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

Forskningssystemet

Portefølje Humaniora og samfunnsvitenskap ikon

Banebrytende forskning

Portefølje Samisk ikon

Samisk samfunn og kultur

Portefølje Demokrati, styring og fornyelse ikon

Demokrati og global utvikling

Portefølje Velferd, kultur og samfunn ikon

Velferd og utdanning

Portefølje Helse ikon

Helse

Portefølje Klima- og polarforskning ikon

Klima og miljø

Portefølje Landbasert mat, miljø og bioressurser ikon

Mat og bioressurser

Portefølje Energi, transport og lavutslipp ikon

Energi og transport

Portefølje Muliggjørende teknologier ikon

Muliggjørende teknologier

Portefølje Industri og tjenestenæringer ikon

Innovasjon

LTP2 Klima, miljø og miljøvennlig energi ikon

Klima, miljø og energi

LTP2 Samfunnssikkerhet og samhørighet ikon

Samfunnstryggleik og beredskap

LTP2 Fornyelse i offentlig sektor ikon

Velferdstjenester

Forsidebilde

Marin ikon

Petroleum og mineraler

LTP Hav ikon

Hav og kyst

LTP2 Muliggjørende og industrielle teknologier ikon

Mogleggjerande industrielle teknologiar

Tillit og fellesskap

LTP2 Utvikle fagmiljøer av fremragende kvalitet

Høg kvalitet og tilgjengeleg

LTP2 Styrket konkurransekraft og innovasjonsevne ikon

Sterkare konkurransekraft og innovasjonsevne

LTP3 Helse

Et innovativt næringsliv ikon

Styrket konkurransekraft og innovasjonsevne

Portefolje Petroleum Ikon

Portefølje Hav ikon

Portefølje Utdanning og kompetanse ikon

Portefølje Global utvikling og internasjonale relasjoner ikon

Portefølje Livsvitenskap ikon

Forsidebilde optimalisert

project-bank-technical

Muliggjørende teknologier bakgrunn

Marin bakgrunnsbilde

Statistikk

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.

...eller se sammendrag og annen informasjon om prosjektene i utvalget ditt

Alle porteføljestyrer

En god beskrivelse av denne siden for søkemotoroptimalisering

Forside

Hvordan tildelingene fordeler seg på institusjoner, fylker, fagområder o.l....

Her er noen eksempler på søk du kan gjøre i Prosjektbanken

Alle langtidsplanmål

Veiledning: Hvordan bruke Prosjektbanken.no

Om Fritekstsøk

Ingen populærvitenskapelig framstilling tilgjengelig


Prosjektet med prosjektnummer {{project number}} ble ikke funnet

Teknisk beskrivelse

Oisann, her gikk noe galt. Kan du prøve å laste siden på nytt?  Dersom feilen vedvarer, vennligst kontakt oss.         

Se statistikk relatert til dette langtidsplanmålet

Se prosjekter relatert til dette langtidsplanmålet

knyttet til dette LTP-målet har blitt tildelt penger

har blitt tildelt til prosjekter knyttet til dette LTP-målet

har blitt tildelt til prosjekter knyttet til denne porteføljen

knyttet til denne porteføljen har blitt tildelt penger

Om Prosjektbanken

Diverse

Finansdepartementet

Samfunnsvitenskap

Oslo

LTP3 Styrket konkurransekraft og innovasjonsevne

LTP3 Et kunnskapsintensivt næringsliv i hele landet

UoH-sektor

Instituttsektor

Næringsliv

Helseforetak

Offentlig sektor

Øvrige andre

Øvrige

Ukjent Sektor

Utlandet

ukjent

Portefølje Innovasjon

Forvaltning

Støtte fra andre enn Forskningsrådet

Politikk- og forvaltningsområder

Bransjer og næringer

From the SEA to the SOLution. An integrative assessment of marine pollution in a changing Arctic

Marine chemical pollution poses known threats to human health and to biodiversity, ecosystem and societal services. The Arctic is a major sink of global mercury (Hg) pollution. Arctic sediments, sea and glacial ice constitute vast Hg reservoirs. Recent studies raise concerns about their increasing role as local Hg sources. In a rapidly warming Arctic, the consequences of potentially increased environmental Hg on marine biota remain unknown. The objective of SEASOL is to identify the pathway(s) of Hg bioaccumulation in marine food webs of the High Arctic Kongsfjorden (Svalbard). This changing glacial fjord is recognised as a ‘natural laboratory’ of climate change in the Arctic. The fellow’s earlier research has shown the sole measurement of Hg levels as insufficient to connect biotic Hg dynamics to environmental change, whereas the analysis of Hg stable isotopes proved to be a promising tool for source discrimination and biotic transfer. SEASOL will build on the novel application of stable isotope analysis to identify the sources of Hg within the fjord system and the pathways to Hg accumulation within sentinel marine species. On the short-term, the study will provide fundamental knowledge to help understand how emerging sources of Hg from rapid environmental change will impact Arctic marine predators. On the long-term, SEASOL will contribute to the development of early-warning, adaptive management strategies, including modelling, for mitigating the cumulative impact of pollutants and climate change on Arctic marine species. This multidisciplinary approach and the central position of the host institution (Norwegian Polar Institute) in the field of Polar Research will equip the Fellow with a broad set of new skills and lay the foundation for building her specific niche as a future leader in marine pollution science.

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.

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

Sjøisen i Arktis har minket drastisk de siste tiårene, og Polhavet forventes å være isfritt om sommeren mot slutten av århundret. Denne nedgangen har utsatt store havområder for vind, noe som har resultert i at det oftere dannes store bølger i Polhavet. Disse bølgene kan forplante seg over flere titalls til hundrevis av kilometer i sjøisen, knekke den og akselerere smeltingen. Disse fysiske prosessene – bølger som knekker sjøis og effekten dette har på sjøissmelting og vekst – mangler i modellene vi bruker for å forutsi klimautviklingen. Dette bidrar til store usikkerheter i klimamodeller. Effekten av bølger på sjøisen er heller ikke tatt med i prognoser for havets og sjøisens forhold, som brukes av skip som opererer i islagte farvann. I ForWArd ønsker vi å vurdere bølgenes innvirkning på sjøisens utvikling i det stadig røffere Polhavet. I dette arbeidet brukes en svært avansert modell som inkluderer sjøis, hav, bølger og deres interaksjoner. Vi skal først vurdere hvor godt den representerer forholdene i Polhavet sammenlignet med de få tilgjengelige observasjonene. Vi vil så bruke modellen til å undersøke hvordan bølgehøyden og arealet av ødelagt sjøis har utviklet seg de siste tre tiårene. Deretter vil vi kombinere modellen vår med forholdene i det fremtidige Polhavet gitt av klimafremskrivninger, for å undersøke hvordan betydningen av interaksjoner mellom bølger og is vil utvikle seg ettersom sjøis avtar i det 21. århundre. Vår modells estimering av "bølgepåvirkningen" vil tillate polarvitenskapsmiljøet å vurdere hvor usikre deres klimaspådommer uten bølger er. Til syvende og sist vil våre modellresultater og utviklinger legge grunnlaget for å legge til bølgeeffekter i hav- og sjøisvarsler i Arktis. Dette vil gjøre varslene mer nøyaktige og bidra til sikkerheten for menneskelig aktivitet i denne regionen.

Arctic sea ice decline under climate change has allowed waves to form and grow more easily in the Arctic Ocean. These waves propagate into the sea ice over tens to hundreds of kilometres, fragmenting it into small floes. This area of broken ice, known as the Marginal Ice Zone (MIZ), is a highly complex region where many interactions occur between the ocean, sea ice, and atmosphere. The action of waves strongly affects these interactions, with rapid feedbacks on the sea ice. However, climate models do not account for these wave-ice interaction processes, which likely contributes to the strong biases in their estimation of modelled sea ice extent and volume and their inability to capture short-term sea ice extent variability. Given the lack of observations available, numerical models remain the best way to estimate how wave-ice interaction processes can impact Arctic sea ice, but most wave-ice coupled models are still prototypes. In ForWArd, we will use one of the most advanced of these models to assess this impact in the context of climate change. To this aim, we will use the latest observations to calibrate the modelled wave-affected area and produce a 30-year-long hindcast of the MIZ extent evolution to analyse how it responded to larger wave height, delayed refreezing, and thinner ice. Then, we will assess the relative importance of the wave-ice interactions suspected to affect sea ice in the MIZ using well-documented events. Finally, we will estimate how waves will contribute to sea ice extent and volume variability in the coming decades, as large areas of open water will remain open until late in the autumn. The flexibility of our setup will allow us to test the sensitivity of our results to model resolution and assumptions, giving invaluable insights into the biases induced by misrepresenting wave-ice interactions. ForWArd will also pave the way for the integration of wave effects in sea ice forecasts, a requirement for safer operations in ice-infested waters.

Forecasting Wave impact as Arctic sea ice declines

Sustainable cultivation of polychaetes as feed in aquaculture

Inline measurement of PVT and thermophysical properties of drilling fluids

I Norge har det vært en økende trend til å benytte regnbueørret (Oncorhynchus mykiss) i oppdrett på grunn av dens raske vekst og toleranse for et bredt spekter av miljøforhold. I dag utgjør regnbueørret 5 % av den årlige produksjon av laksefisk i Norge. Produksjonen har økt med 14 % det siste tiåret, dvs. fra 14453 til 85233 tonn, noe som gjør regnbueørret til den nest mest produserte arten etter atlantisk laks. Til tross for den store interessen er oppdrett av regnbueørret begrenset på grunn av ulike produksjonsutfordringer. Næringen er bl.a avhengig av sesongbasert rognproduksjon. En utfordring er redusert tilgang på rogn i perioden fra juni til oktober, hvilket resulterer i en 5-måneders periode uten tilgang på stor settefisk, fra mars til juni året etter. Videre er forståelsen av hvordan ulike miljøfaktorer initierer og påvirker utviklingen av sjøvannstoleranse dårlig dokumentert. Bl.a. er overføring til sjøvann basert på kroppsstørrelse i stedet for osmoregulatorisk kapasitet. Av den grunn kan settefisken møte ulike helse og velferds utfordringer etter overføring til sjøvann, noe som kan forklare økende dødelighet (rundt 10 %) og høy forekomst av taper fisk (rundt 10 %) i sjøanleggene. Denne utfordringen påfører oppdrettere betydelige økonomiske tap og representerer et velferdsproblem.
I Sande-prosjektet har vi som mål å utvikle nye produksjonsprotokoller for regnbueørret, fra rogn til stor settefisk, basert på optimalisert temperatur, lysrytme og vannkvalitet. En kritisk faktor i prosjektet vil være testing og validering av nye oppdrettsprosedyrer for å kontrollere fiskevekst og utviklingshastighet for å forlenge eller forkorte smoltproduksjonsperioden og tidspunkt for utsetting til sjø. I tillegg vil vi utvikle nye verktøy og analyser for å vurdere smoltkvalitet og tidspunkt for smoltvindu. Denne kunnskapen vil utgjøre en ny biologisk protokoll som tar sikte på å forbedre produksjonen av settefisk av regnbueørret, og som kan leveres til sjøanlegg hele året.

Idéen bak dette prosjektet er å utvikle en sesong uavhengig protokoll (Best Management Practice, BMP) for regnbueørret, fra befruktet rogn til leveringsklar smolt (settefisk), basert på optimalisert temperatur, lysrytme kontroll og styrt vannkvalitet (CO2 nivå), herunder kartlegge konsekvenser på fiskens ytelse, fysiologi, helse og produksjonstid. 
Prosjektet vil innbefatte tre feltforsøk som gjennomføres hos Sande Settefisk. I første forsøk vil effekt av temperatur på tilvekst, helse og kvalitetsutvikling hos regnbueørret i RAS bli kartlagt. Ett sentralt spørsmål vil være; Hvor mye kan vi endre produksjonstiden til ørret i settefiskfasen i vekstintervallet 20 til 400 gr gitt at snitt-temperaturen endres fra 12 til 8?C.  Dette spørsmålet er viktig da en forsinkelse kan benyttes til å dekke perioder hvor oppdretter står uten settefisk som følge av underskudd på egg om våren. Videre vil vi kartlegge hva som er optimalt lysregime under styrt smoltutvikling, herunder gir best smoltkvalitet. Avslutningsvis vil vi undersøke sammenheng mellom variasjon i vannkvalitet (CO2 nivå) på velferd, tilvekst, helse og kvalitet hos regnbueørret. En viktig del av utviklingsarbeidet vil være teste og validere en nyutviklet analyse for vurdering av smoltkvalitet hos regnbueørret (1. Innovasjon). Basert på positive funn og en integrert tolkning av samspillet mellom biologi, drift og vannmiljø, vil vi foreslå analysemetoder og strategier som bedrer fiskens kvalitet og tilvekstpotensial. Kunnskapen vil sammenfattes i en ny biologisk protokoll (BMP, 2. Innovasjon) for optimal sesonguavhengig produksjon av høykvalitets regnbueørret.  I sum vil prosjektet bidra til å sikre en jevn tilgang på settefisk som kan overføres til sjø hele året, og derav styrke oppdrett av regnbueørret i ett bærekraftig fremtidsrettet perspektiv.

Sesonguavhengig produksjon av regnbueørret

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

Trådløs kommunikasjonsrevolusjon i maritim industri

Scandinavian Reach Technologies leder et banebrytende prosjekt for trådløs kommunikasjon i stålkonstruksjoner, som skip. ScanReach fokuserer på å forbedre sitt produkt for trådløs tilkobling om bord (OWC) for å møte de økende kravene fra den maritime industrien, offshore og havvindindustrien, som raskt går over til digitale og IoT-baserte operasjoner for forbedret effektivitet, sikkerhet og motstandsdyktighet.

Innovativ teknologi: Teknologien er designet for å muliggjøre trådløs kommunikasjon i stål-dominerte miljøer, en kjent utfordring i den maritime sektoren. Denne teknologien baserer seg på lavenergi-radio meshnettverksnoder som muilggjør trådløs datatransport gjennom skip, og baner vei for diverse IoT-applikasjoner som sporing av personell og eiendeler, og integrering av miljøsensorer. Med en industri som beveger seg mot digitale tvillinger, maskinlæring og overvåking av energiforbruk i sanntid, utvikler selskapet neste generasjon av avanserte kommunikasjonsnoder. Disse nodene er ment å håndtere større mengder trådløse data, noe som gjør dem passende for de høyteknologiske kravene til moderne skipsfart.

Fordeler over tradisjonelle systemer: Denne innovasjonen skiller seg ut fra tradisjonelle trådløse løsninger som ofte sliter i tette stålrike skipmiljøer og bruk av kabler. Den fjerner behovet for omfattende og kostbar kabling, noe som fører til en forenklet infrastruktur, enklere installasjon og lavere vedlikeholdskostnader.

Fokus på forskning og utvikling: F&U-arbeidet er fokusert på å utvikle et effektivt og pålitelig trådløst system for maritime industrier. Dette inkluderer å identifisere brukbare frekvenser og protokoller for robust kommunikasjon i ståltunge miljøer, og designe kompakt, energieffektivt utstyr. Prosjektet innebærer en kombinasjon av litteraturgjennomgang, datamodellering, eksperimentell prototyping og felttesting.

This project strives to advance wireless communication in large steel structures, such as ships, improving our existing Onboard Wireless Connectivity (OWC) product. This enhancement will bolster Scandinavian Reach Technologies AS market presence and relevance in the competitive shipping industry. The primary need for this innovation arises from the maritime, offshore, and sea wind industries. These industries are transitioning towards digital and IoT-based operational models for efficiency, safety, and resilience. 

Scandinavian Reach Technologies is at the forefront of addressing this need. Its revolutionary technology enables efficient wireless communication within confined steel environments. It eliminates the need for costly and complex cabling based on an innovative, low-power radio mesh networking node that allows wireless data transport to the gateway/edge computer throughout the mesh network. This technology paves the way for various IoT applications, such as tracking personnel and assets, collecting environmental sensor readings, and integrating other third-party sensors.
 
While the company's current mesh nodes are designed for simple sensor data and limited data volumes, the emerging ambitions for Digital Twins, Machine Learning models, and Real-time Energy Consumption monitoring in the industry have created a demand for high-volume wireless data transport to an internet endpoint. To meet this demand, Scandinavian Reach Technologies AS is dedicated to developing next-generation communication nodes capable of handling large amounts of wireless data in complex steel environments to replace signal cabling entirely.

SteelWave High Volume Wireless Communication Platform for Steel Environments (HWC-SE)

Utslipp av miljøgifter i Arktis er lave, men høye konsentrasjoner av persistente organiske miljøgifter (POP) og kvikksølv (Hg) er registrert i arktiske sjøfugler i hekkesesongen. Miljøgifter transporteres over store avstander fra mer sørlige områder til Arktis med elver, hav- og luftstrømmer hvor de avsettes på havis og isbreer i arktiske habitater. Smelting av havis og isbreer har økt over tid med klimaendringer, som også frigjør miljøgifter i Arktis.
Sjøfugler er utsatt for miljøgifter i hekkesesongen i Arktis, med negative effekter på reproduksjon og atferd. Sjøfugler er også trekkende arter som overvintrer i sørlige havområder, hvor de blir mer utsatt for miljøgifter enn om sommeren. Langtidseffektene av både sommer- og vinterforurensning på sjøfuglenes overlevelse og reproduksjon er fortsatt lite studert. Vi tar sikte på å fylle dette kunnskapshullet for å bedre håndtere risikoen for langsiktige og akutte effekter av miljøgifter på sårbare arktiske fuglearter. Vårt arbeid vil være viktig for bevaring av sjøfugler.
Vi vil studere tre sjøfuglarter som hekker i Kongsfjorden på Svalbard, men lever av ulike typer byttedyr og overvintrer i ulike regioner som påvirker deres eksponering for miljøgifter. De tre studieartene er ærfugl (Somateria mollissima), tyvjo (Stercorarius parasiticus) og storjo (S. skua). Disse artene har vært overvåket for miljøgifter i 14-16 år i Kongsfjorden, og vi planlegger ytterligere feltarbeid. For analyser av miljøgifter vil vi samarbeide med eksperter fra laboratoriet LIENSs ved Universitetet i La Rochelle (Frankrike), ARCTOX-nettverket og NILU. Vinterområdene vil bli studert i samarbeid med SEATRACK-programmet. ACCUMULATION skal kombinere moderne verktøy innen sporing av fugletrekk, økotoksikologi (miljøgifter og økologi) og demografi (reproduksjon og overlevelse).

The Arctic has become a sink for pollutants like Persistent Organic Pollutants (POPs) and mercury (Hg), exacerbated by climate change. As POPs and Hg increase in individuals (i.e., bioaccumulation) and into marine food chains (i.e. biomagnification), top-predators like seabirds present some of the highest wildlife concentrations, making them particularly sensitive to the pollutants toxicity. The long-term effects of contaminants on Arctic seabird population dynamics are still scarcely explored but the few studies found that those pollutants had deleterious effects on adult survival or breeding success for the most contaminated species. However, those studied focused on breeding period contamination only, that just represent a part of their annual cycle. With this project, we aim to study the influence of seasonal (i.e., breeding and non-breeding period) and spatial variations in distribution and contamination by POPs and Hg on population dynamics of Arctic seabirds. More specifically, we will study the influence on the population survival of 1/ long-term contaminant exposure during breeding periods and the relationship with climate change, 2/ non-breeding distribution and long-term contaminant exposure. To do so, we will study common eiders (Somateria mollissima), Arctic- (Stercorarius parasiticus) and great skuas (S. skua) breeding sympatrically at Kongsfjorden (Svalbard), where they have been monitored for ~17 years. Ultimately, this research will be essential to better acknowledge the risk of long-term and acute contamination to pollutants on already sensitive Arctic seabird species. Dr Albert will 1/ lead two additional field seasons to collect blood and feathers samples, and deploy geotracking devices 2/ do the laboratory analyses and 3/ perform population dynamics analyses. We will work with an interdisciplinarity team to investigate for the first time spatial ecology, ecotoxicology, climate change and population dynamics.

Long-term effects of environmental changes on ArctiC seabirds: effeCts of seasonal distribUtion and contaMination on popULATION dynamics

Midlene fra NMP-1.04 Nano, Materials & Production Technologies fordelt på år

Midlene fra NMP-1.04 Nano, Materials & Production Technologies fordelt på fylker

Midlene fra NMP-1.04 Nano, Materials & Production Technologies fordelt på fagområde

Nanotherapeutics for antibiotic resistant emerging bacterial pathogens

Magnus Askeland:

Arbeidet har tatt forskningen et steg videre ved å kombinere disse tiltakene for å se på vekselvirkningene mellom marked og tariffer, og hvordan dette påvirker helheten, sier Sintef-forsker og stipendiat Magnus Askeland.

Ved å etablere slike mekanismer er det mulig å redusere kostnaden for alle som bruker strøm ved at det i større grad lønner seg for alle de involverte å handle i tråd med det beste for hele området, noe som gjør at de fleksible ressursene som finnes der kan driftes på en bedre måte.

Vi har identifisert samfunnsøkonomiske gevinster knyttet til handelsmekanismer i kombinasjon med effektbaserte tariffer, gjennom at man kan få en bedre utnyttelse av lokale ressurser og redusert behov for oppgradering av kraftnettet, forklarer Askeland.

Per Aaslid: 

Arbeidet har vist viktigheten av å ta detaljerte begrensninger og egenskaper i teknologier som vind, sol og batterier med i systemdriften. Først da vil man få resulater som gir kundskap om hvordan lokale kraftystem kan driftes og hvordan prisdannelsen i systemer med mye fornybar kraft produksjon vil foregå. 

Resultatene av arbeidet viser viktigheten av å inkludere usikkerhet i kortsiktig driftsplanlegging av lokale kraftsystem, samt å ta hensyn til degenereringsprosessene i batterier for å utnytte lokale batteri best mulig.

Stipendiatstillinger til SINTEF Energi (2017-2020)

Frekvensreguleringsmekanismene i tradisjonelle kraftsystemer er basert på de elektromekaniske karakteristikkene og den roterende svingmassen til synkronmaskinene i konvensjonelle kraftstasjoner. Etter hvert som fornybar energiproduksjon basert på solceller eller vindturbiner med kraftelektroniske energiomformere blir mer utbredt, vil færre kraftverk med synkronmaskiner holdes i drift. Dette vil medføre at den totale svingmassen i kraftsystemet vil reduseres, som videre kan føre til utfordringer med å opprettholde god frekvensregulering og tilstrekkelige stabilitetsmarginer. 

I det nordiske kraftnettet vil utfordrende driftssituasjoner kunne oppstå ved høy import og lav last i systemet. I slike situasjoner vil de fleste generatorene i magasin-baserte vannkraftverk stanses, og den ekvivalente svingmassen i systemet blir lav. Samtidig kan høyspente likestrømforbindelser (HVDC systemer) bidra til å unngå problemer med lav ekvivalent svingmasse, hvis kraftelektronikkomformerne i slike systemer kan reguleres til å bidra med virtuell svingmasse. Dette kan oppnås ved å la reguleringssystemet i omformerstasjonene emulere svingmassen og de generelle reguleringskarakteristikkene til en synkronmaskin. 

Hensikten med dette prosjektet har vært å utvikle metoder for å utnytte HVDC forbindelser til å støtte kraftsystemet i perioder med lav ekvivalent svingmasse fra synkrongeneratorer. For å oppnå dette, har prosjektet omfattet tre tekniske hovedaktiviteter:  

i) Med utgangspunkt i utfordringer relatert til kraftsystemdrift, har prosjektet arbeided med å utvikle metoder for å identifisere hvor i kraftsystemet det vil være viktigst å kunne bruke kraftelektronikkomformere til å støtte frekvensreguleringen og hvordan slik støtte kan gis på best mulig måte. Prosjektet har også finansiert et PhD-stipend ved KU Leuven i Belgia, som har vært fokusert mot tekno-økonomiske anlayser og utvikling av metoder for å identifisere verdien av virtuell svingmasse som en av flere mulig tilleggstjenester fra HVDC omformere. 

ii) Den andre hovedaktiviteten i prosjektet har vært orientert mot utvikling, analyse og sammenligning av ulike reguleringsstrategier for å bidra med virtuell svingmasse fra HVDC systemer. Analyser gjennomført i prosjektet har bidratt til å identifisere forskjeller i stabilitetskarakteritikker mellom ulike reguleringsstrategier, men har også demonstrert at alle de studerte reguleringsstrategiene kan tilpasses til å gi tilnærmet lik respons når de bidrar med virtuell svingmasse i et isolert kraftsystem der en kraftelektronikkomformer kan ha betydelig innvirkning på frekvenstransientene. Prosjektet har også bidratt til utvikling av metoder for å analysere og implementere reguleringsstrategier med virtuell svingmasse under ubalanserte nettspenninger og alvorlige feilsituasjoner. I tilknytning til aktivitetene omkring design av reguleringsstrategier har prosjektet også finansiert et PhD-stipend ved CentraleLille i Frankrike. Tema for PhD-studiet har vært utvikling av reguleringsstrategier og beskyttelsesmekanismer for HVDC omformere som kan etablere et lokalt nett i øydrift (dvs. som en "grid-forming" enhet), med eller uten funksjonalitet for å bidra med virtuell svingmasse. 

iii) Den tredje hovedaktiviteten i prosjektet har vært relatert til analyse av hvordan virtuell svingmasse og/eller "grid-forming" funksjonalitet fra HVDC omformere kan påvirke dynamikken og stabiliteten i kraftsystemet. Ved SINTEF har denne aktiviteten hovedakelig vært rettet mot utvikling av metoder for tilstandsroms-analyse av stabilitet i moderne kraftsystemer. Dette har omfattet utvikling av metoder for å utnytte detaljerte modeller av reguleringsstrategiene som studeres for å bidra med virtuell svingmasse i egenverdi-basert analyse av småsignal-stabilitet i kraftsystemer. Prosjektet har også finansiert et postdoktor-stipend ved NTNU, som har bidratt til å utvikle nye numeriske metoder for simulering og analyse av kraftsystemstabilitet.  

Som en del av prosjektet har det blitt gjennomført småskala laboratorieeksperimenter både ved SINTEF/NTNU og CentraleLille for å støtte forskningsaktivitetene relatert til design av reguleringssystemer for HVDC omformere og analyse av kraftsystemdynamikk. Flere ulike reguleringsstrategier har allerede blitt testet med skalerte modeller av HVDC omformere for å verifisere respons under både normale driftssituasjoner og under kraftsystemfeil og andre alvorlige transiente forstyrrelser. For å evaluere virkningen av virtuell svingmasse i et større kraftsystem har det blitt gjennomført Power-Hardware-in-the-Loop (P-HiL) testing som har inkludert sanntids-simulering av en forenklet modell for det Nordiske kraftsystemet.

Future power systems are facing new challenges when traditional thermal generation units are replaced by renewable energy sources with power electronic grid interfaces. In central Europe, an increasing share of wind and PV generation is leading to periods with few synchronous generators in operation, and the resulting low equivalent rotating inertia in the grid can introduce stability problems. Scenarios with low inertia, leading to challenges with frequency control and grid stability, are already requiring attention in the transmission networks in UK and Ireland. In the Nordic countries of Europe, low equivalent inertia is expected to produce potential issues within 2025.
Different control schemes have been proposed for providing virtual inertia from power electronic converters distributed generation and other low voltage applications. Especially HVDC converters may represent an effective solution for alleviating issues caused by decreasing rotating inertia due to the significant installed power rating. However, identification of the most suitable implementation methods for HVDC converters with different topologies is still an open issue. 
This project will develop methods for assessing the value of and the requirements for inertia emulation from HVDC transmission schemes. Furthermore, control strategies suitable for inertia emulation by HVDC converter stations with different power converter topologies will be developed, and their performance and stability characteristics will be analysed. Detailed models of HVDC transmission schemes with inertia emulation capability will also be developed for analysing the influence on the stability of large-scale power systems. The methods and techniques resulting from the research activities within the project will support the development of "smarter transmission systems" in a future context with limited physical inertia from traditional generation plants.

HVDC inertia provision

ABB ELDS i Skien produserer 12 - 40.5 kV kompakte, gassisolerte bryteranlegg for verdensmarkedet. Svovel-hexafluoride (SF6) gass brukes som medium for elektrisk isolasjon og strømbryting. SF6 er imidlertid en sterk drivhusgass og det er derfor forventet restriksjoner på fremtidig bruk. 
I tillegg til å bryte strøm, må elektriske brytere også være i stand til å lukke på full kortslutningsstrøm uten å bli skadet. Når en slik bryter lukkes, vil full kortslutningsstrøm (ti-talls kilo ampere) strømme over kontaktgapet med full spenning og en lysbue med høy energi vil brenne i kontaktåpningen. Uten de svært gode termiske- og isolerende egenskapene til SF6, øker energien til denne lysbuen og kontaktene risikerer å sveise sammen slik at de ikke kan åpnes igjen.
Tidligere og pågående forskning støttet av ABB og Norges Forskningsråd har adressert elektrisk isolasjonsevne, strømbryting og termiske egenskaper til luft og luftblandinger som alternativer til SF6. Nå må vi starte FoU arbeid for å addressere innkobling på kortslutningsstrømmer i de samme gassene. Dette vil muliggjøre et komplett alternativ til den eksisterende SF6-baserte produktlinjen av mellomspennings koblingsanlegg. 
PhD-studenten Philipp Jabs jobbet i overkant av ett år ved NTNU. Ulike metoder for å sikre kommutering av lysbuestrømmen til høystrømstransformatoren har blitt analysert og fordelene ved å bruke ulike halvledere og mekaniske brytere har blitt undersøkt. En syntetisk test krets basert på halvledere i stedet for et gnistgap er foreslått og presentert i en artikkel på en IEEE konferanse.
Den foreslåtte syntetiske kretsen har blitt testet i kortslutningsstrømslaboratoriet ved NTNU. PhD arbeidet har blitt støttet av forskere ved SINTEF. PhD studenten Philipp Jabs sluttet i prosjektet i Oktober 2018.  En ny PhD-student, Naghme Dorraki, begynte februar 2019 og vil fortsette prosjektet i henhold til planen. 

Den phd-kandidaten jobbet i hovedsak eksperimentelt, og har utført innkoblingsforsøk under kortslutning for en typisk mellomspenningsbrytergeometri. Målet er å forstå hvordan designparametere påvirker aldring av kontaktene ved lysbue og etter metallisk kontakt. Særlig lysbuen og kontakthastighetens effekt av kontakterosjon har vært viktig, og spektroskopimålinger er utført for å komplimentere spenning- og strømmålinger. Mer enn 250 forsøk er utført for å vurdere de ulike designparameterne.
Doktorarbeidet har så langt resultert i to journalartikler og ett konferanseartikkel. I tillegg er to journalartikler til sendt inn for vurdering. I tillegg har totalt fire masterstudenter jobbet og levert masteroppgave på prosjektet.
SINTEF har gjennomført eksperimentelle forsøksserier (med parallelle simuleringer) på AC spenningsholdfasthet i luft og AirPlus på mer produktlignende design (pufferdesign og knivbryter for jording) for å prøve å forstå hvordan designdetaljer påvirker fortenning i de forskjellige gassene. I løpet av prosjektet har en ny testrigg for innkoblingsforsøk under kortslutningsstrømmer blitt designet og bygget i tilknytning NTNUs høystrøm-/bryterlab. Riggen inkluderer måleutstyr for å undersøke kommutering av strøm fra lysbue- til hovedkontakter, samt måling av små spenningsfall over kontaktene etter innkobling. Både ABBs pufferbryter og den roterende jordingskontakten har blitt testet i dette oppsettet, i tillegg til PhD-kandidatens eksperimenter.
De siste årene har SINTEF i hovedsak jobbet med kontakterosjonsproblemer knyttet til jordingsbryteren, ved flere testkampanjer på innkobling av feilstrøm. Dette har vært for å bistå ABB i sin produktutvikling, slik at de nye SF6-frie bryterne kan bestå typetestene.
ABB EPDS har utført flere utviklingstester for å utforske egnede geometrier for brytere med høy innkoblingsevne og et nytt produkt er under utvikling. Den første runden med typetesting er kjørt, og resultatene har vært akseptable. Ytterligere forbedringer ble gjort for å øke nivået til 62,5 kA - endringer som senere ble sertifisert og innført. ABB har lansert to nye eco-vennlige lastbrytere i desember 2020 - en for 12kV og en for 24kV.

Prosjektet er et samarbeid mellom ABB ELDS i Skien, SINTEF og NTNU.

ABB EPMV in Skien manufactures 12 - 40.5 kV compact, gas insulated switchgears for the world market. Sulphur hexafluoride (SF6) gas is used as the electrical insulation- and current interruption medium. However, since SF6 is an extremely strong "greenhouse gas", restrictions on its use are anticipated. 

Short-circuit current making is the ability of an electrical switch to close upon the full rated short-circuit current of the switch without being damaged. During such a closing operation, the full current (~tens of kilo amperes) will start to flow at the full rated voltage and a high energy arc will burn across the contact gap. Without the excellent thermal- and insulating properties of SF6, the energy generated by this arc is increased and the contact may fail to re-open because the contact members are welded together. 

Previous and ongoing research funded by ABB and the Norwegian Research Council have addressed dielectric insulation, load current interruption and thermal performance for air and air mixtures as alternatives to SF6. Now, we need to initiate R&D work on short-circuit current making in the same gases in order to facilitate a complete alternative to the existing SF6 based MV switchgear product line.

The project is a collaboration between ABB EPMV in Skien, SINTEF and NTNU.

Short-circuit Current Making in Medium Voltage Switches with Environmentally Friendly Gas

Fremtidens fjernvarme- og kjølesystemer vil baseres på fornybar energi fra sol, spillvarme og geotermisk energi. Dette vil innebære at mange forskjellige systemer kan bli tilgjengelige for å levere varme til det sentrale systemet. Et slikt system kalles distribuert siden det ikke er én felles sentral, og heller ikke en felles eier. I denne nye situasjonen vil en bygning være i stand til å opptre som både bruker og leverandører på en og samme tid, eller såkalt «prosumer». Nåværende teoretiske bakgrunner og metoder for energisystemer er basert på antakelsen om sentralisering av kildene. De gjeldende teorier tar ikke høyde for toveisstrømmer og integrert styring mellom sentraliserte og distribuerte systemer. I tillegg er det slik at i et vannbasert energisystem har sentralen et naturlig monopol. Derfor er det enda mer vanskelig å integrere disse nye distribuerte kildene i systemet. Derfor var målet med dette prosjektet å utvikle modeller for å forklare grensesnitt mellom energiforsyning og behov i et fjernvarmesystem som integrerer distribuerte kilder.
Forbedring i grensesnittene vil muliggjøre enkel kontroll og integrasjon av fornybare energikilder og spillvarme inn i fremtidens energisystemer. Begrepet forbedret grensesnitt kan forklares via «harde» og «myke» problemstillinger som dekker følgende:
-«Harde» problemstillinger er relaterte til nettstrukturer for fjernvarme, tekniske krav til abonnentsentraler og bygninger, og tilkoblingsprinsipper for desentraliserte energikilder.
-«Myke» problemstillinger er relaterte til teknisk og økonomisk modellering av distribusjonssystemet, optimalisering mellom forsyning og behov, nye og integrerte styringskonsepter, utfordringer ved endring fra eksisterende fjernvarmenett til lavtemperaturnett, og nye pris- og forretningsmodeller.
Tre ulike metoder har vært benyttet for modellering av fjernvarmenett: 1) lineær tilnærming, 2) metodikk basert på momentum og energilikninger og 3) dynamiske modeller i Modelica. Den første metoden har vært brukt på et syntetisk nett for vareforsyning til lavenergi-bygninger. Den andre og den tredje metoden var brukt for å modellere fjernvarmenett på Gløshaugen campus ved NTNU i Trondheim. Analyse av de distribuerte varmekildene fokuserer på bedre utnyttelse av lokalt tilgjengelige varmekilder, ved å implementere kort- og langtids termiske lagring.
Resultatene tyder på at minskning av returtemperaturen er kritisk viktig på veien til å inkludere mer fornybare energikilder. Resultatene av temperaturreguleringsstrategier for bygningsvarmesystem indikerer at det er stort potensiale for bedre styring av bygningstemperaturen. Innenfor dette prosjektet ble modellprediktiv styring (MPC) vurdert for systemstyringen på bygningsnivå og på fjernvarmenivå. MPC er en avansert kontrollmetode som brukes til å kontrollere en prosess mens den tilfredsstiller et sett med begrensninger.
I løpet av prosjektet er det utført omfattende analyser for å undersøke hvordan spillvarme fra distribuerte kilder kan brukes. Analysen av trykk- og temperaturnivå viser at koblingsprinsippet av de distribuerte kildene kan ha stor påvirkning på mengden av nyttig spillvarme. Eksempelvis vil koblingsprinsippet for spillvarme fra et datasenter til returledningen indusere høyere varmetap og høyere returtemperatur. I analysen kom vi frem til at å koble spillvarmen til turledning er en bedre løsning, fordi det hjalp til med å unngå større trykkdifferanser i systemet. Videre viste den dynamiske analysen av fjernvarmesystemet at kort- og langtidslagring kan bidra til bedre utnyttelse av spillvarmen og redusere unødvendige høye topper. Likevel, når man tar hensyn til investering, ser vi at den beste måten å utnytte spillvarmen på er med kortvarige termisk lagring.
Innenfor dette prosjektet ble et lite fjernvarmenett ved NTNU universitetscampus analysert. Datasenter som såkalt prosumer ble observert, fordi senteret både bruker og leverer varme på en og samme tid. Resultatene viser at et datasenter kan være en pålitelig varmeleverandør. Bruk av en kortsiktig termisk lagring som varmtvannstank kan bidra til å forbedre både økonomiske og energiytelser for slike systemer. Prismodeller i fjernvarme vil alltid påvirke beslutningen om størrelsen på det kortsiktige varmtvannstanken. Til slutt, uavhengig av prisene, er det verdt å utnytte den kortsiktige vannlagringen daglig.
Til slutt ble det utviklet MPC-kontrollere for å optimalisere bygningskontroll og for hele fjernvarmenettet ved NTNU campus. Resultatene viste at introduksjonen av feilmodellen for MPC var i stand til å adressere usikkerheten i værmeldingsprognoser og dermed oppnå nesten hele det teoretiske potensialet til MPC når det gjelder oppvarmingskostnadsbesparelser og innetemperaturkontroll. Til slutt, da MPC ble benyttet for hele fjernvarmenettet, gjorde MPC en optimalisert avveining mellom varme- og elektrisitetsbruken for å oppnå den beste økonomiske ytelsen til varmeforbrukeren.

Use of renewable energies and waste energy is highly necessary and required by national and international regulations. Future district heating and cooling systems will be based on completely renewable energies from solar, waste heat, and geothermal energy. This will imply that many distributed systems have to be available to deliver their heat to the central system. In this new situation, a building will be able to be user and supplier at the same time. Current theoretical background and methods for the energy system analysis are based on the centralized assumption that there are lots of demands but only one supply to fulfill all the demands. The current theories do not consider bidirectional flows and integrated management between centralized and distributed supply and demand. In addition, in a water-based energy system, there is a natural monopoly of the main system. Therefore, it is even more difficult for these new distributed sources to be integrated to the system. One of the main reasons why this research topic is still new and not well developed is that income and cost models for sharing the benefit of energy efficiency at supply and demand side are not common and do not support fully environmental friendliness that is an ultimate goal. Therefore, the aim of this project is to develop models to explain interfaces between the energy supply and demand in a district heating integrating distributed sources. To develop fundamental models for this problem, the scientific methods combining physical models, modeling, building energy simulations, measurements, statistical methods, process simulation, optimization, and control theory will be implemented. Current design, control, energy planning methods, and fundamental background have not been treated this new situation with the distributed heat sources. Hence consultants, building operators, property owners, district heating companies, and energy planners have a huge knowledge need.

Understanding behaviour of District heating systems Integrating Distributed sources

Den nåværende elektrisitetsinfrastrukturen i Norge mangler mekanismer for å håndtere mengde og konsentrert energibehov primært grunnetladekrav for elektriske biler. Datadrevne desentraliserte energisystemer kan løse dette gapet gjennom en forbindelse mellom husholdningens RES (Renewable Energy Sources) til nettet. Dette vil imidlertid forstyrre det eksisterende enkle markedsforholdet mellom tilbud og etterspørsel mellom produsenter og kunder.

Dette prosjektet fokuserer på utvikling av mekanismer som lar prosumenter dele informasjon om deres produksjons- og forbruksatferd. Det skaper et desentralisert virtuelt nabolag der hver husstand opererer autonomt og handler energi med andre husholdninger og lokalsamfunn. I så fall fungerer sentralmyndigheten eller sentralnettet bare som en tilrettelegger. Slike mekanismer vil være spesielt anvendelige ved stor variasjon i belastning og man vil kunne løse dagens problemer med «congestion».
Prosjektet har som mål å oppnå dette med IKT-baserte smartløsninger. Maskinlæringsbaserte metoder brukes for å lære og forutsi husholdningens produksjons- og forbruksatferd. Insentivsystemer for handel med energi gjøres mulig ved bruk av blockchains. Videre driver edge og fog databehandling frem løsninger. Alle tekniske komponenter hensyntar datavern og sikkerhet.
Prosjektet finansierer syv doktorgradsstudenter som utfører analyserer og kommer med forslag til forskningsmetoder. Målet er å designe og implementere en lokal plattform for handel med energi slik at lokale produsenter av fornybar energi kan selge energi til naboene på en enkel og effektiv måte. Prosjektet fokuserer på detaljert design av en energihandelsmekanisme for samfunns mikrogridser. Handelsplattformen vil være basert på blockchain-teknologi med det formål å muliggjøre distribuert peer-to-peer (P2P) -handelsordning. 
Den tidligere rapporteringsperioden var utfordrende for mange av PhDer med restriksjoner på plass på grunn av Covid-19. Flere studenter hadde deres planlagt forskning i utlandet kansellert. Andre trengte å ta seg tid på grunn av sykdom, med en annen på fødselspermisjon. Men til tross for disse utfordringene var mange i stand til å publisere kvalitetsresultater til online konferanser. I tillegg fullførte halvparten av stipendiater sine disputaser i disse utfordrende tider. Fysiske møter ble planlagt, men måtte bli online istedenfor. Ett online prosjektmøte med alle interessenter ble holdt i denne rapporteringsperioden. Flere av stipendiater var i stand til å delta i en fysisk sommerskole nært knyttet til prosjektet.
Prosjektet har produsert flere publikasjoner av høy kvalitet, og flere venter på evaluering. Et patent er godkjent i USA for hennes innovasjon.

The current electricity infrastructure lacks mechanisms to handle mass and concentrated energy demands primarily led by Electric Vehicles (EV) charging requirements. A potential mechanism to handle such surges during peak consumption hours without restructuring the grid is through integration of renewable micro energy sources at household or neighborhood levels. It becomes necessary to efficiently harness the potential of prosumers and develop tools to efficiently manage household/neighborhood energy production and consumption. Mechanisms are needed to pool upon the combined micro energy sources, integrate community level power storage units, predict production and consumption and allow sharing/trading of energy between households, neighborhoods and communities.    
ICT based smart-solutions can be used to substantially address and resolve such challenges. Data driven decentralized energy systems can disrupt the existing simplex supply-demand market relationship between producers and customer. With supporting environment-friendly energy production and storage technologies, conventional end customers will be able to produce clean energy locally (e.g. solar energy micro-generation). It would allow them to either meet their own requirements or sell it back to the grid. Meanwhile, the EV batteries could also be added as additional resource to the local energy storage systems. Such resources will be able to store locally generated power and have the capability to spontaneously participate in balancing consumption fluctuations. It will be particularly applicable for fluctuating intensive loads (e.g. heating, charging) and to solve congestion problems.

Smart Community Neighborhood - driven by energy informatics

IntegER - Integrasjon av energilager i distribusjonsnettet har hatt som overordnet målsetting å bidra med ny kunnskap og praktisk veiledning som muliggjør at energilager (hovedsakelig elektriske batterier) kan utnyttes og integreres i norske distribusjonsnett.

Prosjektet har gjennom tekniske analyser, simuleringer og piloter i nettet estimert og verifisert verdien av ulike nytteverdier. Gjennom lønnsomhetsanalyser har forholdet mellom batterikostnad og ulike tjenester og bruksområder blitt vurdert, noe som kan leses mer om i rapportene fra prosjektet. Prosjektet har også utarbeidet en veileder for hvordan nettselskap kan bruke batterier til nettformål og samlet erfaringer fra piloter hos norske nettselskap fra mindre batterier knyttet til en husholdningskunde hos Tensio TN (Sparbu), felles batterier for nabolag hos Agder Energi Nett (Skarpnes) og større batterier knyttet til næringsbygg hos Skagerak Nett (Skagerak Energilab).

Ulike bruksområder som har blitt testet i pilotene i prosjektet er effektutjevning, egenforbruk av solenergi, begrensning av innmatet produksjon, spenningsregulering, øydrift (mikronett) og fasebalansering. Prosjektet har vist at det finnes en rekke bruksområder der batterier kan være en teknisk egnet løsning, men at hver enkelt tjeneste/bruksområde i få tilfeller kan bære investeringskostnaden alene. Ved å kombinere flere tjenester og bruksområder i ett batteri kan det allikevel være lønnsomt å investere i batterier.

Hovedleveransene fra prosjektet ligger samlet her: https://www.skageraknett.no/integer/category2699.html

Prosjektet IntegER (Integrasjon av energilager i distribusjonsnettet) skal bidra til ny kunnskap som muliggjør at energilager (hovedsakelig elektriske batterier) kan utnyttes og integreres i norske distribusjonsnett. Prosjektet vil vurdere nytteverdier ved ulik bruk, lokalisering og eierskap av energilager, teknisk integrering i distribusjonsnettet og forretningsmodell/reguleringsmodell, der rammevilkår, forskrifter og økonomisk regulering vil være viktige brikker.  

Elektriske energilager er trukket frem som den fremtidige 4. pilaren i energisystemet, der produksjon, overføring og forbruk utgjør de tre andre. Gjennom planlagte demoaktiviteter med ulik bruk av energilager, vil IntegER-prosjektet undersøke muligheter og utfordringer knyttet til energilager i distribusjonsnettet. Prosjektet ønsker å finne ut om elektriske energilager kan bli en realitet i Norge, og hvordan dette eventuelt bør realiseres. Det ligger både tekniske og regulatoriske utfordringer i dette, og nettselskap har behov for å avklare både hvem som kan eller bør eie og drifte større energilager og hvordan nettselskap kan håndtere energilager - både lokalisert hos kunder i eget distribusjonsnett og som en selvstendig komponent i nettet.

Prosjektets overordna målsetting er å bidra med ny kunnskap som muliggjør at energilager kan utnyttes og integreres i norske distribusjonsnett. Dette skal oppnås gjennom følgende delmål:

1. Beskrive eksisterende kunnskap, erfaringer og bruksområde knyttet til energilager i distribusjonsnettet
2. Evaluere alternative forretningsmodeller ved bruk av energilager, gitt gjeldende rammebetingelser og regelverk og eventuelle behov for tilpasninger i disse
3. Demonstrere og verifisere bruk og integrasjon av energilager i norske distribusjonsnett
4. Evaluere kost/nytte for involverte aktører, basert på erfaringer fra demonstrasjonsaktiviteter
5. Etablere en metodikk/veileder for hvordan energilager kan utnyttes og integreres i norske distribusjonsnett

Integrasjon av energilager i Distribusjonsnettet

Målerne i seg selv representerer en stor og krevende investering for både nettselskap og samfunnet. Først og fremst er målerne sett på som et verktøy for automatisk avregning og avlesning av strømforbruk med timesverdier. De kan imidlertid levere et stort antall tilleggsfunksjoner. Dette legger til rette for andre nytteverdier gjennom utnyttelse av analyse av AMS-data, nettdata og sammenkobling av ulike datakilder, og muligheten til å bygge opp gode databaser for historiske nøkkeldata fra distribusjonsnettet. Slike data vil kunne gi et bedre beslutningsgrunnlag for drift og investeringer. Dette er avgjørende for utviklingen av et smartere, mer fleksibelt og mer miljøvennlig energisystem, og at investeringene i nettet blir gjennomført så effektivt og optimalt for samfunnet som mulig. Prosjektet har arbeidet med flere demonstratorer med ulike datakilder. I en demonstrator er maskinlæring brukt for å detektere elbiler i AMS-data, mens en annen demonstrator tok for seg optimering av bryterstillinger i nettet basert på nettinformasjon. Det har også vært demonstratorer på å undersøke typiske forbruksmønstre til kunder (clustering) basert på AMS-data og deteksjon av periodiske/gjentagende hendelser (eksempelvis jordfeil på gatebelysning). Sistnevnte er basert på høyoppløselige PQ-data. Prosjektet har hatt flere studentoppgaver, blant annet sommerjobb tilknyttet deteksjon av periodiske hendelser og en masterstudent ved NTNU har arbeidet med clustering av AMS-data. Andre demonstratorer som er arbeidet med i prosjektet er blant annet; prediksjon av værrelaterte feil, spenningskvalitet (brudd på FoL og kundeklager), jordfeil (identifikasjon av årsak til jordfeil) og deteksjon av avbrudd og rapportering av lavspenningsfeil. Prosjektet har arrangert et hackathon for studenter hvor blant annet data fra HAN-porten på AMS-målere ble benyttet. https://blogg.sintef.no/sintefenergy-nb/hackathon-55-timer-a-komme-pa-en-god-ide-basert-pa-energidata/. Prosjektet presenterte resultater blant annet på Smartgridkonferansen, Brukerforum for spenningskvalitet og FASIT-dagene. Prosjektet har også jobbet med problemstillinger knyttet til personvern og anonymisering av data. NVE RME arrangerte på vegne av prosjektet også et åpent avslutningsseminar hvor resultater ble presentert ? opptak fra seminaret ligger her: https://www.nve.no/reguleringsmyndigheten/nytt-fra-rme/nyheter-reguleringsmyndigheten-for-energi/energy-analytics-hva-har-vi-laert/

ENERGYTICS (ENERGY analyTICS) skal utvikle og demonstrere bruksområder av analyseteknologi fra Big Data og data science for energiområdet ved å fullt utnytte AMS-funksjoner i reelle driftssituasjoner, det vil si med en stor mengde målere og dermed store mengder reelle datasett, innhentet og prosessert i sanntid. Prosjektet skal også demonstrere hvordan teknologi for beslutningsstøtte kan brukes i forskjellige anvendelser for å maksimere nytteverdien av disse dataene. Resultater fra tidligere prosjekter, der løsningen er konseptuelt beskrevet, skal testes og valideres på reelle data, og bidra til å fylle gapet mellom de rene forskningsprosjektene og implementasjon av bruksverdige og verdiskapende løsningene.

ENERGYTICS vil ta for seg fire utvalgte nytteområder i distribusjonsnettet. Det er lagt vekt på verdiskaping og utnyttelse av avansert funksjonalitet knyttet til de moderne AMS-målerne, samt evaluering av arkitekturer for helhetlig håndtering og utnyttelse av store mengder av strukturerte og ustrukturerte data hos nettselskap. 

Nytteområdene er: 
1. Drift av AMS og tilleggstjenester
2. Sanntidsanalyse av feil- og avbruddshendelser i distribusjonsnettet
3. Analyse av spenningskvalitet og forbruksdata 
4. Vedlikehold og reinvesteringsbeslutninger

ENERGYTICS: Demonstrasjon av Big Data Analytics i distribusjonssystemet

E-REGIO har utviklet, analysert, testet og validert, en ny måte å strukturere et lokalt energimarked på, basert på lagring som markedssentre. Målet har vært å komplettere tidligere forskning ved å tilpasse markedsdesign og løsninger til lokale energimarkeder gjennom bruk av nabolagsbatterier som en sentral energilagring, og deretter teste dette live på forskjellige demo-arenaer i Europa.
To pilotanlegg er utviklet, en i Sverige og en i Norge. Flere forsinkelser har blitt opplevd i løpet av prosjektperioden.
På grunn av installasjonenes bruk av ny teknologi og pilotenes omfang har flere problemer og tekniske utfordringer måtte overvinnes. Selv etter idriftsettelse har tekniske feiloppretting og andre endringer måttet utføres. Lærdommenen fra alt dette er mange.  Eksempelvis klarte ikke underleverandører og leverandører å levere i tide, og leveranser viste seg å ikke oppfylle spesifiasjoner når de ble testet. V2G-laderne som ble installert i Sverige er et eksempel på dette. Flere omformere som opprinnelig ble anskaffet til den norske piloten trengte utskifting. Forsinkelser oppstod igjen på grunn av Covid-19 situasjonen. Som en konsekvens av alt dette ble prosjektperioden utvidet.
Piloten i Sverige har fungert tilfredsstillende siden mars 2019, men noen deler av systemet har krevd utskifting. Både batterier og V2G-ladestasjoner har vært gjenstand for revisjon. Det er oppnådd betydelig erfaring rundt denne typen teknologi. Den opprinnelige partneren, Innoenergy, etablerte et nytt, kommersielt selskap fra prosjektet for å styre den svenske piloten i løpet av prosjektperioden. Dette selskapet, Power2U, plukket opp resultater som ble utviklet i løpet av den tidlige fasen av prosjektet. Spesielt ideene knyttet til fleksibilitetstjenester og stabling av disse. Den viktigste ambisjonen til Power2U var å bruke E-Regio til å utvikle et konsept som gjorde det mulig for dem å kvalifisere seg for det svenske frekvensmarkedet ved å konsolidere fleksibilitetsressurser på bolignivå og aggregere fleksibilitet fra smart lading, batterier og etterspørsels-respons. Med dette som den bærende inntektsgeneratoren, utofrsket man også andre fleksibilitetstjenester rettet mot husholdningene som kunne øke kontantstrømmen. Dette inkluderte et sentralisert, lokalt marked, hvor utveksling av elektrisk energi innenfor rammen av et mindre energisamfunn ble modellert og testet. Dermed koplet man det lokale markedet med fleksibilytetstjenester rettet mot TSOen. Denne prosessen førte til hyppige interaksjoner med Svenska Kraftnätet og modifikasjoner av konseptet. Simuleringene som ble gjennomført i prosjektet av den nederlandske partneren bidro til å løse flere problemer knyttet til dette. I juni 2020 kvalifiserte den svenske TSOen Power2U som en relevant leverandør av fleksibilitet for frekvensmarkedet. Det er en stor prosjektprestasjon. Skagerak har hatt ansvaret for den norske piloten. De har fått støtte av eSmart Systems som har vært den tekniske utvikleren som gir strategisk og økonomisk kontroll av energiressursene i den norske piloten. eSmart Systems har utviklet et prognoseverktøy og optimaliseringsverktøy for fleksibilitetsoperasjoner. Denne delen av prosjektet beregner latent fleksibilitet og lager kontrollscenarier for hvordan det kan brukes. I tillegg har et desentralisert lokalt marked blitt implementert støttet av programvareagenter. Konseptet oppsto i de tidlige fasene av prosjektet. Agentene mottar innspill fra prognosemodulen og gir bud og forhhanlder seg i mellom, innenfor de rammer som er angitt av agentens eier. Det er én agent per ressurs (f.eks. batteri og PV-panel). Den norske piloten har ikke fullført testingen ennå, men tidlige forsøk indikerer at det er 15-18% gevinst for deltakerne å delta i det lokale markedet i stedet for bare å kjøpe og selge til nettet. Et konsept for fleksibilitetshandel kan suppleres med grunnleggende energihandel. Prosjektet har publisert en rekke artikler om konseptene som er utviklet og har deltatt aktivt i kunnskapenforumet ERA-Net community. Et siste og åpent webinar om E-Regio ble avholdt på slutten av prosjektet.

The overarching objective of the E-REGIO project is to uncover a flagship demonstration of a local smart community energy market that is transferable across different market actor types and across different regions in Europe. E-REGIO combines market knowledge and information exchange expertise with technology innovations to create a replicable flexibility management model for local communities. The project will study the combined use of different energy sources to obtain increased flexibility at the local power system level. E-REGIO aims at collecting implementation guidelines and tools, such that regions across Europe can both see the benefits and replicate the market design. 

E-REGIO - SMART COMMUNITY ENERGY MARKETS project builds on significant key projects like NOBEL, CA-EN-GENCO, Flex-Market, and POWERMATCHER, in which several of the partner institutions have participated in or led. The project develops the tools, guidelines and insights required to successfully analyze, implement, scale and replicate local smart community grids and markets. E-REGIO specifically builds on the business models, ICT-tools and energy management concepts developed within the scope of the existing Empower (local Electricity retail Markets for Prosumer smart grid pOWER services; Project ID: 646476) and further develops and analyse these results with the aim for wide-spread replication and adoption.

ERA-NET E-REGIO: SMART COMMUNITY ENERGY MARKETS

EarlyWarn prosjektet har utviklet metoder basert på maskinlæring for å detektere og identifisere reelle og potensielle feilhendelser i transmisjons og distribusjons nettet. Prosjektet sitt mål har vært å detektere hendelser under utvikling før det oppstår feil som kan påvirke sluttbruker, og dermed være i stand til å iverksette forebyggende tiltak for å unngå uønskede situasjoner.
Det norske nettet er utstyrt med en rekke sensorer, og utviklingen går mot stadig større grad av instrumentering på alle spenningsnivå og mer innsamling av data i nær sanntid. Flere av disse sensorene registrerer spennings- og strøm-verdier kontinuerlig og med høy oppløsning. Noen instrumenter måler med opp mot 50 kHz oppløsning. Det har vært et premiss i prosjektet at målinger med så høy oppløsninger kan detektere mønstre eller signaturer som kommer i forkant av historiske uønskede hendelser slik at disse kan detekteres i forkant av fremtidige uønskede hendelser. 
Prosjektet har ut fra feilstatistikk identifisert hendelser som det er rimelig å forvente har et forløp som kan gi en signatur i forkant av feilen. Dette gjelder spesielt feil i kritiske komponenter som transformatorer, jordkabler og isolatorer hvor konsekvensen og utbedringstiden kan være stor om det skulle oppstå en feil. Diskusjoner med eksperter fra operatørene har gitt innsikt i hvilke varslingshorisonter som er påkrevd for å forebygge feil av forskjellige typer. Disse tidskonstantene har blitt brukt som utgangspunkt ved generering av treningsdatasett og utvikling av algoritmer. 
Manuell feilidentifikasjon på et så stort antall feil som kreves for anvendelse av maskinlæringsmetoder er urealistisk i dette prosjektet. SINTEF har derfor benyttet automatiserte algoritmer oppdatert fra tidligere prosjekter for identifisering og annotering av spenningskvalitetshendelser i tidsserier. Til sammen over 250 år med høyoppløselige tidsserier fra over 45 lokasjon i Norge er gjennomgått, og feilhendelseslister er laget med over 10 000+ enkelthendelser identifisert med type, lokasjon hvor feilen er målt og tid. Mange av disse hendelsene er vært nære i tid og for treningsformål for de datadrevne metodene benyttet i prosjektet er de aggregert til 2 000+ treningshendelser. Basert på disse feilhendelseslistene er datasett egnet for bruk av maskinlæring laget med tidshorisont inspirert av de nødvendige varslingshorisontene. Sammen med utvalgte tidsserier for normalsituasjoner (uten hendelser nært i tid) skaper dette grunnlag for trening av maskinlæringsalgoritmer for predikering av hendelser.
En vesentlig del av arbeider er utført for å undersøke hvilke datadrevne metoder og hvilke parametere som egner seg for å trene maskinlæringsalgoritmer (feature selection). Det er publisert artikler i fagfellevurderte kanaler på en rekke områder, disse inkluderer: 
Arbeider rundt gruppering (clustering) av feilhendelser for balanserte og ikke-balanserte datasett. 
Arbeider rundt statistikk for tidsrom mellom feil og fordeling av disse. Diskusjon rundt implikasjoner for prediksjon av uønskede hendelser. 
Arbeider rundt egnetheten til et utvalg maskin-læringsalgoritmer og sammenligning av disse på forskjellige datasett. Kvantifisering av hver algoritmes egnethet for å predikere hendelser. 
Arbeider rundt sesongavhengighet av treningsgrunnlaget for maskindrevne modeller, og fordeler og ulemper ved å trene på sesongspesifikke treningsdata. 
Arbeider rundt verdien av å inkludere flere datakilder i prediksjonsunderlaget slik som vær data og topologi. Metodikk for kvantifisering av tilleggsverdi av nye datakilder.
I tillegg til dette er det gjennomført en pilotstudie for å vurdere barrierer mot å anvende resultatene i et operativt miljø hos en DSO. Piloten har implementert en full data-strøm fra sensor til visualisering for operatør, og leverer kontinuerlige oppdateringer for predikert sannsynlighet for uønsket hendelse i neste tidsrom. Erfaringer fra piloten er under publisering i fagfellevurderte kanaler. Prosjektet har demonstrert at det er mulig å få statistisk signifikant prediksjonsevne basert på målinger i strømnettet, og at disse kan forbedres ved inkludering av komplementære datakilder. Dessverre er den demonstrerte treffsikkerheten til de piloterte modellene ikke god nok for operasjonalisering, og arbeid er nødvendig for å videreutvikle metodene. Prosjektet har publisert artikler som illustrerer hvordan dette kan oppnås.
Prosjektet har inkludert arbeider fra 4 masterstudenter ved NTNU og NMBU, som har levert 3 masteroppgaver på utvalgte tema i prosjektet. Videre har prosjektet inkludert to PhD-arbeider ved NTNU. Begge PhD-kandidatene har arbeidet i og publisert på grunnlag av prosjektet, men deres PhD-periode strekker seg utover prosjektperioden så de er ikke ferdigstilt ved utløpet av prosjektet.

The EarlyWarn project addresses the need for improved real-time monitoring and state assessment in the transmission and distribution grid. The project will develop models for prediction and identification of incipient component failures and system instabilities, exploiting recent advances in machine learning and Big Data technology to continuously and in real-time monitor and analyze large streams of grid sensor data from synchrophasors and power quality analyzers.

The project will bring together expertise in power systems and ICT from SINTEF and NTNU, as well as from grid operators at both transmission and distribution level. The consortium partners are continuosly collecting the sensor data that will drive the development of algorithms and tools, thus ensuring real-life relevance and value of the research. The project will contribute to the long-term plan for science and education through the education of two PhDs cooperating on cross-disciplinary and strategically important topics.

EarlyWarn - Proactive detection and early warning of incipient power system faults

Det Nordiske kraftmarkedet er i utvikling både når det gjelder teknologiske løsninger og markedsstrukturer. Det er satt strenger krav for å øke andelen fornybar energi, samtidig som kjernekraft gradvis fases ut. Denne utviklingen tilsier at den totale andelen uregulerbar fornybar kraft vil fortsette å øke, noe som medfører høyere krav til fleksibilitet og reguleringsevne både på produksjons- og forbrukssiden. 

Som følge av denne utviklingen er det behov for metoder og verktøy som er egnet for å regne på driftskostnader og prisdannelse i fremtidens kraftsystem. Slike beregninger vil bl.a. inngå i beslutningsgrunnlaget for fremtidige investeringer, for eksempel knyttet til utbygging av nye kabler til det Europeiske kontinentet og oppgradering av eksisterende vannkraftverk. 

Prognoser for driftskostnader og prisdannelse fremskaffes som regel ved hjelp av fundamentale markedsmodeller. Nåværende fundamentale markedsmodeller som benyttes i hydro-termiske systemer omfatter normalt bare produktet energi. Videre bygger slike modeller på antakelsen om at all usikkerhet er kjent innenfor en ukes horisont og at alle system- og markedsmessige sammenhenger er lineære. Disse antakelsene vil bli utfordret i betydelig grad i fremtidens Nordiske kraftmarked. Dersom man skal beregne realistiske priser for fremskaffing av balansetjenester, som også omhandler produktene reservekapasitet og balanseenergi, trengs en finere representasjon av usikkerhet og en mer detaljert beskrivelse av det fysiske systemet. 

I dette prosjektet er et modellkonsept for beregning av kostnader og marginale kostnader (priser) for fremskaffelse av reservekapasitet, energi og balanseringsenergi i det Nordiske markedet etablert. Modellkonseptet representerer kraftsystemets teknologier i tilstrekkelig detalj og med fin tidsoppløsning, med særlig fokus på de dominerende produksjonsteknologiene (vannkraft og termisk kraft). Konseptet er verifisert på reelle data i en rekke case-studier og er komplementert med forskning utført i tilhørende master- og doktorgradsstudier.

The Nordic power market is in transition, both in terms of technologies used for power generation and market structures. Binding targets exist for renewable power generation, as well as decisions to decommission nuclear generation capacity. Thus, the overall share of intermittent generation will continue to grow, and consequently, the need for flexibility and controllability both in production and demand will increase.

In this context there is a need for long-term price forecasts for all electricity products, including energy and different types of reserve capacity and balancing energy, in order to make robust and correct investment decisions, e.g. related to building new cables to the European continent and upgrading and expanding the hydropower system. We believe that consistent price forecasts should be obtained by use of fundamental multi-market models. Currently used fundamental market models for hydro-thermal systems typically only concern the product energy, assume that all uncertainty is revealed in weekly steps, and that all functional relationships are linear. These assumptions will be significantly challenged in the future European power market. The computation of realistic cost for balancing services, which also include the products reserve capacity and balancing energy, requires a much higher degree of details, e.g. in the representation of uncertainty and description of the physical system.

In this project we will develop and verify a model concept able to compute marginal prices for all physical electricity products in the Nordic power market. The concept should allow detailed modeling of all physical electricity products, flexible consumption and local storages on a fine time scale. A significant research challenge is to assess how the different balancing market products and corresponding market clearing sequences impacts the system operation and costs.

Pricing Balancing Services in the Future Nordic Power Market

Strømnettet står foran økende utfordringer som skyldes både den økte integrasjonen av variabel og distribuert produksjon fra fornybar energi og økningen av krevende laster slik som el-biler, induksjonstopper, varmepumper med mer. Disse utfordringene kan gi seg utslag i flaskehalser i nettet og/eller spenningsproblemer. Som et alternativ til kostbare investeringer i linjer og nett kan utfordringene løses med økt styrbar fleksibilitet i nettet. En lovende kilde til slik fleksibilitet er batteribaserte energilagringssystemer som kan fungere som både fleksible laster og produsenter der fleksibiliteten trengs. 

Selv om batteriprisene har falt de siste årene, er batteribaserte energilagringssystemer fortsatt relativt kostbare og kompliserte å spesifisere, installere, konfigurere og operere. Energilagringssystemer har fortsatt ikke blitt kostnadseffektive "hyllevarer". 

Dette prosjektet har utviklet ny kraftelektronikk og styringssystemer slik at strømomformersystemene til batteriene blir smarte og kostnadseffektive. I tillegg er systemene "pakket" og designet slik at de blir enkle å spesifisere, installere og bruke og dermed kostnadseffektive totalløsninger for 
- nettselskap som ønsker å løse spennings- eller kapasitetsproblemer i distribusjonsnettet, eller 
- byggeiere som ønsker å bruke mer av egenprodusert solstrøm og/eller redusere den effektbaserte tariffen for bygget.

Prosjektresultatene består bl.a. av:
- En ny og innovative bi-direksjonell likeretter/vekselretter på 3,3kW er utviklet som en "byggekloss" for batteribaserte energilagringssystem
- Et komplett energilagringssystem på inntil 30kW og 65kWh er designet med egenutviklet styringssystem med flere avanserte funksjoner
- Energilagringssystemet er testet sammen med kunder og partnere både i distribusjonsnettet og i bygg.

Energilagring er ansett av flere industri-analytikere å være nøkkelen til å oppnå en global transisjon til fornybar energi, og markedet for energilagring er i sterk vekst.

Dette prosjektet vil utvikle, utnytte og demonstrere ny teknologi innen kraftelektronikk, informasjonsteknologi (IKT) og system-engineering som gjør at batteribaserte energilagringssystemer blir kostnadseffektive og enkle verktøy for å håndtere behov for effektfleksibilitet i distribusjonsnettet og i bygg. Spesielt vil prosjektet utvikle ny teknologi for bi-direksjonelle strømomformere og styring av disse til å oppnå komplette energilagringssystemer for alle relevante anvendelser.  Effektkapasiteten per system vil bli i området fra 3-120kW.

De sentrale FoU-utfordringene vil være: 
- Hvordan oppnå neste generasjon av kostnadseffektive strømomformere som skal inngå som differensierende «byggeklosser» i det smarte strømomformersystemet? 
- Hvordan bør et energilagringssystem representeres og integreres i et økosystem av andre og distribuerte del-systemer i energisystemet, slik som fleksible forbrukslaster, fornybare energikilder og systemer for å aggregere fleksibiliteter i nettdriften og/eller i fleksibilitetsmarkedene?  
- Hvordan bør et batteribasert energilagringssystem designes og «pakkes» for å muliggjøre en kostnadseffektiv og standardisert «skreddersøm»?

PowerShaper: A realisation of a cost-effective energy storage system

Målet med ESI er å samle sterke europeiske forskningsmiljø som kan optimalisere energisystemet, og da spesielt ved å utnytte synergier mellom oppvarming, kjøling, elektrisitet, fornybar energi og ulike drivstoffkilder. Programmet omfatter også energiaspekter innen vann- og transportsektorene samt IKT- og nettverkssystemer som muliggjør optimalisering.
ESI-programmet skal utvikle det teknologiske og økonomiske rammeverket som Europas myndigheter og næringsliv trenger for å bygge et effektivt og bærekraftig energisystem. Programmet støtter opp om EUs Strategic Energy Technology Plan (SET Plan) og det forventes resultater i form av bedre produksjon og pålitelighet, lavest mulige kostnader og miljøvirkninger og økt innslag av fornybare energikilder.
ESI-programmet er organisert i fem delprogrammer (Sub Programmes, SP) rettet mot ulike tema innen Energy Systems Integration. Det ligger navnet (integrering) at det er tette koblinger mellom delprogrammene som er: SP1: Modellering, SP2: Prognoser, aggregering og styring; SP3: Teknologi; SP4: Forbruker; SP5: Finansiering og rammevilkår. 
NORCE (Norwegian Research Centre) deltar i SP3, som gjenspeiler NORCE strategi samt tema i pågående internasjonale samarbeid. NORCE ivaretar også en funksjon for å koordinere og informere norske partnere med aktivitet innen ESI eller i tilstøtende EU-fora, f. eks. ETIP Smartgrid eller NFRs representant i styringsgruppen for SET Plan. Regelmessig kontakt med NFR sikrer koordinasjon og dialog mellom slike aktiviteter i nasjonal og europeisk sammenheng.

IRIS ønsker å være en aktiv deltager i EERA JA ESI. 

Fremtidige energisystemer vil være tett koblet og integrert på tvers av systemer som både produserer, inneholder og forbruker energi (elektriske, termiske, vannsystemer, transportsystemer). Dette er påkrevd for ytterligere å redusere samlet energiforbruk, utslipp og ressursbruk samt for å utnytte energi som ellers ville gått til spille. For at dette skal kunne oppnås, er det behov for utvikling av både kunnskap, teknologi og politiske og samfunnsmessige rammebetingelser som kan sikre at nye energikonsepter faktisk blir innført og tatt i bruk. 

For tiden er IRIS det eneste norske instituttet involvert i JP ESI, og har de siste to årene deltatt i utforming av programdokumentet med hovedvekt på SP3 (Technology) og SP4 (Consumer).   

I SP3 stiller IRIS med en deltager fra IRIS Energi mens relevante perspektiver for SP4 ivaretas av to deltagere fra IRIS Samfunn. 

Workshops om EERA JP ESI er aktuell for å få flere norske virksomheter engasjert. Formålet med workshop vil være å få opp problemstillinger norske bedrifter opplever i arbeidet med å realisere integrerte energisystemer, det være seg av både teknologisk, regulatoriske eller markedsmessige betingelser eller forbrukeres vaner, kompetanse eller ønsker. Workshops kan også bidra til å samle nøkkelpersoner for å skape en mer systematisert felles arena og agenda mellom næringsaktører, offentlige aktører, forskere og utenlandske aktører.

IRIS' deltagelse i EERA-programmet kan øke sannsynligheten for på sikt å komme inn i prosjektkonsortier med gode samarbeidspartnere. Dette er i tråd med IRIS' strategi for økt posisjonering internasjonalt og økt innslag av EU-finansierte prosjekter i vår portefølje.  

Det er også av nasjonal verdi at norske deltakere kan reise norske problemstillinger. Dette kan gi norske aktører mer adgang til sentrale europeiske aktører gjennom JP ESIs aktiviteter, og gjennom nasjonale skyggeaktiviteter vi arrangerer knyttet til JP ESI.

SET 10: Deltagelse i EERA JP ESI - Energy Systems Integration

EnergyNest har utviklet og demonstrert en ny teknologisk løsning for storskala lagring av termisk energi i fast-stoff med langt bedre ytelse enn tidligere oppnådd i høytemperatur varmelager. Konseptet betegnes «termisk batteri», og er både komplementært til elektriske batterier og i noen tilfeller også et billigere alternative til slike batterier. Termisk energi lagres i en helt spesiell type betong som betegnes: HEATCRETE. Vårt termiske energilager (TES på engelsk) system består av mange mindre individuelle termiske "batterielementer", som kobles sammen til en effektiv systemløsning. Elementene har innstøpte varmevekslerrør og er omgitt av en stålkappe som er både forskaling og betongarmering. Varmen føres inn og ut av lageret ved hjelp av vann, damp, olje eller gass som strømmer gjennom varmevekslerne under høy temperatur. De termiske batteriene kobles sammen i moduler som igjen kan stables oppå eller ved siden av hverandre, som i et "Lego-system"; på denne måten kan man effektivt etablere et energilager av nesten ubegrenset kapasitet.
Forskningsprosjektet sikter på å utvikle ny kunnskap om nye, innovative materialer som er spesielt egnet for termisk energilagring. En viktig målsetning er å utforske og utvikle nye sementbaserte geo-materialer som er egnet for termisk energilagring ved høye temperaturer opp til 600 grader, eller enda høyere. Termiske og mekaniske egenskaper for flere forskjellige betongoppskrifter er blitt testet ut. Spesielt to typer materialer er utviklet og testet ved høye temperaturer. Det er utviklet en matematisk modell for predikering av termiske egenskaper for heterogene, granulære materialer og resultatene sammenlignet med testmålinger. Modellen baserer seg på materialdata for sementpastaen og tilslagsmaterialene hver for seg. Formålet er å kunne forutsi hvilke egenskaper en valgt betongoppskrift oppnå. Sluttresultatene fra prototype- testingen vil også bli sammenlignet med simulert ytelse. Videre har prosjektet har utviklet nye TES systemdesign-løsninger for best mulig å nyttiggjøre og optimalisere bruken av de nye materialene ved høytemperaturanvendelser.

EnergyNest has developed, and demonstrated, a novel technology for storing thermal energy in solid-state medium that has many advantages over prior art. Thermal energy is stored in a state-of-the-art solid-state concrete based storage medium; Heatcrete. A thermal energy storage (TES) system is made of a large number of individual thermal "battery" elements, connected through pipes in series and parallel. An element consists of Heatcrete with integrated heat exchanger tubes contained inside a steel casing. A heat-transfer fluid flows inside the heat exchanger tubes, where the majority of heat transfer is convective. Heat transfer through the solid media is conductive. Multiple elements are stacked inside a steel frame, termed Module, and Modules are stacked vertically and horizontally to form a complete TES system. 

The fundamental idea is to develop a robust, large-scale high temperature TES technology that is competitive on the international market and that will have a major impact in three strategic areas of the energy system: 1) Concentrating solar power (CSP); 2) Electric power system and 3) Waste heat from industries and thermal power plants. The project has strong ambitions for advances in material research as well as technological innovation. In the proposed project, the major new elements of the planned innovation are to: 1) Realize new cement mixtures and 2) develop and characterize new solid-state materials based on geopolymers and calcium-aluminates (new materials) as solid-state materials for TES systems operating at temperatures up to 600C and higher, and 3) Demonstrate, test, develop and optimize new TES system designs which will utilize these new materials.

Material and system development for high temperature thermal energy storage

Prosjektet skal gjennom å bruke Agder Energi Nett (AEN) som pilot identifisere og beskrive de egenskaper nettselskaper må besitte for å levere i et framtidig marked. Prosjektet fokuserer på system-innovasjon framfor teknologi-innovasjon og adresserer utfordringene ved å beslutte, integrere og implementere nye teknologier. 

- Den sentrale problemstillingen er hva som kjennetegner organisasjonenes oppbygning, kompetanse og arbeidsform i fremtidens nettselskaper.
- Prosjektet skal i piloten ta fram data og metode for nettselskapers kapabilitetsbygging for å evne å utnytte de nye teknologiene og gjennom etablerte samarbeidsfora diskutere og dele resultatene i den nasjonale industrien. 

For å muliggjøre en kort vei fra forskningsresultater til implementasjon har prosjektet etablert en metode med scenarie-gjennomføring, hvor scenariet skal løse et problem eller utnytte en mulighet i en organisasjonsenhet eller i grensesnittet mellom organisasjonsenheter. Scenariene skal munne ut i implementerbare løsninger med gevinstpotensialer, samtidig som prosjektet definerer og utvikler beskrivelser og planer for modning (videreutvikling) av de fire identifiserte, sentrale kapabilitetene analyse, samhandling, innovasjon og påvirkning. 

Det er i rapporteringsperioden arbeidet videre med modningskrav til disse fire sentrale kapabilitetene, formulert i såkalte modningsmatriser. Dette omfatter tekniske, organisatoriske, menneskelig og prosessuelle krav for ulike modenhetsnivåer. 

Ferdigstillelse av påbegynte case/scenarier, med tilhørende realisering og måling av gevinst, har vært i fokus. Et case som dreier seg om å forhindre oppføring av nye bygg for nært eksisterende høyspentlinjer, har blitt ferdigstilt i samarbeid med Arendal kommune. Andre kommuner tenker å gjøre tilsvarende basert på piloter tatt frem i prosjektet. 

Andre case har hatt fokus på gevinstrealisering, samhandling i virtuell organisasjon, droneinnovasjon og hva som trengs av ressurser og utvikling av arbeidsprosesser og organisasjonen for å levere i en fremtidig koordinerende DSO-rolle (DSO-pilot som er utløst av dette prosjektet) og i et fleksibilitetsmarked.

Innovasjonsprosessen og prioriteringen av innovasjonsforslag i AEN er tydeliggjort. Dette har blitt etterfulgt av en innovasjonsundersøkelse som indikerer en tydelig bedring av selskapets innovasjonsevne gjennom prosjektperioden. Andre målinger tyder også på at selskapets evne og kapasitet for dataanalyse og samhandling har bedret seg i løpet av det siste året. 

Tydeliggjort og forankret er også rollebeskrivelse og modningskrav til hvordan selskapet skal håndtere dataanalyse, som spiller en viktig rolle på tvers av selskapets virksomhet. 

Forskningsresultater er sammenstilt for publikasjon. En har i rapporteringsperioden fått antatt to konferansebidrag og det arbeides med en journalartikkel.

Økt tilgang av ny fornybar energi, ny teknologi, økt effektivisering, økt fleksibilitet og tettere integrasjon med kunder gir nye utfordringer som stiller nye krav til nettselskapenes kompetanse, plan og beslutningsprosesser. Politiske målsetninger muliggjort gjennom ny teknologi og digitalisering er drivere som vil gripe dypt inn i både nettselskapenes rolle og måten å drive virksomheten på. 
For å realisere framtidige muligheter må man effektivt omstille kompetanse, personell og organisering. 

Prosjektet fokuserer på system-innovasjon framfor teknologi-innovasjon og adresserer utfordringene ved å beslutte, integrere og implementere nye teknologier. Ny teknologi er allerede i dag i stor grad tilgjengelig. God anvendelse av nye teknologi er derimot et område med stort uforløst potensiale. Det sentrale spørsmålet prosjektet skal besvare er hva som kjennetegner et nettselskaps evne til å nyttiggjøre seg ny teknologi for å tilpasse seg nye roller i stadig endrede omgivelser. Dette gjøres ved å etablere samhandlingsarenaer i prosjektet med en utforskende arbeidsform hvor definerte scenarier, informasjonsbehov, prototyping, identifikasjon og utvikling av kapabiliteter finner sted. Dette gir en styrket mulighet til å få de riktige innspill tidlig i utviklingsprosessene. 
 
Sammenlignbare problemstillinger i oljebransjen har vist at nødvendig omstilling for å utnytte teknologien har blitt en akilleshæl og kostnadene har eksplodert. Dette har vært forårsaket av manglende evne til å omstille drift og ikke skyldes kapitalutgifter forbundet med teknologien. Norske nettselskaper står nå foran de samme utfordringer og dette prosjektet skal gjennom å utvikle en forståelse for kompetansebehovet, nødvendige evner og egenskaper i organisasjonene og nye måter å jobbe på i selskapene, bidra til at man er rustet til å møte denne utfordringen.

Fremtidens Nettselskap

Prosjektet har hatt som målsetting å fremskaffe forbedrede metoder for å bestemme overspenninger vha. simulering i dataprogrammer. På den måten kan overspenningspåkjenningene predikteres, noe som gir grunnlag for valg av det mest hensiktsmessige overspenningsvernet.  

FRAMDRIFT per 30/11-2021:
Prosjektet er avsluttet og alle bevilgede midler er benyttet

WP1 : ingen aktivitet. 

WP2 : Terminalmodellering av transformator basert på målinger.
- Ferdigstilt ny metodikk for inkludering av nøytralpunkter i modell. Metodikken er publisert i en IEEE journalartikkel. Ytterligere detaljer er vist i et arbeidsnotat.

WP3 : Modellering av jordingssystemer
- Videreutviklet og ferdigstilt eget verktøy for analyse av transienter i jordingssystemer. 

WP4 : Modellinterface med kretssimuleringsverktøy
- Ingen aktivitet 

WP5 : Overspenningsbeskyttelse og analyse
- Undersøkelse av hvorvidt toppliner kan erstattes med overspenningsavledere. Aktiviteteten er avsluttet. Dokumentert gjennom arbeidsnotat. 
- Utarbeidet en rapport som gir oversikt over prosjektets resultater mht. overspenningsbeskyttelse.

WP6 : Lynaktivitet
- Ingen aktivitet (avsluttet i henhold til plan). 

WP 7: Deltakelse i CIGRE JWG A2/C4.52
- Avsluttende skriving av CIGRe tekniske rapporter (pågår).

Transformers are vulnerabe to overvoltages. Lightning alone causes about 1% annual failure for distribution transformers in some areas in Norway. With a population of tens of thousands transformers in the grid, the potential for cost savings is substantial. 

The overvoltages (from lightning, switching, faults) are mitigated by use of protection devices in combination with the grounding system. Existing guidelines for protection of transformers are based on simulation studies using primitive models of the transformer and the grounding system. The proposed project shall revisit the procedures for protection using advanced models of the transformers and grounding structures, giving a more correct assessment of the overvoltage stresses, forming a basis for better protective solutions.

Tasks:
1. Winding model. The detailed winding model used by manufacturers will be made available and used for calculating internal voltage stresses in power transformers. The known inaccuracies in damping of will be adressed by use of experimental damping factors. 

2. Terminal model. A Measurement-based transformer model developed at SINTEF will be extended to allow more vector groups and grounding conditions. 

3. Grounding system model. Frequency-dependent models will be developed based on EM field solver calculations. 

4. Model interfacing. Capabilities will be developed for interfacing the models with at least one circuit simulator (EMTP-RV) to permit simulation of complete power systems.

5. Overvoltage protection. The models will be used in simulation studies to clarify the best choice of protection (surge arresters, snubber circuits, grounding design,...) for alternative networks.  

6. The effect of climatic changes on lightning activity will be predicted (flash density and current stroke parameters) 

The work will be coordinated with activities in CIGRE WG A2/C4.52 on transformer high-frequency modeling. 

The results will be available to all utilities through REN-blad.

Next Generation Protection of Transformers

Elektrisk kraft er en ferskvare og må produseres i samme øyeblikk som den forbrukes. For at vi forbrukere til enhver tid skal ha en stabil tilførsel i stikkontaktene, må produksjon og forbruk balanseres med stor presisjon. I utgangspunktet er det markedsaktørene som gjør "grovjobben" gjennom kjøp og salg av produksjon og forbruk i forkant av driftstimen. Men ettersom ingen vet akkurat når vinden blåser eller kraften brukes, oppstår det ubalanser mellom forbruk og produksjon. Disse ubalansene må Statnett håndtere, og Landsentralen gjør dette blant annet ved bruk av ulike typer reserver som regulerer produksjonen og/eller forbruket. Dette kan være krevende, blant annet fordi det tar litt tid før reservene er aktivert. Innen de er aktivert, kan ubalansen ha endret seg vesentlig, og det er en risiko for at den aktiverte reserven øker ubalansen.
 
Formålet med IMPALA har vært å utvikle et selvlærende prediksjonssystem som kan forutse kommende ubalanser i sanntid. Prosjektet har klart å utvikle en kunstig intelligens som viser seg å være vesentlig mer treffsikkert en dagens systemer og som følgelig pilotkundene (Statnett og Svenska Kräftnet) mener vil redusere i bedre Nordisk frekvenskvalitet. Prosjektet er nå i siste fase og avsluttende fase hvor målet er å implementere denne kunstige intelligensen en prototype programvare som vil bistå landssentralen med sanntidsprediksjoner, slik at operatørene får erfare hvordan den kan benyttes operasjonelt.

Prosjektresultatene har vakt oppsikt blant andre TSO-er internasjonalt. Eksempelvis har Fingrid (Finland), Energinet (Danmark), RTE (Frankrike), Elia (Belgia) og National Grid (Storbritannia) alle tatt kontakt, samt at Svenska Kraftnat (Sverige) har kjøpt seg inn i prosjektet.

The costs that TSOs have related to mitigating imbalances and frequency deviations have increased steadily the last 10 years, especially in the Nordics but also in many other regions around the world. The drivers behind the increase in the Nordics (higher intermittent production from renewables and tighter integreation with surrounding countries) in costs are expected to become stronger going forward. In general, the shorter the time frame that a system operator has to respond to a system imbalance, the fewer resources are available for mitigating actions and correspondingly the more expensive it is for the system operator to take action. In addition, in extreme periods unexpected large imbalances can lead to system blackouts, which can have a very high societal cost. Being able to forecast system imbalance volumes therefore has a great value to system operators. 

Currently, there are no effective tools available in the market for providing such forecasts. Additionally, published literature on forecasting system imbalance volumes is very limited and of a quality that leaves great room for improvement. 

The question that this project is designed to address is thus: How can we design an algorithm that is fast enough to be used in a real-time environment while at the same time providing a highly reliable forecast of system imbalance that can easily be updated as new knowledge becomes known?

Machine learning prognosis for system imbalance volumes (IMPALA)

Det er lagt ved 3 vedlegg til søknad om reisestøtte bilateralt, som gjelder tre geografiske områder:

1) USA (San Francisco)
Målet med reisen er å delta på Innovasjon Norge sitt FRAM IoT program 7-11.november i San Francisco, møte med en potensiell kunde i California (CAISO), treffe vår partner Microsoft i San Francisco og treffe en potensiell ny partner (Bob Knox of Utilicast). I tillegg skal vi besøke Nordic Innovation House og møte vårt regnskapsselskap i USA (Escalon, May Kristin Røen).  

2) KINA
Målet med møte er kundemøte med China Light & Power (CLP) i Hong Kong sammen med vår Microsoft partner i Kina og Innovasjon Norge i Kina. CLP er det største energiselskapet i den sør-østre delen av Kina. Hong Kong har lignende utfordringer som Norge med en sterk vekst i antall elbiler som skaper problemer i strømnettet. Microsoft i Kina har jobbet lenge med CLP og ønsker nå å få inn eSmart sine løsninger hos CLP som bygger på Microsoft skyteknologi. eSmart har en strategi om å etablere seg i Asia og har hatt en ressurs stasjonert i Singapore i snart ett år for å selge til modne markeder i Asia.

3) USA (North Dakota)
Målet med møte er å besøke North Dakota Trade Office i Grand Forks, North Dakota. Besøket er for å sette sammen prosjektsøknad (R&D Grant) til North Dakota Department of Commerce sammen med flere partnere i USA. Partnerne er Robot Aviation fra Norge og med kontor i Grand Forks, Microsoft i Fargo, North Dakota State University, Excel Energy som er et stort energiselskap i Colorado og North Dakota. Søknaden vil gi oss mulighet til å teste ut vår Connected Drone programvare på amerikansk kraftlinje infrastruktur og for å få en kundereferanse i det amerikanske markedet. Dette vil også gi oss mulighet til å vurdere partnere, ressurser og kontorfasiliteter i Nord Dakota.

Reiseaktiviter vedrørende bilaterale møter ifm næringsrettede prosjekter med nye, potensielle samarbeidspartnere.

In situ nanocomposites for high voltage insulation
I prosjektet har vi utviklet en ny metode for å framstille elektriske isolasjonsmaterialer for høyspenningsanvendelser. Materialene er polymerkompositter der nanopartikler av uorganiske materialer dannes direkte i polymeren før den herdes. Ved vår framstillingsmetode vil nanopartiklene i kompositten være jevnt fordelt i hele materialet noe som fører til at kompositten får bedre egenskaper. Slike isolasjonsmaterialer er viktige for mange anvendelser og er spesielt viktig for elektrifiseringen som foregår nå for å redusere utslipp av CO2.

Stipendiatstillinger til SINTEF Energi AS (2016-2020)

Med sikte på å utnytte de siste fremskrittene i Deep Learning (DL) og UAV-teknologier for å lette automatisk autonom visjonbasert inspeksjon av kraftledninger, har vi foreslått et nytt automatisk, autonomt visjonbasert konsept for kraftlinjeinspeksjon som bruker UAV-inspeksjon som hovedmetode, optiske bilder som primær datakilde, og dyp læring som ryggraden i dataanalysen. For å lette implementeringen av konseptet, identifiserte vi seks hovedutfordringer for DL visjonbasert UAV inspeksjon: mangel på treningsdata; klasse ubalanse; deteksjon av små komponenter og små feil; deteksjon av kraftledninger i komplekse bakgrunner; deteksjon av usynlige komponenter og feil; og mangel på beregninger for å evaluere inspeksjonsytelsen. For å komme videre, har vi utviklet tilnærminger for å løse de tre første utfordringene og bygge et grunnleggende, automatisk visjonbasert inspeksjonssystem med to spesialbygde UAVer og fem DL-baserte modeller for dataanalyse og inspeksjon. For tiden fokuserer vi på å ta opp den fjerde utfordringen med DL visjonbasert UAV inspeksjon, som oppdager kraftledninger i komplekse bakgrunner. Vi ser på å utnytte de siste fremskrittene i CNN (Convolutional Neural Networks), single shot-objektdetektorer, og syntetisk bildegengivelse for å bygge en rask single-shot power line segment detektor. Til slutt foreslår vi few-shot learning som en potensiell løsning på den femte utfordringen. For å bane vei for å takle utfordringen foreslår vi et nytt dissimilarity measure for distance metric learning-based few-shot learning, kalt SEN, for å ta opp de eksisterende problemene med den tradisjonelle euklidiske avstanden i høydimensjonale rom.

For most power grid operators, it is challenging to have an accurate and up to date overview of the condition of their grid, equipment, and power lines.
In fault situations and for preventive and corrective maintenance of power grid infrastructure, power grid companies have traditionally relied on manual ground based inspections (crews walking the lines) and helicopter based inspections. Recently the use of RPAS (Remote Piloted Aircraft Systems), popularly called drones, has started to be considered by several grid operators as a low cost and low risk alternative to helicopter inspections, and as an additional support to ground crews, greatly reducing the need for them to climb up power pylons with the associated HSE risks.

This industry PhD project aims at investigating the use of the new generation of information technologies based on big data, machine learning, and real-time processing, to support the analysis of data acquired through RPAS based inspections.
One of the main sources of data from RPAS inspections will be still images and video. Other sources of information, such as power-line noise measurements, IR (infra-red) imaging, multispectral and hyperspectral imaging, and LIDAR (light detection and ranging), are being evaluated for their suitability, and might be included later on in the scope of this project.
The industry PhD project will primarily focus on image analysis and object recognition. The results of the PhD will be used directly in an ongoing R&D project at eSmart Systems aiming at developing a system to support and as much as possible automate infrastructure inspections for power grid companies.

GridScan: Image and Sensor Data Analysis for RPAS-based Smart Electricity Grid Inspections

Gjennom å digitalisere og modernisere det regionale og lokale strømnettet, bidrar CINELDI til at kraftsystemet kan håndtere den økte elektrifiseringen av samfunnet som må til for å nå klimamålene. For at strømnettet skal bli mer effektivt, fleksibelt og robust, må det bli «smart grid». 
Økt elektrifisering av samfunnet betyr at etterspørselen etter elektrisitet tar nye former; flere ønsker å koble seg til strømnettet; og mer variabel lastflyt i nettet pga. økt fornybar distribuert kraftproduksjon (sol og vind), elektrisk transport og nettkunder med aktive roller i strømnettet. Digitalisering gir muligheter for økt utnyttelse av strømnettet, men også økt kompleksitet og avhengighet av IKT-systemer, og åpner for nye trusler mot forsyningssikkerheten. 
Nettselskaper, teknologileverandører, myndigheter og forskningsinstitutter samarbeider gjennom CINELDI for å gjøre den langsiktige, næringsrettede forskningen som er nødvendig for å modernisere nettet samtidig som vi ivaretar forsyningssikkerhet og cybersikkerhet. CINELDI forsker på systemplanlegging og drift, med spesielt vekt på utnyttelse av fleksibilitet i forbruk, produksjon og energilager samt cybersikkerhet. En storskala pilot på bruk av fleksibilitet ble startet opp i 2022  for å finne ut hvor god kapasitet vi har i dagens nett. Ett av resultatene herfra er innsikt i hvordan kjøleeffekten fra vind kan bidra til økt kapasitet for tilknytning av vindparker. 
CINELDI har levert mange gode forskningsresultater og skapt et miljø for nettverksbygging, samarbeid, kompetansebygging og verdiskaping. I 2023 ble CINELDIs kunnskapsbank publisert på nettsiden med beskrivelser av resultater innenfor hvert tema. Til nå har vi mer enn 130 forskningsresultater og 35 innovasjoner som er til nytte for industrien, akademia og beslutningstakere. De første norske referansenettene for realistiske problemstillinger i strømnettet ble publisert av CINELDI i 2023. Dette er datamodeller av et vanlig norsk strømnett som kan brukes til å teste og simulere ulike teknologier, problemstillinger og scenarioer.  
Flere av resultatene våre siden oppstart i 2016 har potensiale for innovasjon og verdiskaping. Her er noen av dem (i tilfeldig rekkefølge):
- To metoder for å lokalisere jordfeil i ujordede systemer.
- Kodeplattform og ny metode for å ta i bruk data fra AMS-målere. 
- Klassifisering og karakterisering av fleksible ressurser
- En sjekkliste for evaluering av resultater for å identifisere brukergrupper, nyttverdier, databehov, barrierer osv. 
- Et referansenett som kan brukes for å analysere hvordan nye teknologier og løsninger vil oppføre seg i et typisk norsk strømnett
- Testet at 1 MW store batteri kan levere «hurtige effektreserver» (Fast Frequency Reserves (FFR)) til nettet når frekvensen blir for lav, noe som nå er i kommersiell drift
- Et EV-ladesystem basert på deling av kapasitet er et nytt produkt fra industripartnere i CINELDI. Det er et bygningsintegrert system for smart elbillading basert på en algoritme for optimal lastflyt utviklet i CINELDI
- Drivkrefter for systeminnovasjon i det elektriske distribusjonsnettet er identifisert og vi har etablert scenarier for fremtidens nett i Norge anno 2030-2040. Disse brukes som basis i forskningen og for overgangsstrategier til fremtidens nett
- Metodikk tilpasset smarte nett for analyse av cybersikkerhets-risiko er utviklet og testet i samarbeid med nettselskaper
- En metode for å analysere 5G kommunikasjonsfeil i nettet
- Et rammeverk for planlegging av aktive distribusjonsnett, der aktive tiltak som fleksibilitet kan hensyntas
- En ny mekanisme som kan sjekke integriteten av målinger fra synkroniseringsvisere (PMU), uten at det bidrar til forsinkelse i den tidskritiske overføringen av signalene fra synkroniseringsviserne
- En tilstandsestimeringsalgoritme for overvåking av distribusjonsnett, der tilstander kan estimeres basert på et delvis kjent system og med ukjente inputs fra systemet
- En sanntids simuleringsplattform for mikronett for å teste fysiske komponenters oppførsel
- Nye kontrollstrategier for robust drift av mikronett er etablert ved bruk av Virtuell Oscillator Kontroll (VOC) som et alternativ til konvensjonell statikkbasert kontroll i synkroniseringen av kraftelektronikk-omformere for mikronett i isolert drift
- En flerperiode AC optimal lastflyt-løser med effektivt minne og høy ytelse, der energilager og fornybare energiressurser er representert
- Metodikk for kost-nytte analyse av batterier i distribusjonsnett er etablert
- En stokastisk dynamisk programmeringsmodell for driftsplanlegging av fleksible ressurser i bygninger er etablert for å kunne finne verdien av fleksibilitet i bygninger i et langsiktig driftsperspektiv
- Datadrevne metoder for forbruk (last) som kan flyttes i tid. Modellene kan brukes til å estimere aggregert fleksibilitetspotensiale fra grupper av husholdninger
- Et nytt vernkonsept for å lokalisere feil i maskede høyspennings distribusjonsnett er testet

The main objective of CINELDI is to enable a cost-efficient realisation of the future flexible and robust electricity distribution system by developing new concepts, technologies and solutions. By providing new visionary smart grid use cases and testing them in laboratory and real life environments, the knowledge and experience gained will help DSOs, TSO, manufacturers and ICT companies to develop and integrate new technologies and work processes, stimulating innovations. These innovations will in turn contribute to a more sustainable energy system by increasing influx of renewables, electrification of transport and more efficient energy use. The sustainability targets cannot be met unless transformation of the distribution system is addressed.

The research targets the situation in 2030-2040. Given the distribution system of 2019 (after AMI roll-out); what are the optimal new technologies (power/ICT) to be rolled out to meet the visions for a sustainable system. The research tasks are designed to meet the objectives by joint efforts from four technology domains: Power engineering, cybernetics, information and communication technology supported by social sciences. The research addresses advances of system planning, operation and management, with particular emphasis on new and emerging topics like microgrids and utilization of load/generation flexibility, and cyber security.

The R&D results will be integrated into stakeholder guidelines and recommendations for the transformation to a smarter and more flexible distribution system in Norway, by integrating the results and findings into a holistic transition strategy. The innovations shall reduce total distribution system costs considerably compared to "business as usual" and leverage business opportunities for technology providers, in the national and international markets. In addition, knowledge building for the research partners, strengthening education, and international collaboration, are important objectives

NMP-1.04 Nano, Materials & Production Technologies

Nanotherapeutics for antibiotic resistant emerging bacterial pathogens

Tildelt: kr 6,8 mill.

Populærvitenskapelig framstilling

Sammendrag

Budsjettformål:

NMP-1.04 Nano, Materials & Production Technologies

Finansieringskilder

Temaer og emner