørslen. Bilernes andel af den samlede persontransport er nemlig mere end fire gange så stor som bussers og togs tilsammen. Der er dog et vist

potentiale i byerne, hvor forbedring af den kollektive trafik også kan bidrage til at begrænse trængselsproblemerne, men på ingen måde hverken løse trafikkens klimaudfordring eller fjerne trængslen alene.

Kan vi ikke bare udvikle benzinbilen til at køre længere på literen?

Energieffektivitet er den løsning, der på den korte bane har størst potentiale til at reducere CO2-udslippet fra vejtransporten. Men hvis vi skal realisere et lavemissionssamfund, skal CO2-udslippet fra vejtransporten sænkes så markant, at vi på den lange bane ikke kommer uden om en omstilling af bilerne fra fossile brændstoffer til vedvarende energi.

Kan biobaseret brændstof bringe os til det fossilfri samfund?

Klimakommissionen konkluderede, at hvis landtransporten i Danmark skal baseres på biobrændstoffer produceret fra dyrkede afgrøder her i landet, skal vi beslaglægge et areal på størrelse med hele landets landbrugsproduktion. Danmark er et af de lande i verden, der har den

HVIS DANMARK SKAL VÆRE FOSSILFRIT I 2050, SKAL DE SIDSTE PERSONBILER DREVET PÅ BENZIN ELLER DIESEL I PRINCIPPET SÆLGES I 2034, IDET LEVETIDEN AF PERSONBILER ER CA. 15 ÅR. KILDE: RAPPORTEN ’FOSSILFRI TRANSPORT 2050’ AF DANSK ENERGI I 2013 KORTLINK.DK/DANSKENERGI/HRRM

1901 Ferdinand Porsche opfinder den første hybridbil. Samme år kører den første elbil i danske gader.

1900 Den elektriske bil begynder sin første storhedstid. I USA er det nu 28% af alle producerede biler, der er elbiler. Flere steder i storbyerne er der installeret batteriskiftestationer, hvor taxaer får udskiftet batterier.

største andel af vores areal udlagt til landbrug, og hvis vi skal bruge det hele til at producere biobrændstoffer til biltransport, så er det indlysende, at det ikke er nogen bæredygtig løsning i en global sammenhæng. Biomasse skal betragtes som en begrænset ressource, og det er urealistisk at tro, at vi kan basere en hel transportsektor på biobrændstof.

Kan endnu højere afgifter redde klimaet?

Roadpricing, betalingsring, højere p-afgifter og andre afgifter kan begrænse bilkørslen, men som sagt skal bilerne helt omstilles til vedvarende energi, hvis målsætningerne skal nås. Så bliver udslippet pr. kilometer jo nul, og så bliver det samlede udslip ikke påvirket af, hvor meget bilerne kører. En hensigtsmæssig indretning af afgifterne kan dog medvirke til en grøn omstilling af transportsektoren og samfundet som helhed.

N iel s Bu u s K r i st e n se n , i n st i t u td i re k tø r, DTU Tra n s p o r t , n b u @ t ra n sp o r t . d t u . d k

16

E LBI LE N

TE M A

Batterierne bliver bedre

Hvordan vil elbilen udvikle sig?

Lektor Esben Larsen fra DTU Elektro kommer med sine bud.

FREMTIDENS ELBIL Fortalt til Lotte Kru l l Shutterstoc k

V2G Vehicle-to-grid giver nye muligheder Med vehicle-to-grid (V2G) kan elbilen oplade, når strømmen er billigst, og levere strømmen tilbage til elnettet, når strømmen er dyrere, f.eks. ved spidsbelastninger. På den måde kan elbilejeren tjene penge på sin elbil og samtidig gøre gavn ved at være med til at stabilisere elnettet. De første forsøg med at levere strøm fra bil til elnet er netop gennemført hos DTU Elektro, og det var en succes.

I dag er batterierne elbilens akilleshæl, da de er dyre at producere, og det forhøjer bilens pris. Samtidig begrænser batterierne elbilens rækkevidde, der for de fleste elbiler typisk er omkring 100-150 km på et fuldt opladet batteri. I takt med at elbilerne vinder frem, er det sandsynligt, at batterierne bliver billigere at producere.

Dermed åbnes der op for en produktion af større batterier, der giver bilen en længere rækkevidde.

(L æs m e re o m b at t e r i fo r sk n i n g p å si d e 1 8 ).

(Læs mere om V2G på side 17).

Opladning bliver nemmere Vi vil se en udvikling henimod en standardisering af ladestandernes stik, så elbiler uanset mærke kan lade op på en hvilken som helst ladestander. Desuden bliver ladestanderne formentlig også udviklet, så bilisterne kan gennemføre en lynopladning på f.eks. 5-10 minutter. Men jo hurtigere en opladning skal gennemføres, jo tykkere kabler får vi brug for. Der er nok en grænse for, hvor store og tunge kabler bilejerne vil løfte rundt på.

Derfor kan det være, at robotter kommer på banen for at mindske besværet med de tunge kabler. De helt korte ladetider på under fem minutter, tror jeg ligger en del år ude i fremtiden.

Energieffektiviteten stiger Energieffektiviteten kan forbedres gennem optimering af de elektriske komponenter i elbilen, men jeg forventer ikke, at vi ser teknologispring, der vil revolutionere elbilerne. Elbilen er allerede meget energieffektiv. Der kan dog optimeres gennem udvikling af nye materialer, der vil mindske bilens vægt, samt udvikling af nye design, der gør bilen mere aerodynamisk.

Informationsservicer på vej Elbilens beskedne rækkevidde kan blive ’driveren’ for udvikling af en række informationsservicer, der i første omgang skal reducere frygten for at køre tør for strøm. Sådanne informationssystemer er allerede set i blandt andet Teslas biler.

Disse systemer kan være f.eks. monitorering af bilen/batteriet, påmindelse om snarlig opladning, information om den nærmeste ladestander samt prisen for opladning på potentielle ladepladser.

Servicen kunne udvides med informationer om ledige parkeringspladser og andre interessepunkter, som vi kender det fra GPS-systemerne.

Driftsomkostningerne kan blive lavere I dag koster det omtrent det halve at køre en kilometer i en elbil i forhold til i en benzinbil, hvis man udelukkende sammenligner prisen på energi, dvs. forskellen på en kilowatttime og den tilsvarende mængde energi i form af benzin.

Hvis vi, som følge af ændrede elmarkeder eller beskatning, en dag får mærkbart differentierede eltakster, hvor den grønne el er betydeligt billigere, kan det blive endnu billigere at køre elbil.

(Læs mere om elbilens økonomi på side 21).

CAS E 1

DY N A M O

43

12

15

DTU

17

Elbiler kan dække flere behov end blot transport. Nissan har sammen med forskere fra DTU Elektro taget de første skridt i udviklingen af fremtidens elbiler.

BILEN BLIVER MERE END ET TRANSPORTMIDDEL Lotte K ru ll Jo achim Ro d e

LETTE KØRETØJER, DVS. PERSONBILER OG VAREBILER, STÅR FOR CA. 70 % AF VEJTRANSPORTENS CO2-UDLEDNING I EU. KILDE: ENERGISTYRELSEN

D

e ruller allerede ude på vejene, elbilerne, som i fremtiden kan meget mere end at transportere dig fra A til B. DTU og Japans næststørste bilfabrikant, Nissan, har lagt sig i overhalingsbanen for at udvikle de muligheder, som ejerne af en elbil kan få foræret, i og med at de har et kæmpe batteri stående i indkørslen. ”Det er en rigtig spændende udvikling, som kan betyde, at bilisterne en dag kan tjene penge på at levere strøm fra deres elbiler til elnettet,” siger Jens Korthsen, electrical vehicle fleet manager hos Nissan Europe.

Dette fremtidsscenarie vurderer Jens Korthsen som realistisk. Særligt efter de seneste vellykkede test på DTU i sensommeren 2015, hvor forskerne er blandt de første i verden, som er lykkedes med at få en serieproduceret bil – i dette tilfælde en Nissan Leaf – til at levere strøm tilbage til elnettet. Denne teknologi kaldes for vehicle-to-grid, forkortet til V2G. Hidtil er det kun lykkedes forskerne at gennemføre V2G på specialbyggede elbiler, og det er et gennembrud, at V2G nu er gennemført med en elbil, som omkring 1.500 danske bilejere allerede kører rundt i. ”Når V2G virker fuldt ud, bliver elbilen til mere end et transportmiddel.

Den bliver en alternativ strømforsyning, hvor batteriet kan lagre strøm

Nikola Nikola er et dansk forsknings- og demonstrationsprojekt med fokus på synergierne mellem det danske elnet og elbilen, der har et specielt potentiale i fremtidens intelligente og fleksible energisystem. Projektet er et samarbejde mellem DTU, energiselskabet SEAS-NVE og teknologivirksomhederne NUVVE og EURISCO. Projektet løber fra juni 2013 til juni 2016, støttes af ForskEL og ledes af DTU Elektro. n iko l a p ro jec t . info

og aflevere det til elnettet eller til den enkelte husstand. Elbilejere kan derved få mulighed for at reducere eller endda neutralisere deres elregning,” forklarer Jens Korthsen.

Udforsker synergi mellem bil og strømnet Det er ikke et tilfælde, at det er en japansk bilproducent, der i et elbilsamarbejde med bl.a. DTU lægger sig i spidsen af V2G-udviklingen: I Japan har der siden tsunamien i 2011 været stor interesse for elbilens potentiale i forhold til at levere strøm og dermed være en lokal strømforsyning i nødsituationer.

1971 Gennem de sidste tre Apollo-missioner i årene 1971 og 1972 bliver de første bemandede biler sendt til månen: Elbilerne har motorer påmonteret i hvert hjul og er udstyret med ikke-genopladelige batterier.

De vellykkede test på DTU sker som en del af projektet Nikola, der ledes af DTU Elektro. Projektet har fokus på synergi mellem elnettet og elbilen, der har et specielt potentiale i fremtidens intelligente og fleksible energisystem.

Udviklingen af elbilens muligheder er til glæde for både forbrugerne og for samfundet. Forbrugervinklen er formentlig den mest kendte, hvor man ved hjælp af ’smart charging’ kan tidsindstille opladningen af elbilen til bestemte tidspunkter af døgnet.

Derved er det muligt at udnytte tidsintervaller, hvor vedvarende energi giver et overskud i strømproduktionen, eller hvor strømmen er billigere, eller man kan undgå tidspunkter, hvor elnettet er spidsbelastet, f.eks. umiddelbart efter fyraften, hvor de fleste husstande laver mad og vasker tøj. Men ’smart charging’ er mere end det, forklarer Peter Bach Andersen, forsker ved DTU Elektro og tilknyttet Nikola. ”Elbilen har også mulighed for at understøtte elnettet med en række

18

CAS E 2

1988- 1994

mere tekniske ydelser. For eksempel kan den bidrage til, at elnettet hurtigt kommer i balance, hvis strømproduktionen pludselig ikke matcher strømforbruget. Elnettet har behov for konstant at bibeholde balancen mellem forbrug og produktion for at undgå et nedbrud. I elbilens tilfælde betyder det, at man kan mindske et overskud af strøm ved at tillade opladning af bilen, eller man kan mindske et underskud af strøm ved enten at stoppe opladning eller ved at lade elbilerne levere strøm til nettet. Elbilerne kan reagere lynhurtigt på ubalancer i elnettet,” siger Peter Bach Andersen.

Han forudser, at vi fremover får et stigende behov for at balancere elnettet hurtigt. ”I takt med at stadig mere vedvarende energi som vindog solenergi bliver integreret i elnettet, vil energiproduktionen blive mere svingende, fordi vi for eksempel kun producerer vindstrøm, når det blæser. Derfor får vi brug for ressourcer som f.eks. elbilerne til hurtigt at balancere nettet, da de hurtigt kan hjælpe med at udligne ændringerne.”

Vehicle-to-X I forskningssamarbejdet Nikola undersøger forskerne også, hvilke nye muligheder elbilens store batteri giver ejerne.

Det kalder de vehicle-to-X. ”For håndværkeren kunne det f.eks. være muligheden for at oplade sine elektriske værktøjer, for picnicfolket kunne det være at tilslutte en elgrill, selv om man er i skoven, og for feriefolket kunne det være opladning af samtlige mobile enheder f.eks. tablets og bærbare computere, mens turen går sydpå,” forklarer Peter Bach Andersen.

Pet e r B ach An d e rse n , forsker, DT U E le ktro , p b a@e le ktro.dtu.dk

Ellerten lever et omtumlet liv. En række selskaber overtager produktionen af køretøjet og går konkurs igen. Produktionen flytter mellem Danmark, Sverige og Tyskland.

1988 Fabrikant Knud Erik Westergaard i Hadsund udvikler elbilen Kewet El-Jet. Hovedparten af produktionen bliver eksporteret.

1987 Mini-El – med kælenavnet Ellerten – sættes i produktion af den danske opfinder Steen Volmer Jensen. Motoren i Mini-El er en jævnstrømsmotor på 750 W, og i den senere Mini-El City en jævnstrømsmotor på 2,5 kW. Batterierne er blybatterier med en samlet spænding på 36 volt. Ellerten har en indbygget lader, der kan tilsluttes en almindelig stikkontakt.

Tophastigheden er 40-50 km/t og rækkevidden 30-50 km.

BATTERIET ER ELBILENS HJERTE Batterier, der er dobbelt så effektive som nu, kan være det, der giver elbilerne deres endelige gennembrud. Det er målet for et europæisk, DTU-ledet forskningsprojekt, som bygger på avanceret materialeforskning.

M o rt en A n d ers en Po u l N o rd b y, J o a c h im Ro d e

1983 ’Hope Whisper I’ er Danmarks første rigtige elbil. Den bliver præsenteret første gang i Forum. Men det går ikke bedre, end at en træt ingeniør kører ind i et rækværk og ødelægger bilen.

T

eknologisk set er alle de nødvendige systemer til en elbil på plads – på nær ét. Det mener Poul Norby, seniorforsker ved DTU

Energi: ”Den eneste virkelige udfordring er, at batteriet skal være billigere og bedre.

Det er allerede en fornøjelse at køre i en elbil, og hvis man kan nå længere på hver opladning, og opladningen samtidig går noget hurtigere, vil elbilerne virkelig rykke.”

Norby er projektleder på et europæisk forskningsprojekt, som studerer grundlæggende fænomener i genopladelige batterier. Allerede i 2017 skal

VEJTRANSPORTEN UDGJORDE I 2010 CA. 25 % AF DANMARKS SAMLEDE CO2-UDLEDNINGER. KILDE: RAPPORTEN ’FOSSILFRI TRANSPORT 2050’ AF DANSK ENERGI I 2013 KORTLINK.DK/DANSKENERGI/HRRM

E LBI LEN

TE M A

DY N A M O

43

12

15

19

DTU

1990’erne

1996

I USA begynder tre store bilfabrikanter, General Motors, Ford og Chrysler, at udvikle elbiler.

I Frankrig gør Citroën og Peugeot det samme.

En mindre produktion af Ellerten fortsætter i Tyskland, og køretøjet bliver den dag i dag solgt under navnet CityEL.

94 % AF ENERGIFORBRUGET I TRANSPORTSEKTOREN DÆKKES I DAG AF FOSSILT BRÆNDSTOF. KILDE: ENERGISTYRELSEN

Batteriet set som en serie af grænseflader Jo højere spænding i den enkelte celle, jo færre celler kan man nøjes med, og jo billigere og lettere bliver det færdige batteri.

Teoretisk set vil det være muligt at øge spændingen for en celle i et litium-ion-batteri til omkring 5 volt. Altså en markant forbedring.

forskerne komme med deres bud på bedre og gerne også billigere batterier.

Projektet er relevant for alle anvendelser af genopladelige batterier, men netop elbilerne er specielt interessante, mener Poul Norby: ”Elbiler udgør jo et stort marked. En løsning, der egner sig til elbiler, kan få et meget stort volumen. Det vil hjælpe med at bringe prisen ned og samtidig udvikle teknologien. Senere vil man formentlig kunne overføre principperne til andre batterier som eksempelvis dem, der kan stabilisere overførsel af strøm fra vindmøller til elnettet.”

Glad for Tesla-effekten Seniorforskeren henviser til den amerikanske virksomhed Tesla, der har kombineret udviklingen af batterier til elbiler med blandt andet en ’powerwall’ til hjemmet:

”Teknologisk set er Teslas nyeste batterier ikke voldsomt nyskabende, men virksomheden har formået at udnytte dem på en ny måde. Samtidig skaber Tesla stor opmærksomhed om den betydning, som batterier kan få i fremtidens samfund. Det er jeg jo fantastisk glad for.”

De dominerende genopladelige batterier i dag er litium-ion-batterier. Litium er det letteste metal, og samtidig har grundstoffet et lavt reduktionspotentiale, hvilket betyder, at man kan opnå en høj spænding i den mindste mulige batterienhed – i fagsproget en elektrokemisk celle. En celle i et litium-ion-batteri kan i dag maksimalt opnå en spænding på 4 volt. Det er klart bedre end andre koncepter. Cellerne sættes i serie, så man når op på den ønskede spænding, som typisk er højere end 200 volt i elbiler.

Forskernes grafiske fremstilling af grænsefladerne mellem batteriets nøgleelementer og de processer, der foregår mellem disse grænseflader. Det er bl.a. disse processer, man arbejder på at forbedre.

Studerer batteriets nøgleelementer ”Hvis det lykkes at forbedre batterierne markant, vil det være nok til at give elbilerne deres helt store gennembrud,” siger Poul Norby og tilføjer, at det er lettere sagt end gjort.

Den store forskel på litium-ion-batterier og de tidligere koncepter for genopladelige batterier er, at elektrolytten – det vil sige det medie, som ionerne bevæger sig gennem ved opladning eller afladning – er organisk. Det er på den ene side godt, fordi de organiske elektrolytter tillader, at man går højere op i spænding. Men på den anden side er der øget risiko for uønskede reaktioner, som i bedste fald blot medfører, at batteriet dør, og i værste fald, at der opstår brand eller anden sikkerhedsrisiko. ”Jo højere spænding og jo mere energi, der er i systemet, des større risiko for uønskede reaktioner. Derfor har vi stort fokus på, hvordan man bevarer systemet stabilt, når man øger spændingsniveauet i et litium-ion-batteri,” forklarer Poul Norby.

Blandt andet er det interessant at se, hvad der sker i grænsefladerne mellem nøgleelementer i et batteri, for eksempel mellem den positive pol (katoden) og elektrolytten eller mellem den negative pol (anoden) og elektro-

20

E L BILE N

TE MA

1998 Danske Kewet går konkurs. Rettighederne til køretøjet bliver solgt til den norske virksomhed Buddy Electric, der siden udvikler, producerer og sælger bilen under navnet Buddy. Der kører i dag 1.100 Buddy’er på de norske veje.

lytten. I de bedste batterier dannes der særlige forhold i grænsefladerne, som beskytter mod nedbrydning af materialet. Forskerne håber at finde veje til at forbedre processerne yderligere. Eller i det mindste sikre, at de gode egenskaber bevares, selvom man går op i spændingsniveau.

Opladetiden har psykologisk betydning Det europæiske projekt hedder Hi-C, hvor ’Hi’ står for High, mens ’C’ er enheden for, hvor hurtigt man kan trække strøm ud af et batteri. 1 C er den strøm, der giver fuld afladning af et batteri i løbet af en time. Forskerne studerer blandt andet processer i batterierne, mens de foregår. Det kan ske ved hjælp af kraftige røntgenkilder, synkrotroner. Desuden benyttes en række andre teknikker, blandt andet elektronmikroskopi og computermodelleringer. ”Vi er optimistiske med hensyn til, at vi kan anvise veje til at gøre litium-ion-batterier mere effektive, uden at man går på kompromis med sikkerheden,” siger Poul Norby.

Imidlertid interesserer forskerne sig også for helt andre typer af batterier.

Det drejer sig både om andre koncepter for litium-batterier, blandt dem litium-svovl og litium-luft samt helt andre materialer.

2000 Ford køber en norsk designet elbil, videreudvikler den og lancerer bilen under brandet Ford Th!nk City, der også sælges i Danmark.

Partnerne i batteri -projektet Hi-C er: • DTU Energi • Haldor Topsøe A/S • Université François-Rabelais de Tours, Frankrig • Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives, Frankrig • Karlsruher Institut für Technologie, Tyskland • Varta Microbattery GMBH, Tyskland • Uppsala Universitet, Sverige • Uniscan Instruments Ltd., Storbritannien

Målet er klart. Batterierne skal gerne blive dobbelt så effektive som i dag. Dermed vil elbilerne kunne nærme sig den rækkevidde, som bilisterne er vant til.

Desuden vil det være godt, hvis opladningen kan gå noget hurtigere end i dag, mener Poul Norby: ”I virkeligheden er litium-ion-batterierne meget hurtige at lade op allerede.

Når ladetiden alligevel er en barriere, handler det nok mest om psykologi. Bilisterne er vant til, at det går hurtigt med at fylde benzin på. Men heldigvis er der gode chancer for, at vi kan finde veje til at lade batterierne op endnu hurtigere.”

Poul Norby, s en io rfo rs ker, DTU Energi, pnor@dtu . d k

2006 Tesla Motors i Silicon Valley lancerer Tesla Roadster. Det sporty design af den topersoners elbil vækker opsigt.

2008 Tesla går ind på det europæiske marked.

2009 Virksomheden Better Place etablerer sig i Danmark med batteriskiftestationer til elbilen Renault Fluence.

I 2014 BLEV 1.575 NYE ELBILER INDREGISTRERET I DANMARK. 2015 SER UD TIL AT BLIVE REKORDÅR: ALLEREDE 1. AUGUST 2015 VAR DER 1.312 NYREGISTREREDE ELBILER. KILDE: DANSK ELBIL ALLIANCE (KORTLINK.DK/HRSP)

2009 Fem danske elselskaber etablerer i anledning af COP15 et klimaprojekt med navnet ChooseEV, der primært leverer opladning af elbilbatterier.

2012 Formålet med forskningsprojektet er, at batterierne skal forbedres, så elbilen kan komme til at køre længere på en opladning. Og så en opladning kan klares på kortere tid.

ChooseEV skifter navn til Clever og markedsfører sig som Danmarks første landsdækkende netværk af opladning til elbiler.

CAS E 3

DY N A M O

43

12

15

DTU

21

1. JANUAR 2009 UDGJORDE DEN DANSKE BESTAND AF ELBILER 40 STYK. 1. JANUAR 2015 KØRER 3.175 ELBILER PÅ DE DANSKE VEJE. KILDE: DANSK ELBIL ALLIANCE (KORTLINK.DK/HRSP)

ØKONOMIEN ER DET ALTAFGØRENDE Forskningen viser, at økonomien er den vigtigste faktor, når beslutningen om elbil eller benzinbil skal træffes.

Mo rte n An d e rse n N issan

TIDSLINJEKILDER: ’LIGE OM HJØRNET’ AF MARIE ØRSTEDHOLM, BØRSEN, INFOMEDIA, METAL MAGASINET, CLEVER.DK, LIGEUDADLANDEVEJEN. DK, WIKIPEDIA, BUDDYELECTRIC. NO, DANSK ELBIL ALLIANCE, LEKTOR VED DTU ELEKTRO ESBEN LARSEN.

G

lem alt om psykologiske årsager og konservatisme hos danske bilister. Det er langt overvejende nøgterne økonomiske vurderinger, som ligger bag, at elbilerne endnu ikke har haft den succes herhjemme, som fabrikanterne havde håbet på. Sådan kan man konkludere ud fra en række forskningsprojekter på DTU Transport. ”Studierne viser, at folk ikke lader deres glæde ved at gøre noget godt for miljøet overskygge økonomien. Først når prisgabet mellem en konventionel bil og en elbil er minimalt, kommer miljøvenligheden ind i billedet,” siger lektor Stefan Lindhard Mabit, DTU Transport.

Han henviser blandt andet til et ph.d.-projekt af Anders Fjendbo Jensen, DTU Transport. Studiet kortlægger ændringerne i markedet for konventionelle biler fra 2007 og frem. ”En blanding af teknologiske fremskridt og ændringer i afgiftsstrukturen har gjort det attraktivt at købe små benzin- eller dieseldrevne biler med god brændstoføkonomi. Hverken afgiftsfritagelse ved køb af elbiler eller mulighederne for gratis parkering har kunnet fjerne effekten af forskellen i pris,” konstaterer Stefan Lindhard Mabit.

2014 2013 Better Place går konkurs.

1.575 nye elbiler bliver indregistreret i Danmark. De mest sælgende mærker er Nissan, Tesla, Renault, VW og BMW.

Leasing som våben mod usikkerhed ”Norge har valgt en anden afgiftsstruktur, hvor prisforskellen er langt mindre

mellem små konventionelle biler og elbiler. Her er det gået meget hurtigere med salget af elbiler,” fortsætter Stefan Lindhard Mabit. Han tilføjer, at oven i den aktuelle danske forskel i pris kommer usikkerheden om den fremtidige udvikling: ”Det er svært at vide, hvilke brugtbilpriser elbilerne vil indbringe til sin tid, og det er usikkert, hvad der sker politisk omkring udfasning af afgiftsfritagelse og fortsat mulighed for gratis parkering.”

En usikkerhed, som udbyderen Clever har afhjulpet ved at tilbyde sine kunder at lease en elbil i stedet for at købe. ”Der er helt sikkert et marked for leje af elbiler,” kommenterer Stefan Lindhard Mabit og tilføjer, at forudsætningerne allerede er ændret på nogle områder siden 2013, hvor datamaterialet i Anders Fjendbo Jensens ph.d.-projekt stammer fra: ”Ifølge studiet er der en anden faktor ud over prisen, som også har afgørende betydning for, om folk vil købe en elbil eller ikke, nemlig rækkevidden. Men her er der sket meget siden 2013. Nettet af ladestationer er blevet større, og batterierne er blevet bedre, så man kører længere på hver opladning. Derfor tror jeg, at en ny undersøgelse vil give andre resultater på det punkt. Derimod eksisteret prisgabet fortsat.”

Afgifter har stor betydning Et andet studie med deltagelse af DTU Transport har sammenlignet holdningerne til elbiler i forskellige EU-lande.

Studiet, der er finansieret af EU, kunne

have afdækket eventuelle mere følelsesmæssige eller kulturelle forskelle i forbrugernes præferencer. ”Men på trods af forskelle i holdninger og kultur var de to afgørende faktorer først og fremmest pris og dernæst rækkevidden af elbilerne,” siger Stefan Lindhard Mabit.

DTU Transport fortsætter blandt andet forskningen gennem et projekt med støtte fra Energinet.dk. Projektet benytter simulatorer, hvor forsøgspersoner skal reagere på variationer i prisen på el. Formålet er at afklare, hvor stor betydning elprisen har på viljen til at køre i elbiler. Samtidig vil forskerne gerne vide, hvor store prisforskelle der skal til for at flytte forbruget hen på tidspunkter af døgnet, hvor der er rigelighed af el eksempelvis fra vindmøller.

Forsøgene er først lige gået i gang, men ud fra de tidligere studier må man forvente, at forbrugernes adfærd i høj grad bliver styret af forskelle i pris, sammenfatter Stefan Lindhard Mabit: ”For eksempel kan vi roligt sige, at hvis afgiftsfritagelsen for elbiler bliver fjernet, uden at registreringsafgiften tager højde for, at elbiler har bedre brændstofeffektivitet, som det diskuteres politisk i øjeblikket, vil det forsinke elbilernes indtog betydeligt.”

St ef a n L in d h a rd M a b i t , le k to r, DTU Tra n s p o r t , slm @ t ra n sp o r t . d t u . d k

22

OVE RSKUDSST RØ M FRA V I N DM Ø LLE R

BAG G R UN D

DT U

DY N A M O

Fra vind til gas Vindenergi kan omdannes til metangas og lagres i det danske naturgasnet. Som sidegevinst eliminerer biogasanlæggene deres CO2-udslip i en ny metode, som er testet i et netop afsluttet projekt.

Tore V in d J en s en Lemvig Bio g a s a n l æ g

Lemvig Biogasanlæg

MeGa-StoRE • Methane Gas Storage for Renewable Energy • Partnere: DTU, GreenHydrogen.dk, Elplatek A/S, Lemvig Biogasanlæg, ForskEL Læ s m e re i o m p ro je ktet i folderen, der kan d ow n l o ad e s he r: ko rtlin k.d k/hydrogennet/hqn2

• Lemvig Biogasanlæg er Danmarks største termofile biogasanlæg.

• Anlægget udnytter gylle fra 75 landbrug og omdanner desuden affald og restprodukter fra industriel produktion til biogas.

• Årsproduktion: 10.490.000 m³ biogas.

• Biogassen købes af lokale kraftvarmeværker, som i gasmotorer omsætter gassen til 26 mio. kWh el om året.

• 26 mio. kWh el dækker det årlige elforbrug for 17.000 mennesker.

• Overskudsvarmen fra gasmotorernes kølesystem er årligt på 24 mio. kWh varme, som kommer fjernvarmeforbrugerne i Lemvig og Klinkby til gode. Overskudsvarmen svarer til over 1.300 husstandes årlige varmeforbrug.

• Biogassen kan opgraderes til 10.490.000 m³ metan, der energimæssigt svarer til 10 mio. liter dieselolie.

43

12

15

I

dag bidrager vindmøllerne med omkring 40 procent af den danske elproduktion. Ser man fem år frem, kan de komme op på at levere mere end halvdelen.

Vindenergi er dermed uden sammenligning den største bidragyder til en bæredygtig omstilling af den danske energisektor. Men skal vi nå i mål med ambitionen om, at Danmark skal være uafhængig af fossile brændsler i 2050, er det nødvendigt at finde flere måder, hvorpå vi kan lagre strømmen fra vindmøllerne.

Dette arbejder man på i projektet MeGA-StoRE (Methane Gas Storage for Renewable Energy), hvor DTU i samarbejde med Lemvig Biogasanlæg har testet en ny metode, der – forenklet set – består i at bruge biogasanlæg til at omdanne vindenergi til metangas, som så kan sendes videre i naturgasnettet. ”Først og fremmest er Megastore et ellagringsprojekt,” fortæller Lars Albæk Kristensen, der er direktør i Lemvig Biogasanlæg.

Det første skridt i processen er at forvandle overskudsenergien fra vindmøllerne til brint. Det kan man gøre ved hjælp af elektrokatalyse. I næste trin lader man brinten reagere med CO₂ i en reaktor på biogasanlægget. Resultatet af denne proces er metangas og vand.

CO₂ findes i rigt mål i atmosfæren, men er svært at få samlet op. Men

CO₂’en kan hentes på selve biogasanlægget, hvor den ellers bliver udledt som et spildprodukt. Biogas består nemlig af metan og CO₂. I biogasanlæggene fjerner man biogassens CO₂-indhold for at frembringe den rene metan, der kan indgå i naturgasforsyningen. Biogas er med andre ord en fremragende kilde til CO₂, siger Lars Albæk Kristensen: ”Biogassen indeholder 35 procent CO₂, og det er vel at mærke en meget ren CO₂-kilde. Og kan vi lagre overskudsenergien fra vindkraft i en kulstofkilde som metan, er det ligesom med olie: 100 procent af det, man putter ind i røret, kommer ud i den anden ende. Så hvis vi bruger brinten (som er fremstillet af overskydende el fra vindmøllerne, red.) til at omdanne CO₂ til metan, har vi et kulstofbaseret energilager. Og det er meget tæt på 100 procent af CO₂’en, der bliver til kemisk ren metan. Samtidig har vi jo allerede adgang til infrastrukturen i naturgas-

23

med brint. Derved fik man udnyttet alt kulstoffet i biogassen og øget metanproduktionen med omkring 50 procent. Testanlægget på Lemvig Biogasanlæg producerede 24 m3 biogas i døgnet. Projektet skal nu opskaleres og videreføres i de kommende år i et projekt hos NGF Nature Energy på Fyn, hvor målet er at gøre processen endnu renere og mere økonomisk rentabel.

Forsøget på Lemvig Biogasanlæg baner med andre ord vejen for en effektiv lagring af vindenergi i naturgasnettet – og i de underjordiske gaslagre, som indeholder gas nok til at dække hele Danmarks gasforbrug i flere måneder.

Det viser, at biogasanlæggene kan få en central rolle i den fossilfrie energiforsyning. Noget, som er en nødvendighed, fortæller professor Per Møller fra DTU Mekanik, som står bag Megastore-projektet: ”Sagt en smule firkantet så bruger vi ved hjælp af biogassen de danske marker til at samle kulstof fra atmosfæren ved hjælp af fotosyntese. Og ved hjælp af vindenergien kan vi øge dette udbytte med 50 procent. Vi er allerede nået langt med vindenergi i Danmark. Der har vi virkelig flyttet

”Det er ligesom med olie: 100 % af det, vi kommer ind i røret, kommer ud i den anden ende.”

LARS ALBÆK KRISTENSEN, DIREKTØR, LEMVIG BIOGASANLÆG

nettet, hvor vi kan lagre energien. Det er det, der er det fine ved det her,” siger Lars Albæk Kristensen.

Så hvor man i dag typisk renser biogas for CO₂ og sender metanen videre i naturgasnettet, lykkedes projektet hos Lemvig Biogasanlæg med at holde fast i CO₂’en og lade den reagere

noget i verden. Det er os, der har siddet med løsningen. Nu er det næste mål at lagre strømmen, så vi i fremtiden ikke bare sælger møllerne, men hele systemet,” siger Per Møller med tanke på, at Danmark i fremtiden også vil kunne eksportere denne lagringsteknologi.

24

BÆ RE DYG T I G T BRÆ ND STOF

BAG G R U N D

Brændstof på 110 oktan fra vind og gylle

N

I en kælder i Espergærde står en lille forsøgsopstilling, der laver det CO2-neutrale brændstof metanol. Det er kemisk rent, lugtfrit og brænder med en klar, blå flamme, der er næsten usynlig i dagslys. Oktantallet er 110. Hoved­ ingredienserne er gylle fra Lemvig og vestenvind.

Tore Vind Je n se n Mi kal S chlo sse r

Kemisk ren metanol fremstillet på 100 procent bæredygtig vis vha. overskudsstrøm fra vindmøller og gylle fra markerne.

år man har landbrugets gylle – som er forvandlet til biogas – og vindmøllernes overskudsstrøm – som er lagret som brint – er det muligt at producere det syntetiske brændstof metanol. Det eksperimenterer professor Per Møller fra DTU Mekanik med i sin forsøgsopstilling hos virksomheden Elplatek A/S i Espergærde.

Metanol kan hældes i tanken og dermed hjælpe transportsektoren i den grønne omstilling, hvor samfundet skal blive uafhængigt af fossile brændstoffer. ”Den dag, oliekilderne lukker, må vi fremstille vores brændstof syntetisk.

Og vi må se i øjnene, at vi ikke får alle til at købe brint- og elbiler, selvom de er en del af løsningen. For skal man flyve eller transportere tunge ting, kan brint eller batterier simpelthen ikke gøre det,” siger Per Møller. Han forklarer, at netop metanol, som kan fremstilles af metan og CO₂ (fra biogasproduktion) og brint (fra vindenergi) er en oplagt kandidat til den private transportsektor: ”Metanol er et fantastisk brændstof til en bil. Det har et oktantal på 110,

og man har brugt det længe i USA. Men det er ikke helt ukompliceret at fremstille metanol ud fra CO2, som vi har gjort. Ikke desto mindre er det lykkedes os,” siger Per Møller.

Metanol kan forholdsvis enkelt videreforarbejdes til såkaldt DME (dimethylether) som kan erstatte diesel­olie eller til flydende brændstof som eksempelvis benzin.

Per Møller forudser, at biogasanlæg kan udvikle sig til deciderede brændstoffabrikker, hvor leverandørerne af gyllen – landmændene – ikke blot får gødning ud af det, som det er tilfældet i dag, men også kan blive selvforsynende med et CO2-neutralt brændstof.

Hertil kommer at halm fra markerne også kan omdannes effektivt til biogas.

Professoren samarbejder med Lemvig Biogasanlæg i projektet Megastore, hvor man eksperimenterer med at omdanne vindenergi til metan, som kan lagres i naturgasnettet. (Se artiklen Fra vind til gas, side 22) Per Møller vurderer, at denne lagring af vindenergi i kombination med metanolfremstillingen vil gøre de landmænd, der leverer gylle til biogasanlæggene, uafhængige af fossil energi. ”Hvert eneste landbrug tilknyttet Lemvig Biogasanlæg kan levere 100.000 liter brændstof til samfundet. Og så har de ovenikøbet hver især fået 30.000 liter til eget forbrug. Så på sigt kan dansk landbrug lukke energikredsløbet om sig selv. Man kan altså drive et landbrug fuldstændig energineutralt ved at levere sin gylle eller halm til et biogasanlæg og få gødning og brændstof ud af det.”

Ved fuld udbygning af biogasanlæggene i Danmark vil man ved opgradering af gassen via brint fra vindenergi alene kunne holde cirka 1,5 mio. biler kørende på vedvarende energi, vurderer Per Møller. rofes s o r Per M ø l le r, P DTU M eka n ik , p m@ m e k . d t u . d k

FORS KNI NGS BAS ERET RÅ DGI V NI NG

NYHE D E R

DY N A M O

43

12

15

25

DTU

Grøn omstilling stiller store krav til energisystemet

Nu er verdens vinde kortlagt

DTU’s energirapport sætter fokus på, hvordan integration af de forskellige energinet kan bidrage til at gøre Danmark uafhængig af fossile brændsler.

DTU står bag et globalt vindatlas, der kan forbedre udnyttelsen af vindenergi over hele kloden.

Det nye vindatlas er offentligt tilgængeligt og leverer et mere og kommer med bud på, hvorDanmark er nået langt med den timer. Heldigvis kan elnettet få detaljeret globalt dataset end dan det fossilfri samfund kan hjælp af de andre energinet, vi grønne omstilling og er blandt nogensinde før. Det giver enerrealiseres. har i Danmark – nemlig naturde førende lande i verden i giplanlæggere præcise vinddata gas- og fjernvarmenettet, hvis forhold til målet om at blive for bestemte områder og kan få alle nettene integreres. fossilfri i 2050. Men inden vi H ent ra p p o rt en h er: stor betydning for udviklingen af n at l a b . d t u . d k / E n erg ira p p o rt er DTU International Energy når så langt, skal mange udforfremtidige vindmodeller. AtlasReport har i år titlen ’Enerdringer overvindes. En af dem set kan dermed medvirke til at gy systems integration for er, at vindmøller og solceller forbedre den globale udnyttelse the transition to non-fossil kun producerer el, når vinden af vindenergi. Vindatlasset leverer energy systems’ og er netop blæser, og solen skinner. Det data helt ned til en kilomeKernen i DTU’s udkommet. Rapporten kan give ustabilitet i elnettet, ters opløsning. Det er DTU forskningsbaserede rådbehandler omstillingens men samfundet har brug for givning er at give myndig­heder Vindenergi, der har stået for mange udfordringer elektricitet i alle døgnets 24 og virksomheder robuste og uvildige kortlægningsarbejdet, som beslutningsgrundlag. er foretaget på basis af såkaldt mikroskala-modellering kombineret med meteorologiske og betegner de opgaver, som DTU varetager for staten, topografiske data. Vindregioner og kommuner samt internationale institutioner.

Antibiotikaforbruget til dyr er samlet set faldet i Rådgivningen rummer også ydelser til den private sekatlasset er en integreret tor, herunder sektorudvikling, hvor DTU sammen med 2014. Det viser den årlige DANMAP-rapport fra del af organisationen brancheorganisationer fokuserer på teknologiske Statens Serum Institut og DTU Fødevareinstituttet.

International Renewable udfordringer og muligheder inden for specifikke sektorer. Herigennem skabes grundlaget for Faldet skyldes især, at svineproducenterne, der udgør Energy Agencys globale løsninger på samfundsudfordringer og langt størstedelen af kødproduktionen i Danmark, har atlas over vedvarende enerøget vækst og beskæftigelse reduceret deres antibiotikaforbrug med fem procent. En i Danmark. gi. Vindatlasset stilles gratis anden positiv oplysning i rapporten er, at kritisk vigtige til rådighed. antibiotika, der bruges til at behandle mennesker, generelt kun bruges ganske lidt i husdyr­produktionen i Danmark.

Se d et g l o b a le v i n d at la s p å

Svin får mindre antibiotika

Forskningsbaseret rådgivning

g l o b a l at l a s . ire n a . o rg e lle r d y k n e d i d yb ereg å en de a n a ly se r o g m o d e lle rin g er p å g l o b a lw i n d at la s. co m

H e nt h e le DANMAP- rapporten på kortlink.dk/hrka

SUNDHEDSTEKNOLOGI SKAL UD TIL BORGERNE Sundhedsvæsenet er under pres. Der er stadig flere ældre, flere borgere med kroniske lidelser og en stigende efterspørgsel efter sundhedsydelser.

Et nyt forskningscenter vil udvikle og afprøve sundhedsteknologier, som kan hjælpe patienterne til en bedre hverdag og lette presset på sundhedsvæsnet.

Omkring 1,5 millioner danskere lever i dag med kroniske lidelser som f.eks. gigt, astma, allergi eller hjertesygdomme. For mange af dem vil personlig sundhedsteknologi kunne medvirke til at gøre hverdagen

nemmere og sænke antallet af ambulante sygehusbesøg og genindlæggelser. Derfor lancerede Region Hovedstaden, Københavns Kommune, Københavns Universitets Sundhedsvidenskabelige Fakultet og DTU i oktober ’Copenhagen Center for Health Technology’ (CACHET).

I centeret skal hospitaler og sundhedsfagligt personale sammen med tekniske og sundhedsvidenskabelige

forskningsmiljøer sammen udvikle og afprøve sundhedsteknologier til gavn for borgere med kroniske lidelser, fortæller professor Jakob E. Bardram, der er direktør for centeret: ”Det er essentielt, at vi arbejder sammen for at finde løsninger på de sundhedsmæssige udfordringer, som samfundet står over for. Her vil personlig sundhedsteknologi, som

patienten selv bærer, blive en helt central brik.

Samarbejdet i centeret vil sikre, at forskere, som har en idé til ny teknologi, meget hurtigt kan bringe den ind i den kliniske verden og få en viden om, hvor godt den virker, og hvordan den skal udvikles.” c a c h et . d k

Centeret skal blandt andet arbejde med: • Smartphonebaseret motivering og monitorering af fysisk aktivitet • Øjenstyring til handicappede børn • Personlig sundhedsteknologi til øget mental sundhed • Play for Health – forebyggelse og rehabilitering

P rofes s o r J a ko b E yvin d Ba rd ra m, ja k b a @ d t u . d k

Lo u i se S i m o n se n

26

RO BU S TE JE R N BAN E R

NY M ATEM AT I S K M ETO DE

Når Banedanmark næste år starter udskiftningen af forældede signalsystemer med ny teknologi, er sikkerheden beregnet af matematikere på DTU.

MATEMATIK MINDSKER RISIKO FOR TOGKOLLISION Hele signalsystemet udskiftes Banedanmark er i gang med en totaludskiftning af de forældede danske signalanlæg: Banedanmarks signalprogram. De nye signaler vil medføre langt færre forsinkelser, højere hastighed på visse strækninger og flere tog.

Udskiftningen af signalsystemerne sker fra 2016 til 2021 og kommer til at koste over 20 milliarder kroner, og heldigvis kan Banedanmark trække på nyeste forskning fra DTU takket forskningsprojektet RobustRailS.

DY N A M O

43

12

15

DTU

27

Ib e n Ju lie S chm id t Ib e n Ju lie S chm id t og DTU Compute

T

oget er forsinket på grund af en signalfejl.” Det er en rigtig ærgerlig besked at få fra højtaleren, når man står frysende på en station og gerne vil hurtigt hjem fra arbejde.

Desværre sker det temmelig ofte for de danske togpassagerer. Det skyldes, at signalsystemerne er gamle, nedslidte og baseret på en teknologi, som er ved at være forældet. Derfor starter Banedanmark nu en komplet udskiftning af samtlige signaler i hele landet. De kendte signaler med blinkende lys, som i dag står langs banen, forsvinder. I stedet flytter signalerne ind på lokoførerens computerskærm. ”Udskiftningen af samtlige signaler er en kæmpe investering, som vil forbedre togdriften i Danmark markant,” fortæller Henrik Holtermann, sekre­ tariatschef i Banedanmarks signalprogram, og fortsætter: ”Når de mange fejl, der skyldes systemernes alder og gammeldags teknik, fjernes, får vi en langt mere stabil jernbanedrift i hele landet. Derudover vil regulariteten blive forbedret, så passagererne vil opleve, at flere tog kommer til tiden. Takket være de nye, avancerede softwaresystemer, som fremover styrer signalerne, bliver der også bedre kapacitet nogle steder

i jernbanenettet. Den kan vi anvende til flere tog eller højere hastigheder på visse strækninger. Og sidst, men ikke mindst, vil vi opnå samme høje sikkerhedsniveau på alle strækninger i landet.”

Forskerne på DTU har udviklet en helt ny matematisk metode under beregningen af signalsystemernes sikkerhed.

Tjekker sikkerheden Og netop sikkerheden har været omdrejningspunktet for et forskerhold ved DTU Compute, der i samarbejde med Banedanmark har udviklet en ny matematisk metode til at teste sikker-

”UDSKIFTNINGEN AF SIGNALERNE VIL FORBEDRE TOGDRIFTEN I DANMARK MARKANT.” H E N R I K H O L T E R M A N N , S E K R E T A R I A T S C H E F, B A N E D A N M A R K

heden af de nye systemer. Projektet er en del af et stort interdisciplinært forskningssamarbejde finansieret af Det Strategiske Forskningsråd, kaldet RobustRailS. ”Det nye signalsystem består af nogle meget komplekse softwaresystemer. Og vi har undersøgt, hvordan man med matematiske metoder kan tjekke, om systemerne rent faktisk virker, som de skal. Til det formål har

vi valgt at fokusere på det mest sikkerhedskritiske, nemlig de såkaldte sikringsanlæg, som skal sørge for, at der ikke sker togsammenstød og afsporinger,” fortæller lektor ved DTU Compute Anne Haxthausen.

Ingen farlige tilstande Sikringsanlæggets opgave er bl.a. at reservere ruter til togene, styre sporskifter og give køretilladelser. Det

28

RO BU S TE JE R N BAN E R

Det nye værktøj generer automatisk en matematiske model af systemet og checker, at dets sikkerhedsegenskaber er opfyldt.

danske fjernbanenet består af 32 sikringsanlæg, som hver styrer en bestemt del af jernbanenetværket, f.eks. en meget stor station eller en strækning med flere stationer.

Med det nye matematiske værktøj kan man i en editor tegne det stykke jernbanenetværk, som styres af et sikringsanlæg. Herefter genereres der automatisk en matematisk model af systemet og af de sikkerhedsegenskaber, der gælder, f.eks. at to tog aldrig må være på den samme sektion samtidig. Ligesom man aldrig må ændre sporskiftets indstilling, mens toget passerer det. Et andet værktøj tjekker så, at sikkerhedsegenskaberne altid er opfyldt, uanset hvilken tilstand systemet befinder sig i.

Bevisbyrden bliver lettere Hos Trafik- og Byggestyrelsen hilser man den nye metode velkommen. ”Udfordringen ved disse sikkerhedskritiske systemer er, at de altid skal tilpasses den eksisterende struktur i det lokale jernbanenetværk. Og som det er

Forskernes skematiske fremstilling af jernbanesikkerhedsrisici som f.eks. kollision, frontal kollision og togafsporing.

Figuren er et eksempel på, hvordan forskerne arbejder med bevisopgaven: Den viser de potentielle systemtilstande, hvoraf nogle er sikre, andre usikre (de hvide og sorte prikker).

Og den viser mulige tilstandsændringer (pilene). Kun nogle af tilstandene er mulige, dvs. at de kan nås fra starttilstanden tv.

Bevisopgaven er at vise, at alle de mulige tilstande er sikre.

Og det er tilfældet i dette eksempel.

NY M ATEM AT I S K M ETO DE

i dag, er softwareændringer lig med en meget tidskrævende og omstændelig proces, fordi leverandøren efterfølgende skal bevise, at systemerne stadig er sikre. Vi er derfor meget tilfredse med, at der nu er udviklet nogle formelle metoder, som gør det nemmere at bevise, at sikkerheden er i orden.

Vi ser meget gerne endnu mere forskning i nye metoder til at effektivisere fejlretning, verifikation og godkendelsesprocesser, da kompleksiteten i disse systemer gør, at det er meget tungt for virksomhederne,” forklarer Jesper Rasmussen, vicedirektør i Trafik- og Byggestyrelsen.

Matematisk gennembrud Når Banedanmark starter udrulningen af de nye signalsystemer i 2016, bliver togruten fra Roskilde over Køge til Næstved en af de første strækninger.

Derfor var det netop sikringsanlægget for denne rute, som DTU-forskerne byggede en matematisk model af for at afprøve sikkerheden af signalsystemet med deres nye metode. Og ud over at kunne give Banedanmark den glædelige besked, at systemet faktisk virker, og at sikkerheden er i top, så er den nye metode også noget af et matematisk gennembrud. ”Problemet med matematisk at undersøge hver eneste tilstand, som et system kan befinde sig i, er, at det hurtigt bliver utrolig komplekst. Derfor har man indtil nu kun kunnet gøre dette for meget små dele af et netværk.

Så snart man har forsøgt sig med længere strækninger, er computeren løbet tør for hukommelse. Men vi har nu udviklet en ny og smartere metode, som har gjort det muligt at verificere en model af den 55 km lange linje fra

Tilstandsrum Mulige tilstande

: Sikre tilstande

: Usikre tilstande

DYN AMO

43

12

15

DTU

29

RobustRailS Robustness in Railway OperationS er et stort tværfagligt projekt finansieret af Det Strategiske Forskningsråd. Siden 2012 har forskere fra DTU Management Engineering, DTU Transport, DTU Fotonik og DTU Compute arbejdet på at udvikle nye metoder til at sikre punktlig, pålidelig og sikker togdrift i Danmark i samarbejde med Banedanmark, DSB, DSB S-tog, Trafikstyrelsen, og Universität Bremen.

Roskilde til Næstved med hele otte stationer. Kernen i vores metoder er, at vi bruger en ’model checker’ til automatisk at udføre induktionsbeviser. Det smarte ved induktionsbeviset er, at man matematisk kan bevise, at systemet er sikkert, uden at skulle gennemgå alle systemets mulige tilstande,” forklarer Anne Haxthausen.

Idéen i induktionsbeviset er, at man først beviser, at

at tjekke sikkerhedskritiske systemer, men også for design og udvikling af nye systemer. En af fordelene ved at anvende metoden er nemlig, at man i princippet kan opstille en model og bevise sikkerheden af hele systemet,

”MATEMATIKKEN ER VELEGNET, DA DEN HAR EN FULDSTÆNDIG UTVETYDIG MENING.” ANNE HAXTHAUSEN, LEKTOR, DTU COMPUTE

start-tilstanden er sikker.

Derefter beviser man et såkaldt induktionstrin.

I dette trin skal man vise, at for enhver tilstand, der er sikker, er dens næste tilstand også sikker. Hvis dette trin også er ok, kan man slutte, at alle tilstande, der kan nås fra starttilstanden, er sikre.

(Se figuren nederst side 28). Når man bruger denne metode, anvender man et værktøj kaldet RT-tester til automatisk at udføre induktionsbeviserne. Værktøjet er udviklet ved Universität Bremen, men har ikke tidligere været anvendt til at foretage induktionsbeviser. Og tilsammen er det blevet til en ny form for verifikationsproces, der har vist sig utrolig effektiv. ”Siden vi for nylig publicerede disse resultater, har vi oplevet en meget stor interesse, fordi resultaterne åbner nye muligheder, ikke blot for

inden man rent faktisk udvikler softwaren. Det vil på sigt kunne spare virksomhederne for tid og penge i softwareudviklingen, for jo senere i udviklingsprocessen, man opdager fejl, jo dyrere er det at rette,” forklarer Anne Haxthausen og fortsætter: ”Der er heller ingen tvivl om, at matematiske metoder er fremtiden inden for trafiksystemer. Den europæiske standard (CENELEC EN 50128, red.) for udvikling af software til jernbaneapplikationer anbefaler stærkt, at man bruger matematiske metoder, fordi det øger sikkerheden.

At formulere systemegenskaberne i en matematisk model forudsætter, at man er 100 procent præcis, og her er matematikken velegnet, da den i modsætning til det almindelige sprog har en fuldstændig utvetydig mening,” slutter Anne Haxthausen.

Lek to r A n n e E li sa b et h Ha xt h a u se n , a eh a @ d t u . d k

30

DANM ARKS STØRSTE ST I NKSKAB

State-of-the-art Fire store undervisningslaboratorier og otte forskningslaboratorier udgør de mere end 3.000 m2 nye faciliteter, som netop er taget i brug på DTU Kemi. Laboratorierne danner tilsammen en avanceret teknisk maskine med 110 stinkskabe; en loftshøjde på over seks meter, som sikrer den rette luftgennemstrømning; et fremtidssikret anlæg til rørførte gasser, som forsyner laboratorierne med forskellige gasser; et centralt vakuum- og køleanlæg, som forsyner stink- og aftræksskabe. Bygningens ventilationsanlæg er udført som såkaldt ringventilation – et princip som ikke før er set i samme størrelse i DTU's bygningsmasse.

Laboratorierne indvies officielt den 11. december 2015 kl. 13.30.

KE M I LA B O R ATO R I E R

J OAC H I M RO D E

DY NAM O

43

12

15

DTU

31

32

NY BRANCHE ANALYSE

S E KTO R U DV I KLI N G

Ifølge Vindmølleindustrien har mindst en snes af branchens nuværende underleverandører mulighed for at blive ’den næste Vestas’. Men det vil kræve, at virksomhederne samarbejder langt mere med forskere.

DA N M A R K S N Æ S T E V I N D E VE N T Y R :

Nu er det underleverandørernes tur Morte n An d e rse n s h utte rsto ck

S

ammen med store, kendte virksomheder som Vestas Wind Systems, Siemens Wind Power og LM Wind Power rummer dansk vindindustri et stort antal underleverandører. Mange af dem har et potentiale for vækst, som hidtil har fået alt for lidt opmærksomhed. ”20 til 40 leverandører har mulighed for at blive lige så store som nogle af de sværvægtere, vi har i dag,” vurderer Jakob Lau Holst, vicedirektør i Vindmølleindustrien. Brancheforeningen har sammen med DTU og Industriens

Fond kortlagt muligheder og barrierer for vækst hos leverandørerne.

Pointen i projektet er, at det globale marked for vindenergi har nået et omfang, hvor også virksomheder, der er specialiserede i bestemte komponenter eller delsystemer, kan blive meget store. Vel at mærke hvis de er internationalt førende på deres teknologi og kan dokumentere det. ”Man kan sammenligne med situationen for 30-40 år siden, hvor en række smedevirksomheder begyndte at interessere sig for vindmøller. Det var først, da de fik hjælp fra universi-

DY N A M O

43

12

15

DTU

teter til at få styr på teknologien og til at udføre test og få typegodkendelser, at tingene tog fart,” uddyber Jakob Lau Holst.

DTU og vindens leverandører Den nye rapport fra Industriens Fond, Vindmølleindustrien og DTU viser, at vindbranchens leverandører er en meget sammensat gruppe med hensyn til deres teknologiske udfordringer. Derfor er det tilsvarende forskelligt, hvilke forskningsgrupper virksomhederne vil have størst glæde af at samarbejde med. Typisk er DTU Vindenergi den rigtige indgang, men afhængigt af den konkrete virksomhed kan det nogle gange vise sig, at et andet institut på DTU eller et tværfagligt samarbejde er vejen frem. Rapporten nævner en række institutter, som har kompetencer af interesse for leverandør-virksomhederne: DTU Vindenergi, DTU Mekanik, DTU Elektro, DTU Management Engineering, DTU Compute m.fl.

Arbejd sammen med universiteterne Projektet viser, at vindmølleproducenterne er meget åbne over for, at deres leverandører kan vokse. Mange leverandører fortæller, at producenterne tilbyder dem ikke kun at levere en bestemt komponent, men hele det delsystem, hvor komponenten sidder.

Andre får mulighed for at indgå aftaler om ikke blot at levere en bestemt teknologi, men også stå for service i driftsperioden. I begge situationer er kundens motiv at få mulighed for at koncentrere sig om sine egne kernekompetencer. Når leverandøren tager

33

ud af universiteterne. Desværre er det et fåtal af leverandørerne, som har samarbejde med universiteter, og det er et forsvindende lille antal virksomheder, som vælger at samarbejde med et universitet mere end en enkelt gang.”

To verdener skal mødes 20 procent af leverandørvirksomhederne har prøvet at deltage i et offentligt støttet, vindrelateret innovationsprojekt. Det er i sig selv en beskeden andel. Når man ser på, hvor mange af dem, der senere har forsøgt sig med en ny deltagelse, bliver svaret endnu mere nedslående. Kun fem procent af virksomhederne har deltaget i mere end et enkelt projekt. ”En af barriererne er, at de mindre virksomheder og forskerne har forskellige tidshorisonter. Hvis man sidder en enkelt eller to ingeniører i en virksomhed, arbejder man simpelthen i en anden kadence end forskeren på et universitet,” siger Jakob Lau Holst og

”Der, hvor virksomhederne især skal blive bedre, er i evnen til at hive viden ud af universiteterne.”

J A KO B L AU H O L S T, V I C E D I RE K TØ R , V I N D I N D U S T R I E N

et større ansvar, kan vindmølleproducenten fokusere på at udvikle effektive vindmøller og på at sælge dem på det globale marked.

For leverandøren er fordelen åbenlys. Ansvaret for en større del af værdikæden er lig med en mulighed for større omsætning. Samtidig ligger der spændende tekniske og forretningsmæssige udfordringer i at gå ind på nye områder.

En række leverandører har taget udfordringen op, men det er kun begyndelsen, mener brancheforeningens vicedirektør: ”Der, hvor virksomhederne især skal blive bedre, er evnen til at hive viden

understreger, at der findes veje til at få de to verdener til at mødes: ”En del af løsningen handler om indstilling. Her synes jeg jo, at det er fint, at DTU gennem sektorudviklingsprojektet kigger indad og ser på, hvordan man kan gøre betingelserne for samarbejde bedre. Blandt andet er det godt, at rapporten lægger op til samarbejder, hvor virksomhederne får hurtige leverancer. Men det handler naturligvis ikke kun om DTU. Det er først og fremmest virksomhederne, der skal tage mere initiativ.”

Ken n et h Th o m se n , i n n ovat i o n sc h ef,

DTU V in d en ergi , k t h o @ d t u . d k

34

C A SE 1

S EKTO R UDV I KL I N G

DY N A M O

43

12

15

Vindkraftens diskrete specialister Hydrauliske cylindre, der kontrollerer møllevingernes drejning. Lynafledere, som dokumenteret overholder internationale standarder. Skibe og mandskab, som kan installere offshore parker. Sådan lyder tre eksempler på opgaver, som leverandørerne i vindkraftindustrien tager sig af.

Vindmølleindustrien vurderer, at op mod 500 danske virksomheder er leverandører til branchen. Typisk er der tale om små eller mellemstore virksomheder, der har specialiseret sig i bestemte komponenter eller serviceydelser. Det sker ofte på et højt teknologisk niveau.

Ekstreme krav til cylindrene Morten Andersen

H

ydratech Industries Wind Power producerer hydrauliske cylindre, der justerer vinklen på møllernes vinger. Det kaldes pitch. Vindens styrke og retning er foranderlig, og det er en kunst hele tiden at holde den vinkel på vingerne, som giver størst mulig elproduktion. Ved meget kraftig vind kan det være nødvendigt

”Vi skal have retningslinjer for f.eks. validering af holdbarheden af produkterne.”

T O M W E I L I N G , H Y D R AT E C H I N D U S T R I E S W I N D P O W E R

at pitche vingerne modsat, så de netop ikke fanger vinden, for at forhindre, at møllen bliver overbelastet. De voldsomme proportioner på nutidens største vindmøller stiller ekstreme krav til cylindrene, forklarer executive vice president Tom Weiling:

”Vores produkter skal holde til ca.

40 gange så stor belastning som de hydrauliske systemer i en bil, men samtidig er mulighederne for at få service langt mindre. Målt i driftstimer svarer første gang, der kommer planlagt eftersyn på en offshore vindmølle, til et tidspunkt, hvor en bil for længst var blevet skrottet.”

Silkeborg-virksomheden har taget initiativ til et udviklingsprojekt om fremtidens pitch-system. Blandt emnerne for projektet er valg af materialer samt forbindelsen mellem stål og tætningselementer i de hydrauliske systemer. ”En af vores udfordringer er, at der ikke er etableret retningslinjer i branchen for, hvordan holdbarheden af vores produkter skal valideres. Det gælder i øvrigt ikke kun test af nye produkter. Der mangler også retningslinjer for, hvordan de allerede installerede produkter opgraderes, så levetiden forlænges”, konstaterer Tom Weiling.

Ken n et h Th o ms en , in n ovat io n s c h ef,

DTU V in d en erg i, k t h o @ d t u . d k

DT U

CAS E 2 CAS E 3

Dansk vindindustri • Vindenergi dækkede 39 % af det danske elforbrug i 2014.

• Den danske vindmølleindustri oplevede i 2014 det højeste aktivitetsniveau i fem år.

• Eksporten steg fra 45,8 mia. kr. i 2013 til 53,5 mia. kr. i 2014.

• Beskæftigelsen steg fra 27.271 ansatte i 2013 til 28.676 ansatte i 2014.

• Mens industrien generelt oplever faldende beskæftigelse blandt faglærte, har denne medarbejdergruppe fastholdt sin størrelse inden for vindkraft fra 2006 til 2014. Samtidig er andelen af højtuddannede i sektoren steget.

KILDE: VINDMØLLEINDUSTRIEN

”Sålænge markedet vokser, er der rigeligt med opgaver til os.”

JENS FREDERIK HANSEN, ADM.DIR., A2SEA

Vindmøller tiltrækker lyn Mo rte n An d e rse n

S

lanke konstruktioner, der rager godt op i flade landskaber eller på havet, er ideelle til at producere vindenergi, men desværre også kraftigt udsatte for lynnedslag. Uden sikring ville lynene anrette stor skade på møllerne. Det har gjort vindenergi til et stort forretningsområde for GLPS (Global Lightning Protection Services). Virksomheden med kontorer i Herning, Hedehusene og Hamborg er rådgivende ingeniører med speciale i beskyttelse mod lyn. ”I takt med at møllerne bliver større og højere, bliver det yderligere vigtigt at sikre dem mod lynnedslag. Heldigvis oplever vi, at vores kunder er meget bevidste om det. Det bliver stadig mere almindeligt at integrere lynbeskyttelse tidligt i processen frem for som tidligere, hvor det var noget, man monterede på et vingedesign, der allerede var færdigt,” siger chief technology officer Søren Find Madsen.

Vindenergi udgør i dag ca. 70 procent af omsætningen for GLPS. Ud over selve rådgivningen leverer virksomheden i stigende grad kompo-

nenter og systemer til beskyttelse mod lyn. Samtidig er det en vigtig aktivitet at teste løsningerne. Virksomheden har egne faciliteter til test af hele vinger og naceller (møllehuse), hvor der kan genereres kunstige lyn i overensstemmelse med de relevante internationale standarder.

Ved siden af de løbende test interesserer virksomheden sig for forskning, der skal afklare, hvordan lynnedslag påvirker møllerne på langt sigt, tilføjer Søren Find Madsen: ”Ud over risikoen for direkte skader er det interessant at vide, hvordan lynnedslag påvirker den generelle ældning af møllerne. Hvor meget betyder denne faktor for eksempel i forhold til andre miljøfaktorer som vibrationer, temperaturudsving, fugt mv.?”

Søfolkene bag havets vindmøller M o rt en A n d e r se n

E

n af verdens førende specialister i at installere vindmølleparker på havet har base i Fredericia. A2SEA har installeret halvdelen af turbinerne i verdens offshore vindmølleparker, mens andelen af de etablerede fundamenter er 15-20 procent. ”Vi kan næppe fastholde så høj andel af turbineinstallationerne på langt sigt, fordi flere nye konkurrenter er kommet til. Men mindre kan også gøre det. Så længe markedet bliver ved med at vokse, vil der være rigeligt med opgaver til os,” siger administrerende direktør Jens Frederik Hansen.

A2SEA’s nuværende flåde egner sig til anlæg af fundamenter op til 900 ton. ”Det har været rigeligt hidtil, men i takt med at møllerne bliver større, vil der opstå behov for at anlægge større fundamenter, end vi er i stand til i dag,” siger direktøren.

Hvis efterspørgslen efter meget store fundamenter bliver tilstrækkelig stor, er det nærliggende at bygge større installationsskibe. ”Men man kunne også gå en helt anden vej og se på alternative konstruktionsprincipper for fundamenterne. Målet skulle så være at holde størrelsen på fundamenterne under 900 ton, men alligevel have den samme sikkerhed. Det vil også kunne bidrage til at holde prisen på havmølleparkerne nede,” siger Jens Frederik Hansen.

”Det bliver yderligere vigtigt at sikre møllerne mod lynnedslag.”

SØREN FIND MADSEN, CTO, GLOBAL LIGHTNING PROTECTION SERVICES

35

36

L A RGE SC ALE FAC I L I T Y B R UDFO R S Ø G PÅ V I N DM Ø L LEV I N G ER

Om Experimental Blade Research • Projektet er støttet af Energiteknologisk udvikling og demonstration (EUDP).

• Projektet har kørt over fire år fra 2011-2015.

• Partnere er hhv. forskningsinstitutioner, vindmøllefabrikanter, underleverandører og certificeringsvirksomheder: DTU, LM Wind Power A/S, SSP Technology A/S, Vestas Wind Systems A/S, DNV GL A/S, Dong Energy, Blade Test Centre A/S, Bladena ApS, Baumer A/S, German Aerospace Center (DLR), Swerea SICOMP AB og Aalborg Universitet

Her knækker de møllevinger Katrin e K ro gh-Je p p e se n DT U Vind e n e rgi

Det ser så fredeligt ud, når vindmøllen roligt fanger vindens energi og forvandler den til strøm. Men møllevingerne er under et enormt pres, og på et tidspunkt kan de risikere at give efter for presset. I en testhal på DTU Risø Campus finder man ud af, præcis hvordan og hvornår det sker.

I

den 300 kvadratmeter store forsøgshal på DTU Risø Campus er der rigelig plads til en 30 meter lang vindmøllevinge – og kraftigt udstyr til at trække i vingen, til den knækker med bulder og brag. Hele tre vinger har i løbet af de seneste fire år fået den barske behandling, og det har givet nyttig viden, som er essentiel for vingeproducenterne, og som i sidste ende kan føre til både bedre, billigere og sikrere design.

Umiddelbart fremstår en vindmølle enkel og strømlinet, men faktisk består den af mellem 7.000 og 8.000 forskellige dele. Alene vingerne er samlet af flere tusind dele, som limes sammen.

Limsamlingerne er ofte vingens svage punkt, men der kan også være andre årsager til, at vingen ikke kan holde til det konstante pres fra vind og tyngdekraft, eller at den bukker under for ekstreme belastninger af pludselige og voldsomme vindstød.

Hvis en møllevinge knækker, mens den er i funktion, kan det selvfølgelig

DYNAM O

43

12

1 5

have fatale konsekvenser. Derfor skal vingen på den ene side have en vis styrke. På den anden side er der penge og ressourcer at spare, hvis vingen ikke er unødigt kraftig. Det gælder om at finde den rette balance. Derfor er mølleproducenter meget interesserede i de brudforsøg, der kan laves i DTU Vindenergis testhal.

Træk til brud Når der laves brudforsøg, bliver møllevingen spændt op i en såkaldt testbænk, hvor den kan drejes i forskellige vinkler, der simulerer vindens kraft kombineret med tyngdekraften.

På fire udvalgte steder langs med vingen bliver den trukket ned med en statisk belastning, der i sidste ende betyder, at vingen bøjer flere meter ud og til sidst knækker. Hele processen dokumenteres med både videokameraer og en mængde specialfremstillet måleudstyr.

Men inden de store trækmaskiner bliver sat på vingerne, foretager for-

DTU

Her gøres klar til at teste en 30 meter lang vindmøllevinge.

Vingen udsættes for belastninger, der ligner dem, den vil få f.eks. i en storm på havet for at finde dens svageste punkter.

37

skerne en række beregninger, der kan vise, hvor vingens svageste punkt er. ”Vindmøllevinger fungerer ligesom et flys vinger, ved at der kommer et sug på oversiden og et tryk på undersiden, når vinden rammer vingen. Og det, der får et fly til at lette, får på vindmøllen rotoren til at dreje rundt. Denne belastning kaldes for vindlasten. Den anden belastning, vingen udsættes for, er tyngdekraften. Hvis lasten bliver større end styrken af vingen, går den i stykker, og det er netop kombinationen af de to belastninger, vi har lavet vores computerberegninger på,” forklarer seniorforsker Kim Branner, DTU Vindenergi, som har stået bag det fireårige forskningsprojekt ’Experimental Blade Research’.

Beregningsmodellerne viste i det aktuelle tilfælde, at når vindmøllevingen står i en vinkel på 30 grader mod vingens bagkant, er den mest sårbar. Derfor valgte man at forsøge at knække den i netop denne vinkel.

38

L A RGE SC ALE FAC I L I T Y B R UDFO R S Ø G PÅ V I N DM Ø L LEV I N G ER

Nyt testcenter på vej Inden længe opføres et endnu større testcenter på DTU Risø Campus, en såkaldt large scale facility, som gør det muligt for forskerne at teste endnu større vindmøllevinger på mere avancerede måder. I den nye hal vil man også kunne foretage udmattelsestest – dvs. simulering af de langvarige og vedvarende belastninger, som en vindmøllevinge over tid er udsat for. Udmattelsestest er lige så vigtige som de statiske test, hvor vingen udsættes for én stor belastning. Det nye anlæg, som bliver en af verdens førende forskningsfaciliteter for vingetest, er støttet af Villum Fonden og forventes at kunne tages i brug af forskerne i slutningen af 2016.

Processen, hvor vindmøllevingen giver efter for den hårde belastning, den udsættes for i testhallen, dokumenteres nøje – her med videooptagelser, som sammenlignes med computerberegninger.

Modellerne holdes således op mod, hvad der sker i den virkelige verden, og det er netop dette skift mellem beregninger og virkelighedstest, som kendetegner forskernes arbejde.

Fokus på industriens behov En af deltagerne i forskningsprojektet er virksomheden LM Wind Power, som har produceret mere end 175.000 vindmøllevinger siden 1978 og i dag er verdens førende leverandør af vindmøllevinger. ”Vores rolle har været at give input fra industriens perspektiv. Hvilke udfordringer arbejder vi med lige nu, og hvad mener vi, det er vigtigt at forske yderligere i? Og vi synes faktisk, at der er blevet lyttet utroligt meget til os,” siger chefingeniør Torben Lindby.

Torben Lindby forklarer, at forskningsprojektet har givet virksomheden en dybere viden om, hvordan man

foretager fuldskalatest. For selvom det ikke var LM Wind Powers vinger, der blev testet i hallen, og selvom der er forskel på, hvordan forskellige vingedesign opfører sig, er nogle af de helt basale forhold stadig de samme: ”Vi har i projektet fået en større forståelse for nogle af de mekanismer, der bestemmer, hvordan vinger opfører sig, og det er en af hovedårsagerne til, at vi deltager i denne form for projekter; vi ønsker simpelthen at lære noget mere om vinger. Man skulle måske tro, det var simpelt at forudsige, hvad der sker, når vinger knækker. Man har bare en 30 meter lang pind, som man bøjer, til den knækker. Men jo mere man graver sig ned i detaljerne, jo mere kompliceret bliver det, og hvert eksperiment lærer os noget nyt.”

Under testen er to kameraer monteret på vingen, for at man nøjagtigt kan se, hvad der sker inde i limsamlingen, idet vingen knækker.

Nyt måleudstyr

Kim Branner, s en io rfo rs ker,

DTU Vindenerg i, k ib r@ d t u . d k

Før belastnings­ testen af vindmøllevingen påbegyndes, foretager forskerne en række beregninger og simuleringer for at bestemme vingens svageste punkt.

Vindmøllevinger består af flere tusind enkeltdele, som sættes sammen med limsamlinger. Og limsamlingerne er netop et af vingens svage punkter. Derfor ønskede forskerne at måle nøjagtigt på, hvad der sker i limsamlingerne, når hele vingen belastes.

En måling, der er vanskelig at foretage, da vingen bukker flere meter ud under eksperimentet. Derfor var de nødt til at udvikle en ny type måleudstyr.

Måleudstyret baserer sig på to digitale kameraer, en referenceplade og en pind, der er forbundet til begge sider af vingen omkring bagkantens limsamling. Måden, hvorpå pinden bevæger sig, fortæller forskerne i detaljer, hvad der sker inde i limsamlingen, og dette dokumenteres af de to kameraer. ”Når vores to øjne hver ser et 2d-billede af virkeligheden fra to forskellige synsvinkler, vil vores hjerne danne et 3d-billede ved at kombinere de to billeder. Det samme gør sig gældende med to kameraer: Fra to synsvinkler studeres den lokale deformation af bagkanten i en vindmøllevinge, og dermed vi får vi en idé om, hvorfor den går i stykker,” siger seniorforsker på DTU Vindenergi Kim Branner og fortsætter: ”Målingerne viste heldigvis, at vores beregninger svarer godt til virkeligheden.”

U DDANNELS E

NYHE D E R

DY N A M O

43

12

15

39

DTU

Nye internationale ingeniører på vej Samfundet har brug for ingeniører, der er vant til at begå sig i et internationalt miljø, og som har en stærk faglig profil.

Derfor udvikler DTU løbende

fællesuddannelser med førende tekniske universiteter verden over. Seneste skud på stammen er det såkaldte 1:1-program ’Management’, som er tilrettelagt

i samarbejde med DTU’s tyske partneruniversitet Technische Universität München. Her er der fokus på at kombinere ingeniørmæssig viden med ledelses- og

planlægningskompetencer. De studerende tilbringer det ene af kanditatuddannelsens to år på DTU, mens det andet år foregår på universitetet i München.

ko rtlin k.d k/ d tu/hrtn

Politiet på efteruddannelse i brand Rigspolitiets brandstedsefterforskere får nu videnskabeligt funderede metoder til at indsamle dokumentation og fremlægge beviser, når de medvirker i opklaringsarbejdet efter en brand, hvor der er mistanke om noget kriminelt. Det sker ved hjælp af intensive efteruddannelseskurser på DTU Byg tilrettelagt i samarbejde med Dansk Brand- og sikringsteknisk Institut.

Le kto r G run d e Jomaas, DTU Byg, grujo@byg.dtu.dk

Ingeniører med en ph.d.grad kommer hurtigt i job

”I år var der kun svag vind – og det er normalt ikke DTU’s vindbilers stærkeste side. Men da de samlede point var talt op, endte vores mekanisk drevne vindbil på en overraskende førsteplads – foran et felt af meget stærke konkurrenter,” sagde seniorforsker Mac Gaunaa, DTU Vindenergi, da hans hold af studerende vandt VM for modvindsdrevne biler 2015 i Holland.

Og halvdelen bliver ansat i den private sektor.

En undersøgelse, som analysevirksomheden Epinion netop har gennemført, viser, at en ’ingeniør’-ph.d. fra DTU giver hurtig adgang til et fagligt relevant job, og at ph.d.erne typisk arbejder med forskning. 96 procent af de adspurgte Hvordan sikrer vi, at der også i fremtiden uddannes de bedhavde job, da undersøgelsen blev ste it-ingeniører? Det skal et nyt samarbejde mellem nogle gennemført. Og hele 74 procent af Danmarks største it-virksomheder, IBM og KMD, og 500 havde allerede fundet job inden ingeniørstuderende på DTU sætte fokus på. Projektet afslutningen af deres ph.d.-forløb. hedder Oi-X (Open Innovation X) og vil give studerende At ph.d.-projekterne ofte er i overmulighed for f.eks. at udvikle apps, omsætte patenter ensstemmelse med erhvervslivets Vil du i kontakt med DTU-studerende?

Skriv et opslag på Wall of til produkter eller udvikle teknologier til at effektivisere behov kan ses af, at næsten halvdeOpportunities: produktionen i virksomhederne. Projektet er organiseret len af ph.d.erne er ansat i den private skylab.dtu.dk/woo som en konkurrence, der løber af stablen to gange om året. sektor. 78 procent arbejder med forskDe bedste idéer præmieres med både kontanter og stipendier, ning. Det er især de store virksomheder der kan hjælpe de studerende til at etablere startups inden for i Region Hovedstaden, der ansætter DTU’s it-faget. Projektet startede i efteråret 2015 og fortsætter i foråret, ph.d.er. Over halvdelen er ansat i organisatiohvor nye virksomheder er velkomne som deltagere. ner med flere end 5.000 ansatte.

Studerende skaber innovation i virksomheder

Kom i kontakt med os

De kan Martin Bendsøe, gdekan@adm.dtu.dk

www. o i- x . d t u . d k

Lo u is e S i m o n se n

DT U V i n d e n e rgi

40

P A R K I N S O N D E TE KTO R

BIOMECICIN

Meget tyder på, at en speciel søvnlidelse, der giver abnorme bevægelser under drømme­ søvnen, kan være et tidligt tegn på Parkinsons sygdom.

Ingeniører og læger er godt i gang med sammen at udvikle et værktøj baseret på en række elektrofysiologiske markører, som kan finde de fremtidige patienter. Og det vil åbne muligheder for at udvikle medicin, der kan stoppe nedbrydningsprocessen.

FORSKNING I FARVER Ma rian n e Vang Ry d e DT U E le ktro m .fl.

P

arkinsons er en sygdom med meget ubehagelige virkninger; den er desværre også uhelbredelig, og så er den tilmed snigende. Når patienten for alvor registrerer, at der er noget galt og går til lægen, har han eller hun allerede mistet en stor del af sine hjerneceller.

Derfor ville det være et kæmpe fremskridt, hvis man kunne finde tegn på sygdommen og sætte ind med hæmmende medicin meget tidligere, end man gør nu. Og her er Danmark langt fremme, blandt andet på grund af et frugtbart samarbejde mellem lektor Helge Bjarup Dissing Sørensen, der leder forskergruppen for Biomedicinsk Signal Processering på DTU Elektro, og professor, overlæge Poul Jennum

DY NAM O

43

12

15

DTU

41

Elektrisk signalbehandling I Danmark er der konstant 8-10.000 personer med Parkinsons sygdom og på verdensplan ca. 12 millioner.

Lektor Helge B. D. Sørensen og professor Poul Jennum har en række patenter inden for området automatiske metoder til analyse og fortolkning af hjernesygdomme, hvilket kan danne baggrund for senere kommerciel udnyttelse.

Lektor Helge B. D. Sørensen, DTU Elektro, modtog i starten af oktober årets AEG Elektronpris for sit banebrydende forskningsarbejde inden for det biomedicinske område med elektrisk signalbehandling.

H el g e B. D . Sø ren s en , DTU E l ek t ro , h b s @ e le k t ro . d t u . d k

fra Dansk Center for Søvnmedicin, Neurofysiologisk Klinik, på Rigshospitalet ​Glostrup.

Søvnstadierne er nøglen til diagnosen På Dansk Center for Søvnmedicin modtager man patienter med en lang række forskellige søvnforstyrrelser, hvoraf søvnapnø og dagtræthed er langt de hyppigste.

De undersøgelser, man foretager her, bygger på en metode, der går helt tilbage til 1920’erne, hvor man fandt ud af, at man ved at måle de elektriske impulser, blandt andet fra hjernen, kunne diagnosticere søvnsygdommene.

Signalerne siger nemlig noget om, hvilket af de fem bevidsthedsstadier, patienten befinder sig i; vågen, REM-(drømme-)søvn, non-REM 1, 2 eller 3. Målingerne blev i mange år skrevet ud på papir og analyseret manuelt, ved at lægerne for hver 30 sekunder besluttede, i hvilket af de fem stadier, patienten befandt sig. En sådan analyse af en hel nats måling tager fire til fem timer.

I 1980’erne begynder man at lægge målingerne ind på computer. Og det åbner mulighed for langt mere detaljerede analyser af søvnstadierne, der ikke er nær så klart afgrænsede, som de gamle analyser gav indtryk af. Og her kommer ingeniøren ind i billedet.

Helge Sørensen og hans forskergruppe i biomedicinsk signalprocessering udvikler algoritmer, der på få minutter kan analysere hjerne-, øjen- og muskelsignalerne og vise de forskellige søvnfaser og overgangene imellem dem.

Og hermed er grundlaget skabt for et nyt diagnosticeringsredskab, blandt andet til at finde Parkinsons sygdom 10-15 år før, man normalt opdager den.

Muskelbevægelser i drømmefasen Når man sover dybt og er i den såkaldte REM-fase, er man normalt paralyseret fra hjernestammen og ned, så man ikke reagerer uhensigtsmæssigt på drømmene, og hjernen får fuldstændig ro til at rydde op og rense ud. Men man antager, at

Ved at registrere hjernens elektro­ fysiologiske signaler i løbet af en nat kan man få et overblik over en persons søvnmønster. Farverne repræsenterer forskellige søvnfaser, og fordelingen af farverne kan pege på mulige sygdomme, blandt andet Parkinsons.

”PÅ DANSK CENTER FOR SØVNMEDICIN HAR VI SYV INGENIØRER TILKNYTTET, DER HAR STOR EKSPERTISE INDEN FOR SIGNALBEHANDLING, OG DET ER RET UNIKT. ” J U L I E C H R I S T E N S E N , P O S T D O C , R I G S H O S P I TA L E T G L O S T R U P

kontakterne mellem de forskellige søvnstadier kan være noget af det første, som ødelægges ved Parkinsons sygdom. Derfor er der stærke indicier for, at søvnsygdommen iRBD (idiopathic Rapid-eye-movement sleep Behavior Disorder) kan være et første tegn på den frygtede sygdom.

Det giver altså god mening at koble de to ting og ved hjælp af de nye signalbehandlingsteknikker udvikle en egentlig biomarkør for Parkinsons. Og gennem hvad de selv betegner som et frugtbart pingpong mellem Helge Sørensens ingeniørmæssige, matematiske og Poul Jennums lægelige, kliniske tilgang til emnet, er det også lykkedes at udvikle en algoritme, der kan estimere, om en iRBD-patient i virkeligheden lider af Parkinsons sygdom i en tidlig fase.

Algoritmen er patenteret, men da der kan gå 10-15 år, før de diagnosticerede patienter får de kendte symptomer på sygdommen, er det naturligvis nødvendigt at følge dem de næste år for at få den endelige vurdering af værktøjet, der helt konkret viser sig som farvebilleder af de målte personers søvnmønster. Forskere fra Lundbeck er tæt involveret i arbejdet, så de er klar til hurtigst muligt at sætte gang i udviklingen af medicin, som forhåbentlig kan dæmme op for sygdomsudviklingen.

42

PA RKI NSO N DE TE KTO R

B I O M EDI C I N

INGENIØRER VIDEREUDVIKLER LÆGERNES REDSKABER M a rian n e Vang Ry d e

S

øvn er oprydning eller storvask af hjernen - en effektiv måde at fjerne affaldsstoffer på. Når vi sover dybt, skal kroppen gerne være helt i ro og ikke reagere på hjernens signaler, men den sammenhæng fungerer ikke altid, som den skal. Nogle mennesker oplever endog så kraftige bevægelser under søvnen, at de er i fare for at brække arme og ben.

Disse patienter henvises typisk til undersøgelse på Dansk Center for Søvnmedicin. Her overnatter de med elektroder placeret forskellige steder på hovedet og kroppen og koblet til et apparat, der kan registrere de elektrofysiologiske signaler.

Næste morgen kan man så have et grafisk billede af søvnen, hvor farverne reflekterer de forskellige søvnstadier.

Billederne kan for eksempel se ud som figurerne på modstående side for henholdsvis en rask person, en patient med unormale bevægelser under drømmesøvnen (iRBD) og en patient med Parkinsons sygdom.

Man inddeler menneskers bevidsthedsstadier i fem; vågen, REM(drømme-)søvn, non-REM (N) 1, 2 eller 3. De fem stadier er markeret i den grafiske fremstilling under farvebillederne, som er resultatet af den hidtil brugte, manuelle evalueringsmetode, hvor lægen for hver 30 sekunder beslutter, hvilken søvnfase patienten er i. Som man kan se, er der i den raske

persons søvn stor overensstemmelse imellem den mørkeblå farve og de perioder, hvor der manuelt er registreret REM-søvn, ligesom den orange farve svarer til N3, og den grønne til N2.

De to evalueringsmetoder svarer altså godt til hinanden, der er bare flere nuancer med på de computergenererede billeder. En af de klare fordele ved den nye metode er netop, at den viser, at hjernen er i flere tilstandsformer på en gang. En rask person kan sagtens nå at være i flere tilstandsformer inden for en 30 sekunders-periode, og det ses tydeligt i starten af natten hos den raske person, at søvnfasen N3 (svarende til den orange farve) bygges langsomt op fremfor at indtræde abrupt som indikeret ved den traditionelle metode.

Men før lægerne kan forlade den gamle evalueringsmetode med abrupte 30 sekunders-perioder, skal der selvfølgelig skaffes solide beviser for, at farvebillederne faktisk er et validt værktøj til at diagnosticere blandt andet Parkinsons sygdom. Og den opgave er postdoc Julie Anja Engelhard Christensen i færd med at løse.

Hun startede som kandidatstuderende på DTU’s uddannelse Medicin og Teknologi og blev så grebet af arbejdet med hjernesignaler, at hun tog en ph.d. med lektor Helge Sørensen fra DTU Elektro og overlæge Poul Jennum fra Rigshospitalet Glostrup plus to forskere fra medicinalvirksomheden H. Lundbeck A/S som vejledere. Og nu er hun så ansat fuldtids i søvncenteret på Rigshospitalet Glostrup som postdoc. ”Den mest citerede model for søvnregulering er, at vi har to tænd/slukknapper: Enten er man vågen, eller også sover man, og søvnen kan være non-REM eller REM. Vågen og REM kan i princippet aldrig forekomme samtidig, for der går normalt halvanden time, fra man falder i søvn, til REM indtræder,” fortæller Julie Christensen. ”I REM-fasen er man normalt paralyseret fra hjernestammen og ned, så man ikke kan bevæge kroppen; REM-søvnen er nemlig det tidspunkt, hvor hjernen skal have fuldstændig ro til at rydde op og rense ud, og man skal helst ikke reagere fysisk på drømmene. Men den mekanisme er i stykker hos folk, der lider af iRBD, og det kan være et tidligt tegn på Parkinsons sygdom.” ”Vi ser derfor på et hav af disse farveplots for at finde frem til en markør,

”VI SER PÅ ET HAV AF DISSE FARVEPLOTS FOR AT FINDE FREM TIL EN MARKØR, DER KAN FANGE IRBD-PATIENTERNE.” J U L I E C H R I S T E N S E N , P O S T D O C , R I G S H O S P I TA L E T G L O S T R U P

DYN AMO

43

12

15

DT U

(a) Kontrol­ person Graferne reflekterer personens forskellige søvnstadier. Farvefordelingen viser her en regelmæssig fordeling af REM-søvn (mørkeblå) non-REM 3 (orange), non-REM 2 (grøn) og vågen (lyseblå).

(b) iRBD­ patient Denne person lider af uregelmæssige bevægelser under REM-søvnen (idiopatic Rapid-eyemovement sleep Behavior Disorder), og det afspejler sig i farvemønstret, hvor de mørkeblå felter ’forstyrres’ af andre farver.

(c) Parkinson­ patient Hos en person, hvis hjernestamme er i færd med at nedbrydes på grund af Parkinsons sygdom, er sammenblandingen af farver endnu mere tydelig. Den tydelige afgrænsning af vågen (lyseblå) og REM-søvn (mørkeblå) er ødelagt.

DATA-DRIVEN MODELING OF SLEEP EEG AND EOG REVEALS CHARACTERISTICS INDICATIVE OF PRE-PARKINSON'S AND PARKINSON'S DISEASE’

BY CHRISTENSEN JAE, ZOETMULDER M, KOCH H, FRANDSEN R, ARVASTSON L, CHRISTENSEN SR, JENNUM P, SORENSEN HBD.

43

der kan fange iRBD-patienterne, f.eks. svækkelse af orange dominans eller to farver der optræder sammen. Det er også lykkedes os at adskille en højrisikogruppe, en normalgruppe og folk med en anden lidelse end Parkinsons.

Men endnu har vi ikke fundet et 100 procent sikkert mønster, også fordi kontrolgruppen ikke er fuldstændig homogen. Og for at blive helt sikre skal vi selvfølgelig følge patienterne over længere tid.”

Det endelige mål er, at den automatiske detektering af søvnmønstre efterhånden vil kunne give lægerne et præcist billede af, hvilke dele af hjernen, der er ødelagt, og dermed sætte medicinalindustrien i stand til at arbejde målrettet på at udvikle medicin, der kan hæmme udviklingen eller i bedste fald stoppe den.

Internationalt samarbejde Søvncenteret på Glostrup undersøger ca. seks patienter om dagen, og der laves tilsvarende undersøgelser et par andre steder i Danmark. Datagrundlaget er dog ikke enormt i forhold til hele verdens befolkning, så det er meget vigtigt for forskerne at samarbejde med tilsvarende centre i Europa og USA. Helge Sørensen og Poul Jennum har således et permanent forskningssamarbejde med Stanford University, hvor det første og største søvncenter i verden befinder sig. Og hvert år er flere af deres ph.d.- og masterstuderende udstationeret hertil.

Julie Christensen har også tilbragt en del af sin studietid på Stanford, og hun fortæller: ”På Dansk Center for Søvnmedicin har vi i alt syv ingeniører tilknyttet, der har stor ekspertise inden for signalbehandling, og det er ret unikt. I det californiske søvncenter har de naturligvis et meget større datagrundlag, som vi kan drage nytte af. Men sammen med DTU Elektro udfylder vi også et udækket område hos dem, for de mangler mediko-ingeniører til netop den form for signalbehandling, som vi arbejder med her. I USA er standarderne lidt anderledes end vores, men det er kun godt, for vi skulle gerne nå frem til, at diagnosen er lige klar, hvad enten man bliver undersøgt i Danmark eller Californien.”

LÆS HELE HIS TOR IEN PÅ S I DE 24

Hvad er det?

Det er syntetisk, flydende metanol, der kan hældes direkte i tanken og erstatte benzin og diesel. Metanolen er fremstillet af overskudsstrøm fra vindmøller samt biogas fra landbrugets gylle og er dermed 100 procent bæredygtigt brændstof.

BAG S I DEN