Spesialisering i energifysikk

Du lærer hvordan vi utnytter fornybar energi fra vind, vann, bølger, sollys og biologisk materiale til oppvarming, strøm og biodrivstoff. Du lærer også om energilagring og om hvordan energi transporteres fra kilde til bruker.

• Solceller og fotovoltaiske systemer

  Vår forskningsgruppe i solcelleteknologi jobber primært innenfor tre retninger: 

  • Fremstilling og karakterisering av solcellematerialer. NMBU samarbeider med andre institusjoner som Institutt for Energiteknikk og SINTEF når det gjelder silisiumbaserte solcellematerialer. En ny klasse solcellematerialer med stort potensiale basert på organometalliske perovskitter fremstilles i vårt eget laboratorium. NMBU har utstyr i verdensklasse for karakterisering av egenskaper til solcellematerialer med hyperspektral avbildingsteknologi. 
  • Monitorering og karakterisering av solcellemoduler i felt. NMBU utvikler metoder for å studere hvordan solmoduler oppfører seg ved eksponering for utendørs forhold med en rekke forskjellige metoder. Spesielt kan nevnes IV-kurver, effektmålinger og spektral billedbehandling. 
  • Agrivoltaiske systemer - sambruk av areal med jordbruksformål. NMBU driver et eget agrivoltaisk system for studier av hvordan solenergi og landbruk påvirker hverandre. Formålet er å vurdere om det er mulig å dyrke mat og produsere energi fra et og samme landområde. 

  Kontakt:

• Digitale elektriske kraftsystemer

  Forskningsgruppen for digitale elektriske kraftsystemer forsker på hvordan vi skal håndtere elektrifisering av kraftsektoren, når vi av miljøhensyn må erstatte fossile brensler med elektrisitet fra fornybare kilder som sol og vind. Dette fører til en økning i uregulerbar elektrisitetsproduksjon. Samtidig har vi endret forbruksmønster, blant annet på grunn av elektriske biler. Sammen fører dette til et mer komplekst strømnett der vi må forske fram nye metoder for optimal drift.

  I forskningsgruppen utvikler vi modeller for å forutsi energiproduksjon og -forbruk, samt undersøker hvordan vi kan ta i bruk forbrukerfleksibilitet for bedre nettutnyttelse. Vi forsker også på metoder for å overvåke driften av fornybare energisystemer. Målet er å overvåke status til kritiske elektriske komponenter som batterier, vurdere feildiagnostikk og gjenværende levetid, samt foreslå nødvendige handlinger for å minimere systemnedetid, miljøpåvirkninger og økonomiske kostnader. Vi bruker både fysiske modeller og datadrevne tilnærminger.

  Kontakt:

• Batterier og superkondensatorer for energilagring

  Batterier og superkondensatorer spiller en stadig større rolle i vårt samfunn. Begge disse elektrokjemiske energilagringsenhetene er avhengige av elektrisk ladning av porøse elektroder fylt med ioniske væsker. I prosjektet PoreCharge lager vi teoretiske modeller for å forstå disse enhetene, helt fra molekyl- til enhetsnivå. Nøyaktigheten av våre modeller testes i laboratoriet med eksperimenter på hjemmebygde enheter.

  Kontakt:

• Bioenergi

  Forskergruppen Reaction Engineering and Catalysis bruker avfall for å lage nye bio-kjemikalier og biodrivstoff som er bærekraftige og miljøvennlige. Vi kombinerer teoretiske beregninger og modeller med eksperimenter med katalysatorer og kjemiske reaktorer for å forbedre metoder for fremstilling av nyttige bio-produkter. Vi arbeider også med å lage, teste og skalere opp teknologiene vi utvikler fra laboratorieskala til industriskala. Vi vurderer også økonomien rundt de ulike teknologiske løsningene for å se hvor konkurransedyktige de er i dagens marked.

  Kontakt:

• Saltsmelteteknologi

  I forskningsgruppen innen saltsmelteteknologi forsker vi på hvordan vi kan bruke saltsmelter innen framtidens kraftsystemer. Saltsmelter er ioniske forbindelser som er i fast fase ved romtemperatur, men blir flytende når de varmes opp. De har egenskaper som gjør dem attraktive som reaksjonsmedier for bl.a. CO2-fangst og omdanning av biomasse til biodrivstoff.

  Kontakt:

• Sesonglagring av termisk energi

  Den antakelig største utfordringen med overgangen til fornybare energikilder er at sol, vind og bølger er uforutsigbare. Kull, olje, fossilgass og kjerneenergi er lagervare som vi aktiverer når vi trenger energi. Mye av vannkraften er også lagervare fordi vi har laget demninger slik at vi kan slippe vann på turbinene når vi trenger strøm. Bioenergi er den eneste fornybare kilden som kan lagres fra naturens side. Biomasse som kilde for varmeproduksjon har imidlertid neppe en lys fremtid. Når vi skal fase ut fossilt karbon må biokarbonet forbeholdes byggematerialer, kjemiske produkter, mat og drivstoff for spesielle anvendelser.

  I Norge er 60 - 90% av energi i bygninger varme og noe kjøling. På en bygnings tak skinner det inn 2 – 5 ganger så mye energi enn det som brukes av termisk energi inne i bygningen i løpet av året. Problemet er at varmen kommer om sommeren og behovet er om vinteren. Dette kan løses ved å fange energien om sommeren og lagre den i borehullslager til bruk om vinteren. Slike systemer bør være av en viss størrelse for å virke bra, gjerne fra en liten GWh varme og oppover.
  Sesonglagring av termisk energi kan frigjøre store mengder elektrisk effekt og energi og kan danne et ideelt samspill med elektriske kraftsystemer.

  Aktiviteten ved instituttet foregår for tiden gjennom masteroppgaver med pensjonert førsteamanuensis Petter Heyerdahl som veileder.