KTH leder storsatsningar på hållbar energiteknik

Forskningsprojekten finansieras av Stiftelsen för strategisk forskning (SSF) och ska bidra till att hitta lösningar för FN:s klimatmål om hållbar energi respektive att bekämpa klimatförändringarna.

Forskarna inom kärnteknik ska förbereda konstruktionen av en forskningsreaktor, en blykyld reaktor, så kallad fjärde generationens kärnkraftsreaktor. Den är tänkt att byggas i Oskarshamn och ett av målen är att kraftigt minska mängden radioaktivt avfall.

Projektet, SUNRISE, som leds av Pär Olsson , fysikprofessor vid KTH, ska lösa de tekniska problemen som återstår på vägen mot en svensk forskningsreaktor. Reaktorn planeras att stå klar inom tio år.

– Detta är första steget i en process som vi ser som en trestegsraket. Vi vill få klar all forskning som behövs för att konstruera en kärnreaktor, så att vi ska kunna bygga en eluppvärmd pilotanläggning som sedan kan kvalificera en faktisk reaktor, säger Pär Olsson.

Fjärde generationens reaktorer ska kunna utnyttja kärnbränslet uran nästan 100 gånger mer effektivt genom att återanvända det gång på gång, om man till reaktorerna kopplar upparbetningsanläggningar. Även uttjänt kärnbränsle från dagens reaktorer kan användas.

– Det bildar ett kretslopp som till slut har bränt ur all energi som går ur uranet - och därmed även eliminerat i princip allt långlivat radioaktivt avfall. Det är alltså ett hållbart energisystem, säger Pär Olsson.

Fungera som smörjmedel

Målet är att reaktorerna dessutom ska kunna serieproduceras.

– Byggnation och möjlig export av sådana mindre reaktorer har stor potentiell genomslagskraft, säger Pär Olsson, som tror att tekniken kan kommersialiseras i stor skala inom 15 år.

– Det är beroende till stor del på den politiska viljan, och vår forskning i detta projekt ska fungera som smörjmedel genom att visa att det faktiskt går. Men oavsett om vi lyckas övertyga om att fortsätta på den vägen vi stakar ut nu, så kommer forskningen generera många patent genom den materialutveckling som vi satsar stort på.

I det andra projektet, PUSH, tas ett samordnat nationellt grepp om vätgas som energibärare, en teknik som antas komma spela en stor roll i framtidens förnybara elproduktion.

– Det här är ett forskningsområde som kommer att växa i betydelse i takt med omställningen av samhället mot större hållbarhet. Runt om i världen läggs det enorma resurser på detta. Att i all denna konkurrens sticka ut och göra skillnad är en utmaning, säger Göran Lindbergh , professor i elektrokemi på KTH, som leder forskningsprojektet.

Genomslag i industrin

Forskarna tittar på hela processen – att framställa, använda och lagra vätgas. Framställningen ska ske med hjälp av elektrolys och genom bränsleceller omvandlas vätgas för att generera el. För att underlätta lagring och distribution vill forskarna undersöka möjligheten att binda vätgasen till organiska molekyler.

– Det sker redan en kommersialisering av bränsleceller, vätgaslagring och elektrolys. Vi hoppas kunna bidra till att göra alla steg i kedjan lite effektivare, och därmed skapa större förutsättningar för att tekniken kan få en viktig roll i klimatomställningen, säger Göran Lindbergh.

Vätgastekniken lyfts ofta fram som ett miljövänligt alternativ till konventionella, batteridrivna fordon.

– En av vätgasens fördelar är när stora mängder energi ska lagras. Vikten och volymen blir betydligt lägre än om batterier används. Det gör att vätgas och bränsleceller är en attraktiv lösning för tunga fordon som ska köra långt.

Men vätgasen kan även få ett brett genomslag inom processindustrin, tror Göran Lindbergh och pekar på exemplet med svensk stålindustri. I samarbete med KTH driver bolagen LKAB, SSAB och Vattenfall ett projekt med målsättningen att producera fossilfritt stål  - detta genom att ersätta kolet i masugnarna med vätgas.

Text: Christer Gummeson

SUNRISE

• Forskningsprojektet ”Hållbar kärnteknisk forskning i Sverige (SUNRISE)” ska förbereda drift av en svensk blykyld generation forskningsreaktor. Universitet och forskningsinstitut såväl som kommersiella kunder ska ges möjlighet att utföra uppdrag vid reaktorn som till exempel bestrålning av bränsle och material och avancerade modulära reaktorer och att utveckla säkerhetsstrategier för en potentiell global utveckling av blykylda reaktorer. Den kan även fungera som en demonstrationsenhet för avancerad reaktorteknologi.

• Forskarna kommer att arbeta med reaktordesign, säkerhetsanalys, materialdesign, uppbyggnad av testanläggningar och modellering.

• Forskningen görs i samarbete med tio forskare från KTH, Uppsala universitet och Luleå tekniska universitet. Även partners från MIT i USA, University of New South Wales, Australien och Bangor University, Wales medverkar. Industristöd och samverkan sker med Westinghouse, UNIPER, Kanthal/Sandvik, Jernkontoret, Outokumpu och Safetech, samt med Oskarshamn kommun och med Strålsäkerhetsmyndigheten.

PUSH

• Forskningsprojektet ”Produktion, användning och lagring av vätgas (PUSH)” omfattar hela värdekedjan i ett vätebaserat energisystem. Syftet är att uppnå förbättringar i alla steg i vätgaskedjan. Ett exempel är elektrolysörer som genom att snabbt kunna starta och stanna bättre kan integreras tillsammans med produktionen av förnybar el med sol och vind. Ett annat viktigt mål är att utbilda nästa generation av forskare inom området.

• Forskningen genomförs av sju grupper vid fyra universitet, KTH, Lunds universitet, Chalmers och Umeå Universitet och forskningsinstitutet RISE.

Antibiotikaresistens

• KTH-forskare deltar även i SSF-projektet ”Mycket snabb antibiotikaresistens-bestämning” med syfte att bland annat minska sjuklighet och dödlighet i infektioner hos människor och djur, och att minska antibiotika-användningen och resistensutvecklingen. Forskningen vid KTH leds av Wouter van der Wijngaart , professor i mikro- och nanosystem.

• Forskarna ska genom mikfrofluidik, ett forskningsområde som behandlar vätskor på mikrometerskalan, filtrera bort bakterier. Syftet är att kontrollera mängden antibiotiskt läkemedel och se hur bakterierna beter sig mot dessa läkemedel, det vill säga omedelbart se om de är mottagliga eller inte mot specifika antibiotikakoncentrationer. Forskningsprojektet leds av Uppsala universitet.