Godt nyt for klimaet: Dansk-svensk forskningsanlæg vil være CO2-neutralt
Store forskningsanlæg som CERN bruger kæmpe mængder energi på at accelerere partikler op i høj fart. Nyt, stort dansk-svensk forskningsanlæg gør op med det høje energiforbrug og vil være klimaneutralt.

Forskningsanlægget ESS i Lund er i færd med at blive bygget og ventes færdigt i 2023. Planen er, at forskningsanlægget skal være klimaneutralt. (Foto: Lise Brix)

Det kræver ikke bare avanceret teknologi at accelerere partikler op til svimlende hastigheder og lave banebrydende eksperimenter.

Det kræver også store mængder strøm. Den berømte forskningsinstitution CERN i Schweiz bruger med egne ord så stor en mængde elektricitet hvert år, at det er »nok til at forsyne 300.000 hjem i Storbritannien i et år.«

Men står det til det dansk-svenske forskningsanlæg European Spallatian Source (ESS), skal den slags energiforbrug i forskningsverdenen være slut. Når ESS står færdigbygget i 2023, vil anlægget være klimaneutralt - frem for at udlede CO2, er ambitionen, at forskningsinstitutionen vil reducere lokalområdets CO2-udledning.

»Vores foreløbige tal tyder på, at vi samlet set kan bidrage med en reduktion i udledningen af CO2 med 33.000 tons om året,« siger Thomas Parker, som er leder af energi-afdelingen på European Spallatian Source (ESS) - et forskningsanlæg, som er ved at blive opført i Lund.

Sådan fungerer ESS's klimaindsats

ESS skal fungerer som et gigantisk mikroskop, og anlægget vil accelerere partikler op til hastigheder tæt på lysets hastighed (læs mere her).

Det lyder mystisk, at brugen af den slags højteknologi ikke udleder CO2, men derimod reducerer CO2-udledningen. Thomas Parker forklarer, at det kan lade sig gøre på grund af flere målrettede klimaindsatser:

  • Reduktion i energiforbrug: ESS har ved udviklingen af forskningsanlægget sørget for at bygge udstyret, så det forbruger mindst muligt strøm
     
  • Vedvarende energi: ESS vil udelukkende blive forsynet med strøm fra vedvarende energi – formentlig primært energi fra vindmøller.
     
  • Genbrug: Når eksperimenterne på ESS er i gang, skabes der varme. Denne varme vil blive genbrugt og ført ud i fjernevarmenetværket omkring den svenske by Lund. Varmen fra ESS-anlægget forventes at opvarme, hvad der svarer til 10.000 huse.

»Samlet set betyder det, at vi ikke udleder CO2, men reducerer CO2-udledningen. Det kan lade sig gøre, fordi vi kun bruger vedvarende energikilder til vores anlæg. Og den varme, vi får skabt, bliver sendt ud i det lokale fjernevarmeanlæg.«

»Derfor behøver man ikke at producere nær så meget varme andre steder, som man ellers ville. Vi har regnet ud, at det giver en signifikant positiv effekt på CO2-regnskabet,« forklarer Thomas Parker, som har samarbejdet med lokale energiselskaber i udarbejdelsen af CO2-regnskabet.

Har brugt superledende materialer

Fakta

European Spallatian Source (ESS) er et såkaldt neutronspredningsanlæg, som bruger neutroner til at undersøge materialer.

ESS er et fælles europæisk projekt med 17 partnerlande, men Sverige og Danmark er hovedinvestorer og værter for anlægget.

ESS placeres i Lund i Sverige og ventes færdigbygget i 2023.

CERN er et europæisk center for forskning i partikelfysik.

CERN ligger ved Geneve i Schweiz og blev grundlagt i 1954.

CERN i dag finansieret af 22 medlemslande, deriblandt Danmark.

Reduktionen i energiforbruget betyder ifølge Thomas Parker, at ESS kommer til at forbruge langt mindre strøm end tilsvarende forskningsanlæg andre steder i verden. Da de første analyser for ESS blev lavet i 2002, regnede man med, at forskningsanlæggets energiforbrug ville blive på over 600 gigawatt-timer (GWh) om året – kæmpestore mængder energi.

Men derefter gik forskerne målrettet i gang med at se på, hvordan de kunne reducere energiforbruget, og deres nytænkning betyder, at ESS nu forventer at kunne nå ned på et årligt energiforbrug på under 270 GWh.

»Reduktionen i vores energiforbrug skyldes primært, at partikelacceleratoren bliver bygget mere effektivt. Det er et stort fremskridt, og vi kan blandt andet gøre det, fordi vi bruger flere superledende materialer til acceleratoren,« fortæller Thomas Parker.

Ifølge Thomas Parker har klimaplanerne på ESS-anlægget også inspireret andre forskningsanlæg til at tænke i klimavenlige baner.

Forskningsanlæg samarbejder om miljøtiltag

Sammen med det store forskningsanlæg CERN i Schweiz har ESS arrangeret to workshops, hvor internationale forskningsinstitutioner har stukket hovederne sammen og nytænkt mulighederne for at lave klimavenlige forskningseksperimenter.

Efter den seneste workshop i 2013 har CERN eksempelvis indført, at beskrivelsen af ethvert nyt forskningsprojekt skal indeholde et afsnit om energiforbruget.

»Før i tiden var energiforbruget ikke højt prioriteret – der handlede det mest om, hvordan vi kunne bygge anlæggene bedst muligt. Nu handler det først og fremmest om sikkerhed, men energiforbruget er også blevet en vigtig parameter for ethvert nyt forskningsprojekt,« fortæller Frédérick Bordry, som er direktør for acceleratorer og teknologi ved CERN.

CERN bruger fire gange mere energi, end ESS kommer til

CERN bruger omkring 1.300 gigawatt-timers elektricitet om året – og den berømte partikelaccelerator Large Hadron Colllider står for en god portion af strømforbruget, når den skubber protoner op til hastigheder tæt på lysets hastighed.

CERN har blandt andet en berømt partikelaccelerator ved navn Large Hadron Collider (LHC) med en cirkulær tunnel på 27 kilometer (gul ring på billedet). Når LHC kører bruger den store mængder strøm. (Foto: CERN)

»CERN er en stor forbruger af energi, men samtidig udvikler vi teknologier, som kan føre til mere energieffektivitet andre steder. Men ligesom resten af samfundet er vi nødt til at adressere problemet med energiforbrug, og det har vi samarbejdet med ESS og ERF (sammenslutning for store forskningsfaciliteter i Europa, red.) om at gøre,« fortæller Frédérick Bordry, som er direktør for acceleratorer og teknologi ved CERN.

Negawatt er nøgleordet

På CERN går de klimavenlige tiltag især ud på at forbedre energi-effektiviteten for på den måde at nedbringe energiforbruget på sine store forskningsanlæg.

»For mig er det vigtigste at arbejde på effektiviteten af anlæggene. Nøgleordet er negawatt,« siger Frédérick Bordry.

Negawatt er en betegnelse for den mængde energi, som kan spares ved at bygge en accelerator, et køleskab eller et andet apparat, så det bruger mindre strøm.

Både Frédérick Bordry og Thomas Parker påpeger dog, at det er en balancegang at effektivisere forskningsanlæg: Nye banebrydende opdagelser i fysikkens verden kræver generelt endnu større – og dermed mere energiforbrugende – anlæg.

»Ethvert forskningsprojekt vil forbruge energi, og det er en bekymring for samfundet. Men et samfund uden forskning vil heller ikke få fremskridt. Så det er en balance mellem at frembringe ny viden og samtidig minimere energiforbruget,« siger Frédérick Bordry.

CERN, ESS og ERF (sammenslutning for store forskningsfaciliteter i Europa) arrangerer i oktober den tredje workshop om, hvordan større forskningsfaciliteter kan blive mere klimavenlige.

Hvad med den lunkne varme?

Forskningsanlægget ESS i Lund vil genbruge den varme, som skabes, når der laves storstilede eksperimenter.

Men en stor del af varmen er imidlertid ikke varm nok til at blive lukket ud i fjernvarmeanlæg.

Derfor arbejder forskerne på ESS i øjeblikket på at finde ud af, hvordan de kan få anvendt den lunkne del af deres spildvarme.

»Det meste af den varme, vi producerer, er omkring 40 grader varmt. Men det er for koldt til at blive sendt ud i fjernvarmesystemet – her skal der typisk bruges 80 grader. Vi kunne godt vælge at opvarme det yderligere med varmepumper, men problemet er, at pumperne bruger meget strøm. Så det virker mere attraktivt at finde nogen, som har brug for den lunkne varme,« fortæller Thomas Parker, som er leder af energi-afdelingen på European Spallatian Source (ESS)

I øjeblikket arbejder ESS på at sende den lunkne varme ud til enten drivhuse eller fiskefarme, og ifølge Thomas Parker ser det ud til at kunne lykkes.

»Vi har lavet en ’business case’, hvor det ser ud til at kunne være rentabelt. Og både fiskefarme og drivhus-anlæg har udtrykt interesse for at købe vores lunkne spildvarme,« fortæller Thomas Parker.

Videnskab.dk har også spurgt det store forskningsanlæg CERN i Schweiz, hvad der sker med spildvarmen fra CERNs anlæg.

»Der har før i tiden været flere forsøg på at bruge spildvarmen. Et eksempel var opvarmning af et drivhus, men det endte med ikke at være effektivt på grund af afstanden,« siger Frédérick Bordry, som er direktør for acceleratorer og teknologi ved CERN.

Han forklarer, at CERNs energiforbrug – og dermed også varmeproduktion - topper om sommeren, men problemet er, at om sommeren er det ikke nødvendigt med opvarmning af husene i området omkring CERN.

»I øjeblikket har vi en diskussion med varmeudbydere om at genbruge vores varme vand; eller rettere lunkne vand. Men det er ikke nemt, og effektiviteten skal evalueres grundigt - særligt for acceleratorer, som ikke kører hele tiden,« siger Frédérick Bordry.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.