Energieffektivisering og vedvarende energi i industrien
Dansk industri står foran et markant paradigmeskifte i de kommende år med helt nye krav til energiforbrugende udstyr og processer. Det betyder øget fokus på tre hovedtemaer:
Øgede krav til energieffektivisering.
Helt nye krav til produkterne og deres energiforbrug relateret til Ecodesigndirektivet fra EU.
En markant forøget anvendelse af Vedvarende Energi (VE) i industrien, herunder større fleksibilitet i elforbruget og tilpasning af forbruget til produktionen (Smart Grid).
Paradigmeskiftet understøttes bl.a. af energiaftalen fra foråret 2012, som blandt mange initiativer indeholder en aftale om en massiv anlægsstøtteordning (ca. 500 mio. kr. årligt frem til 2020) til industrien i forbindelse med overgangen til effektiv anvendelse af VE, samt at energiselskabernes energispareindsats skal øges med 100% i perioden 2013-2020, svarende til en stigning fra ca. 700 mio. kr. pr. år i 2010 til ca. 1,5 mia. kr. pr. år fra 2015.Paradigmeskiftet giver danske virksomheder fornyede vækstmuligheder, der kan udnyttes, såfremt de rigtige betingelser er til stede. Aktivitetsplanen vil opbygge nye teknologiske serviceydelser, som kan understøtte disse nye vækstmuligheder i form af:
Et relevant, professionelt og proaktivt miljø, der gennemfører FoU-aktiviteter i samarbejde med danske virksomheder (både producenter af udstyr og brugere), rådgivere og andre aktører på området.
Udvikling af nye ekspertydelser, som tilbydes danske virksomheder gennem kortere eller længevarende rådgivningsforløb.
Nye toptunede laboratoriefaciliteter, hvor virksomhederne kan få testet deres udstyr i relation til ydelse, energieffektivitet og Smart Grid readiness både i forbindelse med produktudvikling og når produkterne skal introduceres på markedet. De mange nye krav er en direkte udløber af Ecodesigndirektivet.
Opbygning af ny viden samt spredning af denne gennem temadage, konferencer mv. bl.a. afholdelse af ’Den Nordiske Tørrekonference’ i juni 2013 samt flere temadage om VE i industrien og Ecodesign.
Aktivitetsplanen er inddelt i tre aktiviteter (Energieffektivisering, Ecodesign samt VE og Smart Grid). Aktiviteternes fælles mål er at forbedre industriens konkurrenceevne. Frem til at der er udviklet valide businesscases for Smart Grid, skal konverteringen til VE-kilder bæres af energieffektiviseringer, da det kun dermed er muligt at skabe det fornødne økonomiske incitament til udbredelse af de nødvendige teknologier. Virksomhederne skal have nem adgang til viden om de specifikke krav inden for deres produktområde og til at få deres produkter testet, ligesom aktivitetsplanen skal sikre, at virksomhederne kan tænke de mange nye krav ind i deres produktudvikling allerede fra start.Målgruppen er såvel store som små energiforbrugende virksomheder, udstyrsproducenter, rådgivere samt forsyningsselskaber.(billede: © Skjern Papirfabrik)
Off-shore komponent-og fundamenttestcenter– Infrastruktur
Nærværende aktivitet beskriver FORCE Technololgy´s rolle i udviklingen af en helt ny teknologisk infrastruktur i ”Lindoe Off-shore Renewables Centre” – LORC.I et strategisk samarbejde med ”Lindoe Off-shore Renewables Centre” – LORC, vil der i indeværende Resultatkontrakt strategiperiode blive udviklet og opbygget en ny og spektakulær teknologisk infrastruktur, hvis mission er at tilbyde dansk industri helt unikke og internationalt førende faciliteter for test og demonstration af teknologier, der indgår i at høste vedvarende energi på havet.Som udgangspunkt har samarbejdet sit fokus på off-shore energi, men faciliteterne vil kunne anvendes bredt i dansk industri i forbindelse med udvikling af andre energianlæg og udvikling af større industrielle produkter generelt set.Med nærværende aktivitet ønsker FORCE Technology – i et tæt strategisk samarbejde med LORC – at udvikle en helt ny palette af service udbud til dansk industri. Nærværende aktivitet omhandler opbygningen af de nye og nødvendige kompetencer for at FORCE Technology med udgangen af nærværende Resultat-kontrakt strategiperiode, som GTS-institut, indgår som en nøgle partner i den fortsatte udvikling og drift af den nye teknologiske infrastruktur, med ansvar for serviceleverancerne til dansk industri bredt set.Komponent og fundament testcentrene kommer som udgangspunkt til at favne et ”Structural Test Laboratory”, en ”Environmental Test Facility” samt et ”Marine Foundation Test Site”. ”Structural Test Laboratory” vil byde på muligheder for statisk og dynamisk test af store off-shore strukturer som støtte til design- og prototypeudvikling. ”Environmental Test Facility” vil byde på muligheder for at eksponere store strukturer får barske miljøpåvirkninger så som høje temperaturcykler, vibrationer og korrosivt miljø. ”Marine Foundation Test Site” vil byde på at bassinområde til opstilling af fuld-skala fundamenter eksempelvis til træning af logistik omkring overførsel af personel og udstyr, reparation og udskiftning af komponenter, designmodifikationer, evakuerings- og redningsmanøvre mm.Nærværende aktivitet bygger på en trinvis indfasning af aktiviteter i takt med at testfaciliteter etableres over de kommende 3 år. Vi retter vort primære fokus mod faciliteterne til mekanisk test og klima test, der har størst relevans for små og mellemstore danske virksomheder, vi retter i mindre grad fokus på faciliteten for fundament test, idet udbygningen af Odense Havn og den maritime infrastruktur her først ventes færdigudbygge i slutningen af aktivitetens løbetid.
National Vindtunnel – Infrastruktur
På baggrund af de prioriteringer, der er beskrevet i ”Den danske road-map for forskningsinfrastruktur”, etableres der nu en national vindtunnel primært til støtte for forskning og udvikling indenfor design og optimering af vingeprofiler til vindmøller.Grundlaget for en bæredygtig drift af den nationale vindtunnel er, at den anvendes til forskning og udvikling i 50 % af den til rådighed værende forsøgstid, og at den stilles til rådighed på markedsmæssige vilkår for industrien i de resterende 50 % af forsøgstiden.Med afsæt i FORCE Technology´s mere end 50 år lange erfaring i at arbejde med eksperimentel aerodynamik i vore fem vindtunneler, ser vi den nye nationale facilitet som et stort skridt frem mod, at Danmark bliver et internationalt anerkendt vidensmiljø for eksperimentel aerodynamik.Med nærværende aktivitetsplan ønsker FORCE Technology – i et tæt strategisk samarbejde med Danmarks Tekniske Universitet – at udvikle operatørfunktionen på den nationale vindtunnel både på forsknings- og udviklingsorienterede opgaver og på de kommercielt rekvirerede opgaver fra industrien.Nærværende aktivitet omhandler opbygning af de nye og nødvendige kompetencer for at FORCE Technology med udgangen af nærværende Resultatkontraktperiode som GTS-institut indgår i operatørfunktion og dermed tager del i ansvaret for serviceleverancerne til dansk industri.Design- og performancemæssigt adskiller den nye nationale vindtunnel sig væsentligt fra de eksisterende vindtunneler på FORCE Technology. Vindtunnelen vil byde på muligheder for at gennemføre forsøg i væsentlig større skala end muligt i dag, den adskiller sig ved at arbejde med væsentligt højere vindhastigheder og væsentlig lavere turbulensgrad, og den adskiller sig ved, at kunne anvendes til at studere akustiske fænomener på strukturer, der operere ved meget høje vindhastigheder.I og med at de tekniske forsøgsmuligheder i så høj grad adskiller sig fra FORCE Technology´s eksisterende muligheder fordrer det, at FORCE Technology opbygger helt nye forsøgstekniske kompetencer og analysemetoder, der i væsentligt omfang bevæger sig ud over FORCE Technology´s eksisterende kompetencer, og dermed udvikler instituttet til at favne langt bredere forsøgsteknisk og lang bredere markedsmæssigt.Med opbygningen af de nye tekniske kompetencer i at gennemføre forsøg på den nye nationale vindtunnel, udvider FORCE Technology sit service udbud til dansk industri. Vi tager del i at få opbygget et nationalt teknologisk infrastruktur miljø på området eksperimentel aerodynamik og vi sikrer, at den komplementaritet, der er mellem kapabiliteterne på den nationale vindtunnel og på FORCE Technology´s vindtunneler, den udnyttes optimalt.
Undervandsradiografi
Det overordnede og langsigtede formål er etablering af en ny teknologi, der muliggør inspektion og tilstandskontrol af strukturer under vand med henblik på primært forebyggende vedligehold og restlevetids-bestemmelse.Ved at anvende og udvikle helt nye typer af detektorer, der sammen med skannende systemer kan anvendes under vand og dermed kontinuert producere relevante tilstandsdata under at skulle returnere til overfladen efter hver eksponering vil dette give en række ejere af og rådgivere for sub-sea installationer nye og langt bedre muligheder for kvalificeret vurdering af sikkerheden ved forsat drift.Det er målet, at undervandsradiografi i regi af nærværende aktivitetsplan bringes frem til niveau, hvor anvendeligheden er demonstreret i laboratoriemiljø (under vand) for derved at være med til at danne grundlag for industrielle prototypeapplikationer:En væsentlig del af udviklingen i denne aktivitet vil omhandle:Detektorteknologi: Undersøgelse af eksisterende detektortypers egnethed for undervandsradiografi ud fra detektortype, anvendelig energiniveau, dynamik, detektoreffektivitet, kontrastfølsomhed, opløsningsevne m.m. set i forhold til udvalgt scenarie. Undersøgelse af hvordan detektorer reagerer i et multifase miljø, hvor vand er en ikke uvæsentlig faktor både når det kommer til at generere billeder med et acceptabelt signal/støj forhold og det at operere en sådan detektor i et vandfyldt miljø.Kildekonfigurationer: Undersøgelse af mulige konfigurationer af strålingskilder. Herunder både røntgenkilder og radioaktive isotoper, hvor egnethed til stabilitet, trykfølsomhed, tæthed, energidiversitet, mulighed for fjernbetjening, vægt i forbindelse med ønske om skanningStrålingssikkerhed: Vurderes i forhold til valgt scenarie men også generelt. Muligheden for fjernbetjent håndtering af radioaktive kilder som strålingskilde.Skanning: Specifikation af mulige principper under vand set i relation til udvalgt scenarie. Undersøgelse af mulige metoder for synkron bevægelse af detektor og kilde. Vurdering af af mulige deployment teknologier indgår i specifikationen.Som en væsentlig del af aktiviteten vil en demonstration eller gennemførlighedsunderøgelse af undervandsradiografi blive gennemført ud fra et valgt scenarie. I demonstrationen vil indgå anvendelsen af indkapslede detektor- og kildemoduler. Desuden vil den udviklede software blive anvendt i nødvendigt omfang. Tredje parts visualiseringssoftware vil blive inddraget efter behov i forhold til optimal evaluering af undersøgelserne.
Dokumentation af mikro- og nanostrukturerede produkter
Aktivitetens formål er at udvikle og afprøve sporbare, hurtige og pålidelige overflademålinger af mikro- og nanostrukturerede overflader og verificere produkternes funktion gennem avancerede overfladeanalyser, herunder at udbyde akkrediterede 3D ruhedsmålinger, der dækker spektret for produktrelevante måleområder – fra nm til cm.Mere konkret vil aktiviteten udvikle følgende:
Pålidelige og sporbare analyse- og karakteriseringsmetoder til mikro- og nanostrukturerede overflader (metal, plast, kompositter mv.).
Replikateknikker til brug on-site i forbindelse med produktudvikling, procesoptimering, samt kvalitetssikring af produkter og produktionsværktøjer.
En national spidskompetence indenfor karakterisering af ikke-plane mikro- og nanostrukturerede produkter/overflader, herunder konvekse og konkave overflader.
Rådgivningsydelser, relateret til overflader, i forbindelse med funktionalitet, design, procesoptimering, kvalitetssikring, materialevalg, ældning, slid, mv.
FORCE Technology vil som led i aktiviteten tage initiativ til etableringen af en national testfacilitet, hvor materialer, produkter og værktøjer kan testes og verificeres for funktionelle egenskaber. Kun få videninstitutioner har i dag det nødvendige karakteriseringsudstyr, da dette er højt specialiseret og kræver særligt uddannede specialister, og endnu færre virksomheder har mulighed for at investere i det meget dyre og avancerede udstyr. Det er således visionen at skabe et testcenter for den bredere del af industrien til udvikling og test af nye innovative mikro- og nanostrukturerede produkter gennem samarbejde mellem relevante aktører. En sådan samlet facilitet er ikke til rådighed for industrien i dag.Der er indgået aftale om samarbejde og fælles projektaktiviteter med DFM (Dansk Fundamental Metrologi), som er nationalt referencelaboratorium for målinger af længde og som udvikler og vedligeholder primær- og reference-normaler. DFM’s bidrag vil fokusere på at videregive sporbarheden. Platformen for dette samarbejde med DFM er bl.a. etableret gennem innovationskonsortiet NaKIM, hvor synergieffekter indenfor karakterisering af mikro- og nanopartikler er udbygget. NaKIM-projektet afsluttes i 2012.
Installations- og serviceoperationer for havvindmøller
Offshore vind er et marked i stor udvikling og modning. Således forventes der frem til 2015 en 6 dobling af energiproduktionen ved havvindmøller i Europa. Den stor del af aktiviteterne kommer til at foregå i Nordsøen og mange danske arbejdspladser er i spil på hjemme- og nærmarkederne for installation og service.Med udgangspunkt i FORCE Technology’s maritime simulatorcenter udvikles et testcenter for installation og service af offshore havvindmøller. Havvindmølleindustrien og dens leverandører kan ved brug af centret få foretaget evalueringer af eksisterende eller nye innovative fartøjsdesign og gennemføre træning af personel i optimal operation af disse.Evaluering af fartøjsdesign, test af operationer og træning af personale er centrale services, som FORCE Technology yder til den maritime branche. Projektets gennemførelse vil udvide typen af fartøjer og operationer, for hvilke disse ydelser kan leveres, til også at omfatte komplicerede installationer og service af vindmøller til søs.Ydelserne skal kunne anvendes fleksibelt fra skrivebordsstudier til full-mission-simuleringer. For effektivt at kunne yde denne service dækkes hele workflowet fra data-generering til slutrapport. Simuleringsværktøjer, kursusmateriale og faglige kompetencer vil forankre resultaterne af aktiviteten.
Fabrikation og overvågning af grønne off-shore strukturer
Aktivitetens formål er at bidrage til en markant reduktion af ”Cost of Energy” på grønne offshore strukturer.De nye kompetencer og tjenesteydelser der udvikles vil omfatte rådgivning og udvikling inden for laser- og laserhybridsvejsning, herunder fuldskala afprøvning under produktionslignende forhold, svejseautomatisering baseret på nye og banebrydende direct vision sensorteknikker, metoder til avanceret processtyring af bl.a. MIG/MAG, laser- og laserhybridsvejsning, udstyrssalg kombineret med rådgivning, overvågningsteknologi tilpasset offshore strukturers behov og værktøjer til kvalitetssikring, overvågning og vedligehold af konstruktioner til havs.Aktiviteten kombinerer kompetencer indenfor svejsning og materialer, sensorteknologi, beregning, specialtest, dataformidling og inspektion.Overordnet indeholder aktivitetsplanen to væsentlige delaktiviteter: i) Fuldautomatisk højkvalitetssvejsning på offshore-strukturer, og ii) Overvågning og vedligehold af offshore-strukturer.Fuldautomatisk højkvalitetssvejsning på offshore-strukturer: I denne delaktivitet sigtes der mod at adressere de procestekniske udfordringer ved at udvikle og udbrede avancerede metoder og udstyr for automatiseret styring ved laser- og laserhybridsvejsning på store strukturer. Ved at indbygge intelligens i processerne, bliver de i stand til at tilpasse sig, kan de anvendes på den virkelighed som findes og opleves i den danske industri.For at bevæge sig fra laboratorieplanet til en egentlig industriel implementering i dansk industri, vil aktiviteten foregå i tæt samarbejde med det nyetablerede Lindø Welding Technology (LWT). I dette regi vil de nye teknologier blive testet i fuld industriel skala og i et realistisk industrielt miljø, hvor både producenter og slutoperatører involveres. I LWT-regi anvendes en ny højeffekts og højstrålekvalitets fiberlaser på 32 kW, hvis potentiale er ganske stort, men endnu ikke er fuldt udviklet.Overvågning og vedligehold af offshore-strukturer. FORCE Technology vil indenfor aktiviteten udvikle overvågningsværktøjer og testfaciliteter, der understøtter materialevalg, tilstandsvurdering og levetidsfor-længelse i en integreret aktiv risikovurderingsmodel. Korrosions- og styrkeegenskaber af metalstrukturer bestemmes af kombinationen af en materialekvalitet (herunder samlinger, svejsninger og overfladefinish) med et givet miljø.Aktiviteten omfatter således opbygning af tests og services samt den nødvendige understøttende teknologi for at danne et teknologiloop indenfor områderne: Dynamiske og fleksible test for materialevalg til ekstreme betingelser, overvågning under drift, forvaltning af data og analyse – korrosionshastighed, korrosionsbeskyttelse og –udmattelse, integrity management system baseret på værktøj til beslutningsstøtte, anbefalinger til inspektion, vedligehold og fremtidigt design.
Industriens komposit laboratorium
Målsætningen med nærværende aktivitet er at højne vidensindholdet og innovationen i fremstillingsindustriens produkter. Dette gøres ved at udvikle industriens kompetencer til at anvende kompositmaterialer til erstatning for traditionelle konstruktionsmaterialer – et områder der er blandt de højest prioriterede områder for den fremtidige materialesatsning. Med nærværende aktivitet vil FORCE Technology øge vores engagement med SMVérne indenfor kompositområdet ved at komme i dialog med industrien helt fra design stadiet og til den tidlige produktionsfase.Opbygningen af ”Industriens Komposit Laboratorium” vil ske i et strategisk samarbejde med de to førende danske vidensmiljøer indenfor kompositmaterialer; ”Institut for Mekanik og Produktion” på Aalborg Universitet og på ”Institut for Vindenergi” på Danmarks Tekniske Universitet. Sammen med disse to vidensmiljøer etablerer vi et nyt industrielt miljø – et ”Industriens Komposit Laboratorium” –, hvor SMVér, i samarbejder med dette tre-kløver, kan tage deres første skridt ind i kompositverdenen.Målsætningen er, at vi sammen med forskerne på de to institutter, vil hjælpe SMVérne med design og beregning, vi vil trække dem ind i universiteternes laboratorier og gennem brug af de to institutters omfangsrige udstyrs- og apparatpark, hjælpe dem med udvikling af prototyper og pilot-produktion, og vi vil hjælpe dem med teknologi implementering.I løbet af de 3 år aktiviteten varer vil vi tage udvalgte kandidatvirksomheder gennem et innovations- og læringsforløb, hvor de tilegner sig kompetencerne til at tage deres første skridt ind i kompositverdenen. De vil, efter gennemførelse af design-studier, beregningsarbejde og evt. prøvefabrikationer, blive introduceret til et oplæg til et kompositorienteret produktionsforløb, der tilstræbes at involvere alle udviklings- og procestrin, dvs. design og konceptudvikling, materialevalg, beregningsmodeller, fabrikation, og kvalitetskontrol.Gennem teoretiske og praktiske anvisninger, vil virksomhederne lærer sig de nødvendige faglige og produktionsmæssige kompetencer, der slutteligt kan lede til fabrikation af en kompositprototype eller -demonstrationsmodel.
Hightech pilotproduktion i Danmark (HTPP)
Danske virksomheders produktion af varer i Danmark er af afgørende betydning for den danske velstand. Fortsat dansk produktion i Danmark kræver, at fremstillingsindustrien til stadighed udvikles og innoveres. DI’s vækstpublikation slår fast, at danske produktionsvirksomheder skal leve af højteknologiske produkter med øget funktionalitet og performance fremstillet af veluddannede medarbejdere. Kun på den måde kan danske produkter adressere det attraktive up-market med baggrund i den nyeste teknologi, et højt videnindhold og indbygget høj kvalitet.Samtidig slår ny DI-undersøgelse fra januar 2012 fast, at de mindre og mellemstore virksomheder er langt mindre kapitalintensive end de store virksomheder. Det resulterer i en lavere produktivitet og vanskeliggør udvikling af nye innovative produkter. De små og mellemstore virksomheder med begrænset kapital, teknologisk infrastruktur og viden om de nyeste front-end nøgleteknologier bliver begrænset i at få nye produkter introduceret på markedet. Risikoen tilknyttet pilotproduktionen gør det ofte ikke muligt at retfærdiggøre den nødvendige investering, som kræves for helt at udvikle den nye teknologi eller det nye produkt. Herved tabes den innovation, som Danmark i så udpræget grad har brug for.Aktivitetsplanen vil bestå af fem aktiviteter:
Videnhjemtagning fra internationale institutioner, som i dag har erfaring med at udføre højteknologisk pilotskalaproduktion for industrielle kunder.
Identifikation af muligheder for højteknologisk pilotproduktion, HTPP.
Videreudbygning af kompetencer relateret til HTPP.
Demonstrationsplatforme med udgangspunkt i afsluttede udviklingsprojekter.
Demonstrationsplatforme, hvor Key Enabling Technologies kobles med mere modne teknologier inden for den traditionelle fremstillingsindustri.
Når aktivitetsplanen er gennemført vil følgende milepæle være opnået:
Samarbejde er igangsat med de førende aktører i Europa og USA inden for pilotproduktion.
Samarbejder er etableret med danske leverandørvirksomheder, der kan indgå i strategiske alliancer i en samlet levering af nye højteknologiske produkter eller delprocesser.
Demonstrationsplatforme er etableret inden for fremstillingsindustrien, energi, biobaserede produkter, bioteknologiske produkter, fødevarer, byggematerialer, byggekomponenter.
Der er gennemført seminarer og åbne arrangementer, hvor interessenter kan opleve pilotanlæggene i drift.
Formidling via artikler i fagblade og foredrag til konferencer er gennemført.
Målgruppen for de udviklede services er:
Små og mellemstore teknologitunge virksomheder, som ikke har den fornødne teknologiske infrastruktur eller adgang til kapital, som kræves for igangsættelse af en pilotproduktion af hightech-produkter.
Virksomheder som har deltaget i FoU-projekter, hvor åbenbare produktmuligheder ikke er markedsafprøvet grundet manglende kompetenceadgang i projektkonsortiet.
Hightech-opgaver for etablerede virksomheder. Her har Instituttet allerede eller vil udvikle high-end-udstyr, som kan anvendes til pilotproduktion.