2024

2023

2022

2021

2020

2019

2018

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

Portefølje Naturvitenskap og teknologi ikon

The research system

Portefølje Humaniora og samfunnsvitenskap ikon

Ground-breaking research

Portefølje Samisk ikon

Sámi society and culture

Portefølje Demokrati, styring og fornyelse ikon

Democracy and global development

Portefølje Velferd, kultur og samfunn ikon

Welfare, culture and society

Portefølje Helse ikon

Health

Portefølje Klima- og polarforskning ikon

Climate and environment

Portefølje Landbasert mat, miljø og bioressurser ikon

Land-based food, the environment and bioresources

Portefølje Energi, transport og lavutslipp ikon

Energy and transport

Portefølje Muliggjørende teknologier ikon

Enabling technologies

Portefølje Industri og tjenestenæringer ikon

Innovation

LTP Climate, environment and environmentally friendly energy

Climate and loss of natural diversity

Internationalization

Societal security and civil preparedness

Renewal in the public sector

Velferdstjenester

Frontpage Image

Marine icon

Petroleum og mineraler

LTP Hav ikon

Oceans and coastal areas

LTP2 Muliggjørende og industrielle teknologier ikon

Enabling and industrial technologies

Trust and community

Professional environment

High quality and accessibility

LTP Climate

Strengthened competitiveness and innovation capacity

LPT Health

 An innovative business community

LTP3 Helse

Portefolje Petroleum Ikon

Portefølje Hav ikon

Portefølje Utdanning og kompetanse ikon

Portefølje Global utvikling og internasjonale relasjoner ikon

Portefølje Livsvitenskap ikon

LTP2 Styrket konkurransekraft og innovasjonsevne ikon

LTP2 Utvikle fagmiljøer av fremragende kvalitet

LTP2 Samfunnssikkerhet og samhørighet ikon

LTP2 Fornyelse i offentlig sektor ikon

LTP2 Klima, miljø og miljøvennlig energi ikon

Forsidebilde optimalisert

project-bank-technical

Et innovativt næringsliv ikon

Muliggjørende teknologier bakgrunn

Marin bakgrunnsbilde

Marin ikon

Forsidebilde

Statistics

Prosjektbanken presenterer statistikk og informasjon om prosjekter med finansiering fra Forskningsrådet fra 2004. Statistikken er fordelt på blant annet tema, år, geografi og organisasjon. Prosjektbanken gir også detaljert informasjon om de enkelte prosjektene.

...or see the summary and other information about the projects you have selected

Portfolios

En god beskrivelse av denne siden for søkemotoroptimalisering

Forside

How the grants are distributed between organisations, counties, subject areas etc....

Here are some examples of searches you can perform in the Project Databank

All long term plan objectives

About Text Queries

No thematic area or topic related to the project

has received funding in the programme period

No popular science description is available

have received funding in the programme period

The project with project number {{project number}} was not found

Technical description

Woops, something went wrong. Please refresh the page. If the error persists, please contact us.

We could not find what you were looking for

See statistics related to this LTP objective

See projects related to this LTP objective

related to this LTP objective have received grants

has been granted to projects related to this LTP objective

has been granted to projects related to this portfolio

related to this portfolio have received grants

About Prosjektbanken

Kunnskapsdepartement

Teknologi

Ukjent Fylke

LTP3 Høy kvalitet og tilgjengelighet

LTP3 Fagmiljøer og talenter

LTP3 Rettede internasjonaliseringstiltak

Ukjent Sektor

Portefølje Forskningssystemet

Frittstående prosjekter

Koordinerings- og støtteaktivitet

Internasjonalisering

Renewable energy on the high seas – science-informed and indigenous knowledge-based recommendations for regulatory and governance challenges

The high seas are those marine areas under no State's jurisdiction. So far, all marine renewable energy (RE) activity is being conducted under State's jurisdiction. However, recent advances in technology are raising the prospect of carrying out RE activity on the high seas. Currently, only seabed mining activities in the Area have been regulated. The Area is the seabed and ocean floor beyond the limits of State's jurisdiction. From the legal viewpoint, the main gap is a lack of an international regulatory framework, informed by participatory mechanisms and supported by scientific evidence, for RE activities on the high seas, especially regarding their environmental and social impacts. 
The primary project objective (O) is to provide the scientific community and policymakers with science-informed and indigenous knowledge-based recommendations in support of the development of  RE regulation on the high seas. 
Two specific Os are set to complement the primary O, namely:
O1 To advance the use of systematic consultation processes that facilitates research at the crossroads of marine sciences and law. 
O2 To advance critical knowledge and understanding of environmental pressing issues comparable to the regulation of RE on the high seas, such as deep-sea mining in the Area.
A multistep innovative methodology will be adopted, by integrating marine scientific knowledge, consultative processes, and advanced critical research in the subject matter. A case study (interdisciplinary and participatory) involving marine scientists, indigenous and coastal communities and policy makers will be conducted onboard the Research Vessel KronPrins Haakon at the beginning of the project. The case study outcomes will be analysed through critical legal analysis to build a knowledge base for policy recommendations. 
The project will advance the PI’s career in an international research environment, allowing her to generate independent, high-quality, and reproducible results.




Optimization of Free Space Optical Communication Link based Drones for Search and Rescue Operations in the Arctic Region

The Arctic region is witnessing more frequent shipping accidents than ever which require accurate search and rescue operations. The existing communication systems use drones with radio frequency (RF) technology, which has limited bandwidth and cannot offer 4G/5G connectivity due to harsh weather constraints. It further limits the capacity of drones and affects the resolution of images and videos. The current research proposes to design free space optical communication (FSOC) link-based drones that can enhance connectivity between multiple drones and rescue ships as well as the capacity of drones to produce high resolution images and videos. The proposed FSOC-based drones can provide highspeed connectivity than the existing RF technology. The research will collect atmospheric turbulences data from the Arctic region and use it for designing the FSOC link. Furthermore, to enhance the capacity of FSOC-based drones, the research will design advanced multiplexing schemes (Mode Division Multiplexing and Orthogonal Code Division Multiple Access) and to ensure link stability, omnidirectional receiver will be designed. The research will further evaluate the performance of proposed FSOC link under the impact of various atmospheric turbulences. The expected outcomes of this research will lead to the optimisation of FSOC-based drones in expanding search areas and improving communication systems for SAR operations in the Arctic region.

Currently, 28.2% of the total EU-28 greenhouse gas emissions come from the power sector, a large contributor to greenhouse gas emissions. Consequently, the emphasis of the research in power generation has swung towards assessing highly efficient and greener power cycles. In this reference, the novel supercritical carbon dioxide Brayton cycle (sCO2-BC) is an ideal choice that outstrips other formally well-known power cycles (Brayton & Rankine cycles). In sCO2-BC, the role of the pre-cooler is critical. It serves as a sink to the power cycle and regulates the conditions at the compressor's inlet. The compressor's inlet temperature is intended to be maintained close to the critical temperature of carbon dioxide (CO2) to achieve greater cycle efficiencies. However, exceptionally higher values of the specific heat capacity of CO2 near its critical point (up to 40 times higher than water) require exceedingly high water flow rates on the cold side to achieve the desired exit temperatures of CO2. Consequently, the pre-cooler's pumping power requirements become high enough to deteriorate the cycle's performance. This problem can only be mitigated by exploring new channel geometries with enhanced thermohydraulic characteristics. Therefore, the proposed study plan to characterize the complex thermohydraulic characteristics in the pseudocritical region of CO2 using a multifaceted technique that includes, experimental, numerical, and machine learning techniques. The proposed work will provide a step forward to the success of sCO2-BC technologies that, in turn, will facilitate its integration with the green energy resources (generation-IV nuclear reactors and solar concentrated plants), helping to meet the EU's 2030 climate and energy framework goals of achieving at least 32% share for renewable energy.

Evaluation of thermohydraulic characteristic of printed circuit heat exchangers in pseudocritical region for supercritical CO2 cycle

Visste du at fremtiden for fornybar energi ligger i å utnytte kraften fra havvind til å produsere hydrogen, kjent som grønt hydrogen? Denne innovative tilnærmingen har stor potensial for å oppnå målet om en karbonnøytral fremtid. Imidlertid er det noen utfordringer som må overkommes på veien.
En slik utfordring innebærer bruken av sjeldne jordmaterialer (REE) i magnetene og katalysatorene som er nødvendige både for havvindturbiner og hydrogenproduksjon. Disse materialene er essensielle for effektiv drift av disse systemene. Imidlertid er det bekymringer knyttet til deres forsyning, da majoriteten av REE-produksjonen er konsentrert utenfor EU. Dette, kombinert med økende etterspørsel og geopolitiske spenninger, kan utgjøre en betydelig risiko for Europas forsyning av disse avgjørende materialene.
Som et oppmerksomhetspunkt er produksjonen av REEs assosiert med betydelige miljøpåvirkninger. For hver tonn med REE som produseres, genereres det anslagsvis 2 000 tonn med giftig avfall, inkludert radioaktivt avfall. Tydeligvis er det avgjørende å finne alternativer til REEs for bærekraftig produksjon av grønt hydrogen.
For å møte disse utfordringene har et konsortium av industrielle og forskningspartnere kommet sammen for å utvikle innovative løsninger gjennom INSPIRE-prosjektet. Blant målene til INSPIRE er å optimalisere designet av grønne hydrogenanlegg for å minimere bruken av REEs samtidig som effektivitet og levetid maksimeres. I tillegg har INSPIRE-prosjektet som mål å implementere kunstig intelligens (AI) teknologier for å optimalisere produksjonen av hydrogen fra havvindenergi. Videre vil INSPIRE levere veikart for reduksjon av REE og innovasjoner innen vind-hydrogen for interessenter og EU-politikere.
INSPIRE-prosjektet, ved å kombinere havvindenergi med hydrogenproduksjon, kan skape flerbruksstrukturer som ikke bare genererer ren energi, men også reduserer, resirkulerer og gjenbruker materialer, samtidig som de tåler ekstreme miljøforhold.

In the green hydrogen - the hydrogen from renewable energy such as offshore wind - the rare earth materials (REE) play an important role in the magnet and catalyst needed for both offshore wind and the hydrogen production, respectively. The high production concentration, a growing Chinese domestic market demand and an increased worldwide geopolitical political tensions can pose a high supply risk for Europe. REE production comes also with significant environmental impacts. Some estimations show that for every ton of REE, 2,000 tons of toxic waste, including radioactive waste, are produced . Therefore, as a key pathway for the EU’s net zero commitment, hydrogen produced by wind energy’s potential needs to be fully unlocked. This requires disruptive technologies to achieve this goal. INSPIRE is born in response to the priority area “Development of offshore marine multi-use infrastructures to support the blue economy” to combine marine renewable energy constructions with hydrogen production, to develop multi-use structures and materials to reduce, recycle, reuse and being resistance to extreme environmental conditions. To reach these goals we have set up a consortium of industrial and research partners to optimize green hydrogen system design methodology with minimum REE, to deliver a reference design of an optimized open access 25x15 MW floating wind-hydrogen with minimized REE and optimized lifetime, to implement AI-based wind-hydrogen production optimization and to establish a pathway towards implementation in policy and industrial standards. The core ambition of INSPIRE is to deliver innovative optimized design for REE reduction, and AI-based optimized operation for integrated hydrogen-wind system as well as road maps for EU policy makers.

SBEP - Innovative design and operation for REE reduction and optimized lifetime for next generation offshore wind-based hydrogen production

Det bygde miljøet krever en umiddelbar innføring av ombruksstrategier som adresserer ressursavfalls- og utslippsproblemet. Resirkulering og ombruk begrenses av mangel på prosedyrer for kvalitetsvurdering som reduserer risikoen for industrien. 
Derfor er det nødvendig med en resertifiseringsprosess basert på pålitelig, replikerbar og gjennomførbar tilstandsvurderingsmetodikk for gjenvunnet/innebygd tømmer.
Hovedmålene for prosjektet:
Identifisere settet med ikke-destruktive tester (NDT) som er best egnet for omfattende og effektiv tilstandsvurdering (dvs. tetthet, stivhet, styrke, brannmotstand, defekter, fuktighetsinnhold, fiberretning) i tre som er gjennomførbart for in-situ, samt laboratoriemiljø.
Utvikle prosedyrer for etterbehandling av data fra NDT-er for den høyeste informasjonsverdien og kombinert risiko-/pålitelighet-kvantifisering med en omfattende metadatamal for datalagre.
Testing av den utviklede metodikken på en reell case-studie for adaptiv gjenbruk av en fem-etasjes kontorbygning i tømmer. 
Etablering av sirkularitetskvantifisering basert på det reelle potensialet og LCA-prosedyre for langlivede tømmerprodukter, inkludert risikokvantifisering over flere ombruk og resirkulering/gjenvinning – tømmerkaskade.
Utvikle dokumentasjon og retningslinjer for resertifisering for gjenvunnet tømmer som grunnlag for europeisk standardisering.
Ombruk av eksisterende bygninger eller deres komponenter har i dag det høyeste potensialet for å redusere karbonutslipp fra byggeindustrien og begrense etterspørselen etter nye råvarer. Ti-ReX har som mål å forbedre byggebransjens bærekraft ved å muliggjøre utstrakt gjenbruk av bærende trekonstruksjoner - enten i den opprinnelige bygningen med samme eller endret konfigurasjon, eller i andre bygninger. Treelementer i bygninger kan ha flere formål; for eksempel bærende, stabilisering, brannspredningsforebygging, varme- og lydisolering og estetikk.

TiREX project answers to the Joint Call Forest Value 2, topic on 'Sustainable timber building systems'. Focus is put on enabling reuse and life extension of the timber structures by developing knowledge and tools for condition assessment of reclaimed timber. The main barrier to circular economy of timber industry addressed in TiReX is the organisation of timber strength grading and quality assessment of solid timber around the material raw production in the saw mill industry. TiREX is divided into 5 core work packages focused on laboratory testing (Spain), data processing (WUT), pilot project of adaptive reuse of timber (Norway), environmental analysis (Finland), and dissemination and communication (Latvia). Testing reclaimed timber from north, south and east Europe with non-destructive and destructive methods is the core TiREX activity and includes mechanical and thermal performance. Methods of data processing for replicability, accuracy, uniformity, future standardization, practicality and reliability of results in real settings will be developed and tested. Real timber building adaptive reuse project in Norway will provide field laboratory for verifying theoretical ideas and frameworks. Holistic environmental assessment methodology for circular wood industry will be theoretically developed and showcased on the pilot building. TiREX contributes to the call objectives of increased carbon sequestration, optimal carbon storage, circular use of wood, integration of cascading, as well as addresses circular and recycling wood principles, organisational structure and policies and regulation. TiReX project is focused on generating knowledge and procedures that offer huge potential for emission and waste reduction and thus require fast popularization and adoption within construction industry to be impactful. TiREX has strong transnational cooperation to prepare data sets that span wide range of parameters representative for Europe via sharing knowledge and laboratories.

ForestValue2 JC2023 - Smart condition assessment of Reclaimed Timber for eXtended service life of long-lived wood products

Morrow Batteries jobber for å bli verdensledende på produksjon av bærekraftige og kostnadseffektive batterier. I 2024 åpner Morrows første batterifabrikk for prismatiske battericeller i Arendal i Sør-Norge, og Morrow har som mål å produsere 42 GWh battericeller årlig fra 2028. Morrow sin generasjon 2 teknologi retter seg mot koboltfrie batterier basert på høy-spennings LNMO katoder. Denne unike cellekjemien er både mer bærekraftig og billigere enn eksisterende teknologier, i tillegg til at den høye spenningen gir høy energitetthet. Dagens batterielektrolytter er derimot utviklet for batterier med lavere spenning og må derfor tilpasses LNMO kjemien.

NORSE-HV prosjektet er et samarbeid mellom Morrow Batteries og Institutt for Energiteknologi (IFE). Prosjektet skal i hovedsak utvikle nye sammensetninger av batterielektrolytter som er stabile ved høyere spenninger og dermed kan benyttes i Morrows generasjon 2 battericeller. Et vellykket prosjekt vil muliggjøre industrialisering av koboltfrie Li-ion batterier basert på LNMO.

Lithium nickel manganese oxide (LNMO) is a high-voltage battery cathode material whose sustainability and low cost arises due to the elimination of cobalt and reduced use of nickel compared to many current cathode materials. The high voltage applied in LNMO cells can cause the electrolyte solution to break down, reducing the amount of energy the battery can store and shortening its useful lifetime. The NORSE-HV project aims to formulate and test new electrolyte solutions that are more stable towards high voltages, so that the cycle life of LNMO batteries can be extended. Morrow Batteries and the Institute for Energy Technology (IFE) will combine their years of experience in battery development and testing to identify new electrolytes for LNMO batteries. Novel electrolyte candidates will be assessed both chemically and electrochemically and battery cell testing will be carried out in various cell formats to ensure industrial feasibility. These innovative electrolytes will then be incorporated into LNMO prismatic cells, to be manufactured at Morrow’s factory in Arendal.

Novel Oxidation-Resistant Stable Electrolytes for High Voltage

Flytende hydrogen (LH2) er en energibærer som i fremtiden kan bli et lav-karbon alternativ til flytende naturgass (LNG) for global transport av energi. Et nytt tank konsept for storskala transport av flytende hydrogen ombord på skip har blitt utviklet av Moss Maritime i samarbeid med SINTEF Energy og SINTEF Industri. Hydrogenmarkedet er i rask utvikling og for å kunne tilby et kommersielt attraktivt konsept for storskala transport og lagring av flytende hydrogen er det ansett som nødvendig å bygge en prototyp  tank for å demonstrere teknologien og konseptet.

I dette prosjektet vil Moss Maritime, i samarbeid med SINTEF Energy, videreutvikle konseptet for lagring og transport av flytende hydrogen til å bli et fleksibelt konsept som også kan skaleres ned til medium og små tanker. Ambisjonen er å utvikle en prototyp tank som er designet for lagring av flytende hydrogen under atmosfærisk trykk, men som også tåler driftstrykk opp mot 8 bar. Dette gjøres for å kunne tilby et fleksibelt konsept som kan benyttes innenfor flere bruksområder, eksempelvis som en drivstoff-tank for skip med fremdriftssystem som bruker hydrogen som drivstoff.

Både tankstrukturen og isolasjonsmaterialer vil bli verifisert og analysert ved omfattende bruk av avanserte numeriske modeller og beregningsverktøy. Likevel vil det være et behov for å kunne demonstrere at teknologien fungerer som den skal ved å bygge en test tank. Derfor er en viktig del av prosjektet også å utvikle et testprogram og testprosedyrer som er tenkt brukt for å demonstrere teknologien i praksis. Det inneværende prosjektet omfatter ikke bygging og testing av prototype tanken, men det skal etableres et budsjett og planer for bygging, transport og testing av en slik tank, som da vil være basis for neste fase av prosjektet som vil ha fokus på bygging og testing av en hydrogentank.

Liquefied hydrogen (LH2) is a promising low-carbon alternative to liquefied natural gas (LNG) for global transport of energy with high energy density and a large degree of flexibility. Ship transport is necessary to realise large-scale LH2 value chains, but no full-scale LH2 carrier ships currently exist. 

Today, about 20% of the global LNG fleet relies on the spherical LNG tank concept from the Norwegian technology company Moss Maritime (MOSS). This tank design has an excellent track record of failure-free operation and has proven to maintain full integrity over their lifetime. MOSS seeks to adapt this concept to transport of LH2 and use its unique position in the LNG market to provide designs for large-scale LH2 carrier ships.

A novel tank concept for large-scale ship transport (~160,000 m3) has successfully been developed to TRL 4 by MOSS, SINTEF Energy Research and SINTEF Industry in the IPN project HyLaSST (RCN grant agreement no: 321591). The FLH2YT project will pave the way for a system prototype demonstration tank (TRL 6). Structural and thermal assessment of the demonstration tank will be conducted, along with the development of a testing scope for the demonstration tank. Preparations for construction of the demonstration tank, including detailed design documentation and cost analysis will be made. The demonstration-scale tank will be designed to hold up to 8 bar pressure and may form the basis for a new product: A flexible, multi-purpose, medium-scale LH2 storage solution.

Flexible Liquid HYdrogen Tank

Maritim- og offshoreindustrien har etterlyst en mer strukturert metode, som utnytter dagens teknologiske potensial, for å registrere og få tilgang til informasjon om fartøyets skrogtilstand. Utviklingen av en digital tvilling for vurdering av fartøyets skrogtilstand er et svar på dette som har flere fordeler.

Tidligere forskningsresultater har vist at droner tillater trygge,  automatiserte og fleksible fjerninspeksjoner. For å gi droneinspeksjoner en ekstra fordel, bør teknologi for å utføre droneinspeksjon mens fartøyet seiler, og muligheten til å automatisk gjøre tykkelsesmålinger, utvikles. Registrering av inspeksjonsdata fra droner til en digital tvilling er et naturlig neste steg. Gitt tilstrekkelig kvalitet på drone-innsamlede data, i tillegg til effektiv registrering av menneskelig innsamlede data, kan både menneskelige og dronebaserte inspeksjoner gi data til en digital tvilling og komplementere hverandre. Dette kan muliggjøre en mer effektiv overvåkning av skrogtilstand og redusere antall ganger mennesker utsettes for farene ved inspeksjon av trange/innestengte rom.

Ved å samle inn relevante skrogdata er det et potensial for å utnytte historisk informasjon fra en mengde fartøyer til å lage en statistisk modell for å forutsi skrogtilstanden. Dette kan tillate estimering av skrogets tilstand basert på operasjonelle forhold et fartøy har vært utsatt for. I kombinasjon med konstruksjonsmodeller kan dette også brukes til å automatisk lage skroginspeksjonsplaner som prioriterer områder med økt risiko for å ha feil.

Prosjektet ledes av DNV, et ledende klassifikasjonsselskap, i samarbeid med rederiene Altera Infrastructure og Klaveness, som er henholdsvis oljetanker- og lasteskipsoperatører i dette prosjektet, ScoutDI, en inspeksjonsdrone-leverandør, og NTNU gjennom Autonomous Robots Lab ved avdeling for kybernetikk.

The project will develop the concept of a digital twin of the hull condition for assessing the structural integrity and compliance of the physical hull. The digital twin is kept up to date with the physical hull over its lifetime by frequently collecting large amounts of data, in non-intrusive ways that do not interrupt business operations. This enables continuous monitoring and compliance assessment. Autonomous drones collect the data instead of humans to improve personnel safety. Automated damage detection and coating breakdown assessment assists the human expert, leading to improved quality of the structural integrity assessment. The project will enable digital twin-based surveys as industrial standard and realize economic and safety benefits as well as reducing environmental footprint due to reduced need for travels. 

The innovation will lead to improved quality and safety of vessel inspection services, in particular: 
1. Hull condition assessment and continuous compliance decision in a 3D digital twin, a multi-data digital representation of the physical hull based on data such as high-precision point clouds, videos, AIS and weather data. The digital twin also holds location-tagged thickness measurements, history of damages and repairs, and data of sister vessels. 
2. High coverage, high-quality, location-tagged data of the hull compartment, collected frequently by autonomous/automated drones with semantic knowledge of the physical structure. Automated data collection ensures standardized data which improves comparison with historical data. Drone-based collection during sailing or between discharge and loading of cargo causes minimal interruption of business operations. 
3. Automated damage detection in point clouds and videos, automated damage probability predictions based on data in the digital twin, and an automatically generated targeted inspection plan for the drones as well when physical inspections are deemed necessary.

Assessment of ship hull Integrity based on a Digital Twin

Inline measurement of PVT and thermophysical properties of drilling fluids

Med økende andel fornybar energi i samfunnet, øker behovet for teknologier for konvertering og lagring av energi. Energibærere som hydrogen får dermed økt interesse. Elektrokjemiske celler som produserer hydrogen ved elektrolyse har stort potensiale grunnet deres fleksibilitet og høye effektivitet, spesielt dersom de kan utnytte tilgjengelig kilder til restvarme. De såkalte protonisk keramiske elektrokjemiske cellene (PCEC) er blant de mest lovende på grunn av deres relativt lave driftstemperatur på 350-650°C.

Videre utvikling av PCEC-teknologi krever nye materialer med bedre egenskaper, spesielt for å øke reaksjonshastigheten ved oksygen/damp-elektroden. Imidlertid er det uklart hvilke egenskaper som bestemmer ytelsen til disse elektrodene. I dette prosjektet adresseres disse utfordringene med en kombinatorisk tilnærming som innebærer eksperimentelle målinger av et stort antall kjemiske sammensetninger av elektrodene. Hovedmålet med prosjektet er å etablere korrelasjoner og fundamentale sammenhenger mellom sentrale fysiske egenskaper ved elektrodematerialer og hvordan disse samlet bestemmer elektrokjemisk ytelse. Prosjektet vil dermed frembringe strategier for utvikling av nye elektrodematerialer med høy ytelse.

Den kombinatoriske tilnærmingen muliggjøres med en ny metode for deponering av tynnfilmer med gradienter i kjemisk sammensetning. Viktige egenskaper som elektronisk ledningsevne og kinetikk for reaksjonene ved oksygen/damp-elektroden kan dermed bestemmes for et betydelig antall kjemiske sammensetninger. En rekke strukturelle og kjemiske karakteriseringsmetoder vil også benyttes for å finne andre materialegenskaper som kan korrelere med elektrokjemisk ytelse.

Prosjektet vil ansette en doktorgradsstipendiat og en postdoktor, og arrangere en internasjonal vitenskapelig workshop i Oslo.

The project addresses with the materials science of protonic ceramic electrochemical cells, specifically the oxygen/steam electrodes that are often limited by the oxygen reduction/evolution reactions. Little is known about the detailed reaction mechanisms of positrodes and the rate determining steps of the electrochemical processes at the electrode surfaces and interface to the electrolyte. Another major challenge in the development and understanding of these electrodes is that their target property – electrochemical activity – represents a lumped parameter with contribution from several underlying physical properties of the electrode material and its surface. The project will apply combinatorial materials science to address the multiple and complex relationships between basic and electrochemical materials properties. This approach is made possible by combinatorial pulsed laser deposition (C-PLD), using segmented PLD targets, to prepare continuous compositional spread (CCS) thin films. Isotope exchange annealing followed by (time-of-flight) secondary ion mass spectroscopy (ToF-SIMS), combined with Fick’s laws of diffusion to access the central surface exchange coefficient and diffusion coefficients, is of particular importance. These measurements will be supported by a range of spatially resolved structural and chemical characterization methods. Synchrotron X-ray absorptions spectroscopy (XAS) will be used with focus on mapping the oxygen p-band center across CCS films, as a potentially important descriptor for the crucial oxygen evolution and reduction reactions. Moreover, full electrochemical characterization as a function of atmospheric conditions and anodic/cathodic bias will be performed on selected compositions. The role of bulk protonic transport through the electrodes will be clarified by fabrication of model electrodes with well-defined geometries and imaging of the active regions by ToF-SIMS after electrochemical operation in isotope mixtures.

Combinatorial Materials Science for Protonic Electrochemical Energy Conversion

Integrated Cooling and Heating Demand and Energy Consumption in Hospitals

Midlene fra ENERGIX-Stort program energi fordelt på år

Midlene fra ENERGIX-Stort program energi fordelt på fylker

Midlene fra ENERGIX-Stort program energi fordelt på fagområde

FoU - ansvarlig HVAC

Stadig skjerpede krav til redusert energibruk fremtvinger behovet for å videreutvikle og finne frem til nye og/eller endrede metoder for å planlegge og prosjektere tekniske anlegg mer optimalt. Viktige komponenter er økt bruk av varmepumpe og energilager / frikjøling. Videre er det særs viktig å kunne analysere og optimalisere ulike dimensjonerende temperaturer for de tekniske komponentene. Her er potensialet stort for ytterligere reduksjon av energibruk, og et av hovedtiltakene i prosjektet har vært utvikling av et simuleringsverktøy som effektivt kunne beregne gevinst og potensialer.
 
Målet med prosjektet har vært å effektivisere energibruk for energiintensive bygninger med tidsvarierende varme- og kjølebehov. Dette er løst gjennom utvikling av optimaliserte løsninger for integrerte varme- og kjølesystemer med bruk av bergvarmeanlegg og andre energilagringsløsninger for balansering av energibehov over tid. I dette prosjektet har det vært fokus på sykehusbygg og andre helserelaterte bygg. Årsaken til dette fokuset er at et sykehusbygg innehar de aller fleste typer tekniske installasjoner og varierende driftsforhold ? ofte 24/7 ? og at kunnskapen som frembringes derfor kan brukes for mange andre typer bygg senere.

Energipotensialet for prosjektet har vært 20-40% energireduksjon relatert til oppvarming og kjøling av sykehusbygg gjennom tilpasning til lokale forhold og optimalt samspill mellom ulike deler av energisystemet. 
 
Sentralt i denne sammenhengen har vært integrasjon av tekniske interne installasjoner og samspillet mellom følgende:

- temperaturnivå varm side,
- temperaturnivå kald side,
- utnyttelse av overskuddsvarme og
- temperaturnivå og konfigurasjon av brønnpark

i kombinasjon med energilagring. 

Innovasjonen i prosjektet har vært å skape et validert kostnadseffektivt simuleringsverktøy og beste-praksis løsninger for design og drift av integrerte varme- og kjølesystemer i sykehusbygg og andre helserelaterte bygg. Det utviklede simuleringsverktøyet har hatt som mål å ha spesiell fokus på å håndtere lokale forhold, inkludert energilagring i brønnparker med gitt geologi, samt ulike geografiske klimaforhold. 

I prosjektet er det utviklet flere simuleringsmodeller for termisk lagring av varme i bakken. Det er videre utviklet modeller for å utnytte avkastvarme fra ventilasjonsluft med regulering etter ønsket temperaturnivå opp fra borehullet.

Resultatene fra prosjektet er analysert ut fra total Seasonal Perfomance Factor (SPFtotal) som inkluderer tilført effekt til varmepumpe, spisslast, «gratis kjøling» ved varmepumpedrift, ren kjøling og fri kjøling.
 
Ved å optimalisere turtemperaturnivået på varmesiden med fokus på lav returtemperatur og høy temperatur på kjølesiden i kombinasjon med utnyttelse av borehullet til størst mulig grad av fri kjøling kan en øke SPFtotal fra rundt 2.5 til nær 3.5.

Simuleringsprogrammet kan videre benyttes til optimalisering av antall nødvendige borehull som funksjon av regulert temperaturnivå i bakken.

10 % av offentlig bygningsmasse er relatert til helsebygg.  Disse bygningene har ca. dobbel energibruk sammenlignet med andre bygninger og er dermed blant de høyeste energibrukerne innenfor bygningssektoren i Norge. Sykehus har typisk et årlig energibehov på 300-500 kWh/m2.
God design og ytelse på integrerte varme- og kjølesystemer fordrer godt samspill mellom komponenter i systemet; systemets ytelse er avhengig av alle komponenter og hvordan de er integrert.  Energisystemene i moderne bygg, og spesifikt i sykehusbygg, er så komplekse at det er behov for å simulere det komplette energisystemet for å finne gode total-løsninger. For å redusere energibehovet i sykehusbygg og andre helserelaterte bygg i tråd med målene i dette prosjektet er det behov for en modell av energisystemet som det er relativt enkelt å tilpasse til ulike bygg, klimatiske forhold og andre lokale forhold, og der det er mulig å utføre sensitivitetsanalyser og optimalisering. Dette vil gi spennende FoU-utfordringer da kriterier skal fastsettes og komponenter defineres teknisk gode og innovative løsninger som vil gi ønsket energireduksjon.
Hovedmålet for innovasjonsprosjektet er å skape en dokumenterbar 20-40% energireduksjon relatert til oppvarming og kjøling av sykehusbygg gjennom (1) å utvikle beste-praksis retningslinjer for design og drift av energisystemet i sykehusbygg for norske forhold og (2) å utvikle et verktøy som skal gjøre det effektivt å designe og drifte slike systemer i henhold til beste-praksis retningslinjene. 
Simuleringsmodellen (designverktøyet) vil være nyvinnende i sitt slag og det vil være både nasjonal og internasjonal interesse for resultatene. Retningslinjer og verktøy vil også ha direkte overføringsverdi til andre typer bygninger og vil ha betydelig merverdi til både byggherrer og rådgivende ingeniører / prosjekterende.

Integrerte varme- og kjølesystem for sykehusbygg med mål om minimal brutto energibruk

MICROCOMB is an ITN focusing on applications and fundamentals of microresonator frequency combs. 
KTH and my contribution to the ITN is: Microcomb generation with quadratic nonlinearities in high-confinement LiNbO3-on-insulator (LNOI) waveguides. I will investigate novel approaches to generate infrared frequency combs in integrated structures by means of engineered quadratic chi(2) nonlinearities (as opposed to conventional (chi(3))nonlinearities). The project aims at designing and implementing the first demonstration of integrated frequency comb generation based on chi(2) nonlinearities. The project therefor encompasses both theoretical and experimental components:
1) (Theory) Simulation of (optimization of coupling, Q-factors, dispersion engineering) integrated resonators and waveguides. Development of suitable models to study the nonlinear wave dynamics of LNOI resonator structures in chi(2) broadband downconversion regimes enabling frequency comb formation, frequency- and phase-locking, and soliton formation.
2) (Experimental) Fabrication of integrated structures on LNOI-platform and domain reversal (periodical poling) of LiNbO3. Combining LNOI chi(2) microcombs with on-chip electro-optic modulation.
3) (Experimental) Characterization of linear (loss, dispersion) and nonlinear (chi(2), chi(3), cascading, supercontinuum, soliton formation) behavior of LNOI integrated microcomb structures. Benchmarking our devices against chi(3) microcombs is also of interest.

0 projects

MSCA-TOPP-UT-Toppfinansiering av MSCA utgående kandidater

Microcomb generation with quadratic nonlinearities in high-confinement LiNbO3-on-insulator (LNOI) waveguides: topfinancing

Awarded: NOK 0.33 mill.

Project Period: 2020-2022

Location: Ukjent Fylke