Bränsleceller har funnits sedan rymdprogrammet Apollo och kan arbeta på olika bränslen som naturgas, väte och LPG. Bränsleceller är elektrokemiska energiomvandlare med verkningsgrader som överstiger konventionella kraftverk, redan i liten skala. Konceptet med att ansluta bränsleceller till gasnät för att driva motståndskraftiga stads- och kantdatacenter övervinner behovet av backupgenerering i sådana områden, vilket minskar utsläppen och bullerpåverkan.
Huvudmålen med det föreslagna projektet är att:

• Ta fram ett koncept för bränslecellens som primärkraft för datacenter.
• Skapa en öppen standard för bränslecellsanpassning för att driva datacenter.
• Demonstrera och validera en POC-bränslecellsbaserad primärkraftsmodul för datacenter.
• Samla in löpande driftsdata från bränsleceller som primär kraft för datacenter.
• Analysera den kombinerade sociala, miljömässiga och kommersiella påverkan på den europeiska marknaden.
• Utvärdera möjligheter till förbättrad energieffektivitet och spillvärmeåtervinning.

Projektet förutser starkt möjligheter för europeiska bränslecellsleverantörer att öka sitt spridning på flera marknader med förbättrad energieffektivitet och kostnadseffektivitet

Detta projekt var en fortsättning på den av Energimyndigheten finansierade förstudien 'Från flis till flygplan i Småland'. I projektet återsamlades konsortiet Växjö Energi (VEAB), Södra, RISE, KLM, SkyNRG och 2030-Sekretariatet för att genomföra en fördjupad genomförbarhetsstudie avseende produktion av skogsbaserade flygbränslen. 

Projektet omfattar en teknoekonomisk förstudie av ett koncept baserat på biomassaförgasning med Fischer–Tropsch-syntes för produktion av biojet och nafta. Konceptet tillämpades på VEAB:s anläggning i Växjö genom integration med befintlig kraftvärme, samt jämfördes med en liknande lösning vid Mörrums massabruk. En hållbarhetsanalys från skog till vinge genomfördes för att säkerställa att biojetbränslet uppfyller klimat- och miljökrav. Ett affärscase togs fram genom analys av marknad, produktvärde samt produktions- och värdekedjekostnader.

Resultaten visar att konceptet är tekniskt genomförbart, med små skillnader mellan sajterna. Investeringskostnaden för en fullskalig anläggning är dock hög i relation till producerade volymer. Livscykelanalysen visar cirka 95 % lägre växthusgasutsläpp jämfört med fossil referens enligt RED-metodik, vilket överstiger kraven i RED III. Inga andra betydande miljömässiga hinder identifierades.

Hållbar biomassa är avgörande. Projektet stöddes därför av SkyNRG:s hållbarhetsråd, som tog fram ett ramverk för hållbart grotuttag och rekommenderade RSB-certifiering av råvarukedjan. Kolåterbetalningstiden bedöms till 10–20 år, men kan minska genom ökad kol- och energieffektivitet, vilket bör studeras vidare.

Affärsanalysen visar att konceptet i dagsläget inte är ekonomiskt genomförbart på grund av höga investerings- och produktionskostnader. Samtidigt finns god tillgång på råvara och möjligheter till kostnadseffektiv avsättning av biojet och nafta. Projektet bekräftar konceptets hållbarhetspotential men pekar på hög teknisk risk, begränsad skala och behov av vidare optimering för att förbättra kol- och energieffektivitet samt behov av långsiktiga styrmedel. 

EUCANWin! har tre ambitiösa mål: 

• Att öka konkurrenskraften för biomassa från skog värdekedjan genom att involvera artificiell intelligens
• Att öka elektrisk effektivitet för kraftvärme produktionen genom Biomass Top Cycle-teknik (BTC),
• Att uppnå detta i kombination med negativa koldioxidutsläpp

Specifikt EUCANWin! kommer:

• Att stödja kunskapsöverföringen av information om tillgänglighet av biomassa (Forest Biomass Atlas) till Kanada, som en öppen tjänst för att stödja bioekonomin;
• Att undersöka möjligheter att överföra skördekunskap på trädlängd från Kanada till Europa;
• Att utveckla en prototyp för On-Board Intelligent Biomass Analyzer, inklusive artificiell intelligens och självlärande kapacitet, för att förbättra logistik och allokering;
• Att fördubbla effektiviteten i elektrisk omvandling genom Biomass Top Cycle (BTC) konceptet;
• Att identifiera den mest effektiva bio-CO2-fångstekniken för BTC-processen.
• Att ge en ekonomisk och miljömässig bedömning av leveranskedjan för biomassa;
• Att genomföra en konsekvensbedömning för miljö och sociala aspekter av den föreslagna tekniken för att stödja en rättvis omställning med låga koldioxidutsläpp.

Följ EUCANWin! på Twitter (@EUCANWin) och LinkedIn

EUCANVin! kommer att pågå från april 2021 till mars 2025. Ytterligare information om projektet finns på Europeiska kommissionens CORDIS-sida. Projektwebbplatsen kommer att lanseras i mitten av 2021.

This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under Grant Agreement No. 101022829.

Applikationsexempel: 

Analys av fluidiserad bädd

RISE har tillsammans med Chalmers Energiteknik, utvecklat teknik för högupplöst 3D-spårning av en partikel i fluidiserade bäddar, Magnetic Particle Tracking (MPT).

Fluidiserade bäddar används vid förbränning och förgasning vid tex värmeverk och biogasanläggningar, men även vid syntetisering av organiska föreningar, polymerisering, pyrolysering och torkning.

En fluidiserad bädd består av en stor mängd partiklar, ofta sand eller liknande. Luftströmmar underifrån sätter partiklarna i rörelse som ger massan flytande egenskaper och därmed enkel att flytta i vertikal riktning.

Fluidiserade testbäddars förmåga att effektivt omvandla förnybara drivmedel såsom biomassa gör dem till en viktig faktor i det framtida energisystemet. Detta sätt att blanda stora mängder material under förbränning/förgasning öppnar för storskalig produktion av förnybar värme och kraft, samt CO₂-neutralt biodrivmedel för transportsektorn. Tekniken förhindrar även energiförluster genom jämn fördelning av partiklarna.

För att verifiera teoretiska modeller använder man sig av miniatyriserade fluidiserade bäddar med bronspulver som fluidiseras vid rumstemperatur av tryckluft underifrån. Dessa testbäddar är mycket effektiva verktyg för att studera bränsleomblandning, tillsammans med noggranna diagnostiska metoder.

Genom att med mätsystemet följa markörens rörelse i den fluidiserade bädden under en längre tid, kan statistik tas fram på dess rörelsemönster. Upplösning blev ca. +/- 3 mm i detta projekt.

Publikationer med RISE MPT-teknik

• Measurement and modeling of solids flow behaviors in an aerated standpipe and inclined pipe of circulating fluidized bed full-loop system; Chunguang Zhou, Christian Jonasson, Marcus Gullberg, Fredrik Ahrentorp, Christer Johansson; Powder Technology, Volume 449, 15 Januari 2025, 120414
• Application of the magnetic tracer-tracking system in solids circulation measurement in a fluidized bed standpipe; Chunguang Zhou, Christian Jonasson, Marcus Gullberg, Fredrik Ahrentorp, Christer Johansson; Chemical Engineering Journal, Volume 498, 15 October 2024, 155030
• Magnetic tracer-particle tracking in a fluid dynamically down-scaled bubbling fluidized bed; Erik Sette, David Pallarès, Filip Johnsson, Fredrik Ahrentorp, Anders Ericsson, Christer Johansson; Fuel Processing Technology, 2015 138, 368-377, doi.org/10.1016/j.fuproc.2015.06.016
• Magnetic tracking of a fuel particle in a fluid-dynamically down-scaled fluidized bed; Anna Köhler, David Pallarès, and Filip Johnsson; Fuel Processing Technology, 2017, 162 (147-156), doi.org/10.1016/j.fuproc.2017.03.018
• Experimental characterization of axial fuel mixing in fluidized beds by magnetic particle tracking; Anna Köhler, Alexander Rasch, David Pallarès, and Filip Johnsson; Powder Technology, 2017, 316 (492-499), doi.org/10.1016/j.powtec.2016.12.093.
• Modeling Axial Mixing of Fuel Particles in the Dense Region of a Fluidized Bed; Anna Köhler, David Pallarès, and Filip Johnsson; Energy & Fuels 2020 34 (3), 3294-3304, DOI: 10.1021/acs.energyfuels.9b04194
• Determination of the Apparent Viscosity of Dense Gas-Solids Emulsion by Magnetic Particle Tracking; Anna Köhler, David Pallarès and Filip Johnsson; 23rd International Conference on Fluidized Bed Conversion, Seoul, Korea, 2018
• Rheological effects of the gas-fluidized bed emulsion on falling and rising spheres; Anna Köhler, Diana Carolina Guío-Pérez, Anna Prati, Michele Larcher, David Pallarès; Submitted to Powder Technology.

Antalet datacenter och energianvändning växer på grund av det ökande behovet av databehandling. Det behövs metoder för att göra datacenter och mikronät med förnyelsebar energi mer flexibla och optimerade.

I det här projektet vill vi studera hur olika abonnemang och tariffer påverkar driften av ett AI-kontrollerat mikronät bestående av solceller, batterier och en last som utgörs av ett datacenter.

Vi vill också optimera datacenter med nya strategier för styrning av el, last och kyla baserat på kunskap om elnät och mikronät. Dessutom vill vi utveckla självoptimerande lösningar.

Slutligen även utveckla smarta tariffer genom AI som gynnar både datacenter-, mikro- och el-nätägaren. Med bättre samspel kan nyttjande-graden av el-nätet ökas.

Med forskningen stödjs elnät, mikronät och datacenter med metoder för transformation av energisystemet. Med energi och data science kompetenser på RISE ICE datacenter främjas interdisciplinärt samarbete och demonstreras lösningarna för industrin.

Sverige har satt som mål att nå nollutsläpp av växthusgaser 2045. Koldioxidavskiljning och lagring (eng: carbon capture and storage; CCS) har en viktig roll att spela för att uppnå detta mål. Karbonatiseringbaserad CCS där alkaliska material omvandlas till termodynamiskt stabila karbonater anses globalt vara den säkraste CCS-tekniken. Emellertid är den låga reaktiviteten hos råmaterial som leder till höga driftskostnader det största hindret för kommersialiseringen av denna teknik.

RISE tillsammans med akademi och industri håller på att genom forskning utveckla kostnadseffektiva karbonatiseringsbaserade CCS-system där alkalirika material i rena former samt industriella restmaterial kan användas för CO2-infångning.

Projektet syftar att visa hur man med hjälp av innovativa lösningar med aktiv styrning av elnäten (ActiveNetworkManagement – ANM) effektivt kan öka möjligheten till integrering av förnybar produktion (RES) i distributionsnäten.

ANM kommer omfatta kontroll av aktiv och reaktiv effekt för att undvika överlast, upprätthålla spänningen, minimera behov av nedreglering av RES samt möjliggöra ytterligare RES även när nätets teoretiska designgränser uppnåtts.

Aktiviteter inom forskning, utveckling och innovation omfattar utveckling av:

• Metoder för aktiv styrning i lokala energisystem
• Affärsmodeller för beslutsunderlag för marknadsaktörer
• En integrerad verktygslåda för att stödja distributionssystemets planering och drift innehållande utvecklade ANM-metoder och affärsmodeller

Verktygslådan, metoder och affärsmodeller för ANM kommer att demonstreras i Sverige och Ungern. Projektet kommer också att förbereda lösningar och rekommendationer för replikering i andra lokala och regionala energisystem.

Detta projekt har fått medel inom ramen för det gemensamma programinitiativet ERA-Net Smart Energy Systems, integrerade fokusinitiativ, regionala energisystem, med stöd från Europeiska unionens forsknings- och innovationsprogram Horizon 2020 enligt bidragsavtal nr 775970.