Omvända solceller kan generera el på natten

Tänk om solceller fungerade på natten? Det är inget skämt, enligt Jeremy Munday, professor vid institutionen för elektroteknik och datateknik vid UC Davis. I själva verket skulle en speciellt designad fotovoltaisk cell kunna generera upp till 50 watt effekt per kvadratmeter under idealiska förhållanden på natten, ungefär en fjärdedel av vad en konventionell solpanel kan generera dagtid, enligt ett konceptdokument från Munday och doktorand Tristan Deppe. Artikeln publicerades i och presenterades på omslaget till januari 2020-numret av ACS Photonics.

Munday, som nyligen anslöt till UC Davis från University of Maryland, utvecklar prototyper av dessa ”nattsolceller” som kan generera små mängder elektrisk ström. Forskarna hoppas kunna förbättra enhetens effekt och effektivitet.

Munday sa att processen liknar hur en normal solcell fungerar, men omvänt. Ett objekt som är varmt jämfört med omgivningen kommer att stråla ut värme som infrarött ljus. En konventionell solcell är kall jämfört med solen, så den absorberar ljus.

Rymden är verkligen kall, så om du har ett varmt föremål och riktar det mot himlen, kommer det att stråla ut värme mot rymden. Människor har använt detta fenomen för nattkylning i hundratals år. Under de senaste fem åren, sade Munday, har det varit mycket intresse för enheter som kan göra detta under dagen (genom att filtrera bort solljus eller rikta bort från solen).

Genererar kraft genom att stråla ut värme
Forskarna beskriver sin uppfinning som i det närmaste en omvänd solpanel. Istället för att alstra elektricitet genom att fånga solstrålar, ska de alstra el genom att sända ut värmestrålning i rymden.
Det finns redan liknande enheter, s k termoradiativ cell, som genererar ström genom att utstråla värme till omgivningen. Forskare har undersökt att använda dem för att fånga spillvärme från motorer.

”Vi tänkte, om vi tog en av dessa enheter och lägger den i ett varmt område och pekade det mot himlen,” sa Munday. Denna termoradiativa cell som riktas mot natthimlen skulle avge infrarött ljus eftersom det är varmare än yttre rymden.

”En vanlig solcell genererar el genom att absorbera solljus, vilket får en spänning att dyka upp över enheten och en ström att flöda. I dessa nya enheter släpps ljus istället ut och strömmen och spänningen går i motsatt riktning, men du genererar fortfarande ström, ”sa Munday. ”Du måste använda olika material, men fysiken är densamma.”

Enheten fungerar också under dagen om du vidtagit åtgärder för att antingen blockera direkt solljus eller rikta bort det från solen. Eftersom denna nya typ av solcell potentiellt skulle kunna fungera dygnet runt är det ett spännande alternativ för att balansera elnätet över dygnet mellan dag och natt.

Forskarna vid UC Davis ska nu konstruera små prototyper av sina anti-solceller för att testa hur väl de fungerar och hur hög effekt de kan få ut.

Effektivare sortering kan ge bättre återvinning av textil

I Sverige slänger vi i genomsnitt knappt åtta kilo kläder i soporna varje år. En hel del av dem skulle kunna återanvändas men än så längre saknas bra metoder, framför allt för återvinning i större skala. Men det pågår flera projekt för att ta fram sådana metoder. Ett av dem är projektet WargoTex Development som startade 2018 i Vargön utanför Vänersborg och ska pågå i två år.

– Mycket textil återanvänds inte därför att det saknas bra funktioner för sortering, säger Maria Ström, verksamhetsledare på Wargön Innovation som driver projektet.

Maria Ström,. verksamhetsledare Wargön Innovation.
Maria Ström,. verksamhetsledare Wargön Innovation.

Utvecklingsprojektet, som fått stöd av Energimyndigheten, samlar 25 samarbetspartner under ett tak. Bland dem högskolor, kommunala energibolag, välgörenhetsorganisationer, återvinningsföretag och klädkedjor.

– Vi vill förstå hur man kan sortera textilierna mer effektivt. Vi har fått lokaler med en processhall där vi ska testa olika saker. Vi har fem demoprojekt, bland dem ett som tittar på robotteknik och ett som håller på med industriell redesign, säger Maria Ström.

Behövs industriell kapacitet

Projektet kom enligt henne till därför att flera olika aktörer inom återvinning hade nya idéer om vad man kan göra med uttjänt textil, men de hade insett att det i Sverige saknas industriell kapacitet för textilsortering.

– Vi såg en lucka just i sorteringsfunktionen. Om ett stort företag ser att de skulle kunna göra en produkt med återvunnen textil, då kanske de vill ha 10 000 ton på ett år, men den volymen finns inte framme i dag, säger hon.

I sorteringen gäller det att skilja ut de textilier som kan återanvändas – till exempel klädesplagg –  från de uttjänta som ska återbrukas, det vill säga förvandlas till ny textilråvara eller annan råvara.

Råvaran måste sorteras

– Får man in en stor hög med textilier kan där finnas allt från urtvättade barntröjor till Armanikostymer. Det pågår många projekt inom det här området, det finns till exempel minst två svenska projekt som arbetar med att separera bomull och polyester. Men allt kräver att det finns en sorterad råvara, säger Maria Ström.

Kläder återvinning textilsortering
I stället för att brännas kan de begagnade plaggen återanvändas eller återvinnas. Foto: Jerry Lövberg

Det finns många aktörer som arbetar med återvinning och återbruk av textilier på olika sätt. Därför är det så många olika samarbetspartner med i projektet i Vargön – alla kan bidra med sina erfarenheter och kunskaper.

– Vi behöver också utveckla textilinsamlingen. Andra länder, som Tyskland, Frankrike och våra nordiska grannländer samlar in mer än vi. Alldeles för mycket textil slängs fortfarande, säger Maria Ström.

”En utmaning för oss som medborgare”

Hon framhåller att vi i Sverige har en hög konsumtion av kläder.

– Mycket blir bara liggande, ibland utan att man ens tagit bort prislappen. Det här är en utmaning för oss som medborgare – att handla mer second hand, vara rädda om våra kläder, lämna ifrån oss det vi inte använder.

Design- och konstruktionsuppgift:
(Kurser: Design 1, Konstruktion 1, Teknik 1, Uppfinnarresan)

Uppfinn en fungerande klädsorteringsmaskin.

  • Vad behöver maskinen kunna göra? Förklara och beskriv sorteringsprocessen steg för steg.
  • Skapa en funktionsbeskrivning som förklarar hur sorteringsanläggningen eller din maskin fungerar och vilka delar den består av.
  • Designa, skissa, rita och konstruera en modell eller prototyp.

—————————————————————————————————————-

Se en presentation om Textilåtervinningens miljönytta och utmaningar: resursanvändning och kemikalier. http://wasterefinery.se/media/2017/04/2-Textil%C3%A5tervinningens-milj%C3%B6nytta-och-utmaningar.pdf


Hur blir man en bra problemlösare?

Problemlösning kommer vi i kontakt med i många olika situationer och sammanhang, både i skolan, arbetslivet och i privatlivet. För att kunna lösa problem behöver man givetvis en hel del kunskaper kopplade till det specifika ämnesområdet. Men det finns även en del generella saker, strategier och metoder man kan använda sig av för att bli en bättre problemlösare.

Problemlösning kan delas in i följande områden:
Problemlösningens faser, tänkbara strategier vid problemlösning och de kompetenser som är nödvändiga hos en problemlösare.

Elevernas arbete med ett problem kan delas upp i fyra successiva faser:

  • att förstå problemet
  • att göra upp en plan
  • att genomföra planen
  • att se tillbaka och kontrollera resultatet

En av de viktigaste faserna för lärande är den sista, att efter man tror sig kommit fram till en lösning se tillbaka, kontrollera resultatet och reflektera.

Några frågor man kan ställa sig är: 

  • Stämmer lösningen verkligen med de förutsättningar som ges i problemet?
  • Finns det något annat, kanske enklare sätt att lösa problemet på?
  • Kan jag kontrollera mitt resultat genom att lösa problemet på ett annat sätt?
  • Har jag upptäckt några nya spännande samband som jag kan ha nytta av i andra sammanhang?

Strategier för en bra problemlösningsplan:

  • välja en eller flera laborationer att arbeta med
  • rita bilder
  • söka mönster
  • arbeta baklänges
  • göra en lista
  • skriva upp en ekvation
  • dramatisera situationen
  • göra en tabell eller ett diagram
  • gissa och pröva
  • lösa ett enklare problem först
  • använda laborativa material
  • Bygga och använda modeller
  • Bygga och använda prototyper
  • Använda simuleringsverktyg
  • Kolla hur du själv eller andra löst liknande problem tidigare

Svenskutvecklad process revolutionerar textilåtervinning

​Uppdatering 2020-02-04:
Enormt gensvar på Södras nyhet om lösning för återvinning av textilier!

När Södra i slutet av oktober presenterade sin världsunika lösning för textil återvinning – OnceMore™ lät inte reaktionerna vänta på sig. Det blev ett omedelbart genomslag och timmarna efter nyheten släppts strömmande förfrågningar in från hela världen.
– Vi trodde att det skulle vara en stor nyhet men blev nog ändå lite chockade över gensvaret. Det visar vilket enormt intresse det är i återvinningsfrågan, säger Helena Claesson, projektledare Södra.
https://www.bioinnovation.se/nyheter/genombrott-for-sodra-med-textilatervinning-i-industriell-skala/
Skogindustrikoncernen Södra, som även är Sveriges största skogsägarförening, har tagit fram en ny metod för att återvinna fibrer från blandmaterial för att tillverka nya textilier.

Flera miljoner ton textilier slängs varje år. Mycket på grund av det inte har funnits någon effektiv teknik för återvinning av textilier i stor skala. En utmaning kring att lyckas med en sådan process ligger i alla materialblandningar som först behöver kunna separeras från varandra.

Men nu meddelar Södra att de har nått ett genombrott i att återvinna textilier som är gjorda av blandmaterial. Med hjälp av ny teknik kan bolaget i industriell skala separera polyester från bomull, viskos eller lyocell. De uppdelade fibrerna kan sedan användas för att tillverkning av nya kläder.

– Det speciella är att vi kan ta hand om blandmaterial och inte har några begränsningar i polyesterhalten. Vi jobbar redan i industriell skala och behöver inte bygga någon ny fabrik utan kan justera befintliga anläggningar, säger Helena Claesson i en kommentar till DI, som har lett projektet på Södra.

Produktionen kommer att starta på en låg nivå om 30 ton under innevarande år. Men målsättningen på sikt är att komma upp i 25 000 ton textilier för inblandning i massatillverkningen. Enligt Södra själva är detta ett världsunikt genombrott, vilket kan göra det möjligt att mer textilier återvinns i stället för att gå till förbränning i framtiden. 

Bakgrund:
I slutet av 2017 presenterades en världsunik återvinningsprocess för textilier – Blend Re:wind. För första gången finns nu en metod som lyckas ta till vara på både bomullen och polyestern från tyg med polyester/bomullsfiberblandning. Processen har tagits fram inom forskningsprogrammet Mistra Future Fashion av forskare vid Chalmers och RISE tillsammans med skogsindustriföretaget Södra.

Denna revolutionerande process är resultatet av sex års forskning och är avgörande för storskalig kommersialisering och framtida produktion av återvunnet tyg.

Att återvinna textil till textil i god kvalitet och känsla är en komplex uppgift. Kläder består av olika material och fiberblandningar, och för att kunna återvinna dem krävs utveckling av nya teknologier och innovationer. Idag uppskattas den globala återvinningen av textil tillbaka till textil vara nästintill obefintlig. Majoriteten av uttjänta kläder förbränns eller läggs på deponi. Textilavfall är därför en outnyttjad resurs för modeindustrin som är i stort behov av mer hållbara materialalternativ.

Blend Re:wind-processen har tagits fram inom forskningsprogrammet Mistra Future Fashion av forskare vid Chalmers och RISE tillsammans med skogsindustriföretaget Södra. Bomull- och polyesterfibrer separeras i en kemisk process och frigörs till tre rena produkter; bomull och polyesterns två byggstenar, en i fast och en i flytande form. Bomullen återvinns sen till nya viskosfilament av hög kvalitet och polyestern kan åter byggas upp till nya starka fibrer. Detta ger cirkulära produktströmmar och innebär att vi kommer närmare lösningen att sk ”close the loop” för textil.

Huvudfokus har varit på återvinning av bomull och att producera nya högkvalitativa viskosfilament från den återvunna bomullen. Bomull är en naturlig cellulosabaserad råvara, med hög miljöbelastning. Därför är det viktigt att så mycket som möjligt återanvända och återvinna denna unika fiber som naturen framställer. Projektet har letts av Dr Hanna de la Motte som förklarar:

– De olika fibrerna i tyget måste separeras innan de återvinns. Polyestern som är en syntetisk fiber är generellt enklare att hantera än de komplexa naturliga bomullsfibrerna, men tack vare nationell spetskunskap inom cellulosakemi har vi hittat en lösning som även tar till vara på bomullen. Därför är vår separationsprocess, med cirkulära lösningar för båda materialen, ett viktigt bidrag till de framtida globala systemen för textilåtervinning. Det behövs för att kunna möjliggöra cirkularitet för mode och textilier.

Ett gediget doktorandarbete av Dr Anna Palme ligger till grund för utvecklingen. Att förstå hur bomull påverkas av slitage har varit A och O i projektet och därför har hon gjort omfattande studier av slitna lakan från sjukhus innehållande bomull och polyester. Från den bomull som utvunnits ur de slitna lakanen har därefter fina viskosfilament kunnat framställas.

En stor fördel med Blend Re:wind-processen är att separationen tar hänsyn till befintliga industrier. Målet har hela tiden varit att integrera med befintlig skogs- och kemiindustri eller andra återvinningsinitiativ. Anna Palme förtydligar:

– Viskosen har samma kvalitet som filament gjorda av kommersiell dissolvingmassa från skogsindustrin och som används i viskosproduktion. Det innebär att materialet förhoppningsvis enkelt kan integreras i dessa processer. Den separerade polyestern kan polymeriseras till hög kvalitet och är lämpliga för integration i befintlig industri. Här finns redan etablerade samarbeten med industriaktörer och experiment utförs.

– Separationen använder kemikalier som redan idag nyttjas i både skogs- och viskosindustrin, vilket därför underlättar möjliga integreringar, detta för att minimera både miljömässiga och ekonomiska kostnader. Att gå från labb till uppskalning är dyrt och är därmed vår största utmaning just nu. Med möjlighet att integrera processen i befintlig industri hoppas vi kunna hantera denna utmaning bra.

Ett annat viktigt krav har varit att Blend Re:wind ska ha en bra miljöprestanda. Forskningsprogrammet Mistra Future Fashion handlar framförallt om att finna lösningar som ger en hållbar modeindustri. Separationsprocessen uppfyller dessa krav främst genom att vara vattenbaserad och består av vanliga, billiga bulkkemikalier och en katalysator.

Framtiden för textilåtervinning ser mer ljus ut än någonsin. Det genomförs forskning och global utveckling som aldrig förr. Hanna de la Motte berättar:

– Det tog sex år att komma till denna punkt då vi ser lovande resultat i vår process för framtida textilåtervinning. Men vi är inte ensamma, det finns många briljanta återvinningsinnovationer och framtiden behöver mer forskning inom området. Gällande Blend Re:wind är vår bedömning är att den har stor potential på den globala marknaden i framtiden.

Kontakta för mer information:

Dr Hanna de la Motte, temaledare Mistra Future Fashion och forskare vid RISE Research Institutes of Sweden, hanna.delamotte@ri.se

Sigrid Barnekow, Programchef, Mistra Future Fashion, +46 703955468, sigrid.barnekow@mistrafuturefashion.com

Fakta om Mistra Future Fashion

Mistra Future Fashion är ett forskningsprogram om hållbart mode, och undersöker hur dagens modeindustri och konsumtion kan bli hållbar. Vägledda av principerna för cirkulär ekonomi, arbetar programmet tvärvetenskapligt och involverar 50+ partners från hela ekosystemet för mode. Med ett unikt systemperspektiv kombineras nya metoder för design, produktion, användning och återvinning med relevanta aspekter som nya affärsmodeller, politik, konsumentbeteende, livscykelanalys, systemanalys, kemi, teknik mm. Forskningsstiftelsen MISTRA är initiativtagare och primär finansiär för åren 2011-2019. Läs mer på www.mistrafuturefashion.com

FAKTA om Blend Re:wind processens innehåll:

Högkvalitativa återvunna filament: Huvudfokus har varit på återvinning av bomull och att producera nya högkvalitativa viskosfilament från den återvunna bomullsströmmen, vilket är avgörande för vidare industriell bearbetning mot återvunnet tyg.

Framgångsrik fullständig återvinning av polycottonblandningar med rena produktflöden och med högt materialutbyte: Viskosfilament har framgångsrikt

erhållits från den bomull som utvunnits från slitna polycottonlakan. Filamenten har samma kvalitet som filament gjorda av kommersiell dissolvingmassa som används i kommersiell viskosproduktion. Den separerade resten från polyester, polyestermonomerer, kan polymeriseras till polyester av hög kvalitet. Dessa monomerer är lämpliga för integration med befintliga kemikalieprocesser – här är samarbete med industriaktörer redan etablerat och experiment utförs.

God genomförbarhet med befintliga industriprocesser: En stark fördel med Blend Re:wind processen är att separationen tar hänsyn till befintliga industrier, och målet är integration med befintlig skogs- och kemisk industri eller återvinningsinitiativ. Separationen använder kemikalier som redan används i den svenska skogsindustrin och i viskosindustrin för att underlätta möjliga integreringar.

Stark miljöprestanda: Det är en lämplig separationsprocess eftersom den är vattenbaserad och använder endast vanliga, billiga bulkkemikalier och en katalysator.

Om forskningen och Blend Re:wind processen:

Blend Re:wind initierades 2011 och har utvecklats inom det svenska Mistra Future Fashion av parterna Chalmers Tekniska Högskola, RISE Research Institutes of Sweden och Södra.

Arbetet har letts av Dr Hanna de la Motte, temaledare för tema 4, Återvinning, inom Mistra Future Fashion och forskare vid RISE. Hennes kompetens ligger inom cellulosakemi och kemisk återvinning av textil där hon är en internationellt erkänd expert. Andra nyckelpersoner involverade är Dr Anna Palme, forskare och ansvarig för den tekniska utvecklingen på Chalmers och Dr Harald Brelid vetenskaplig rådgivare från Södra.

Projektets budget är 6 miljoner kr och har finansierats inom Mistra Future Fashion med medel från forskningsstiftelsen MISTRA, kompetensplattformen Cirkulär Ekonomi på RISE, samt in-kind bidrag från involverade partners.

Projektet har bidragit med ny grundläggande kunskap inom kemisk textilåtervinning och med flertalet vetenskapliga publikationer:

Avhandlingar

Recycling of cotton textiles: Characterization, pretreatment, and purification

Doctoral thesis by Anna Palme, Department of Chemistry and Chemical Engineering, CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Gothenburg, Sweden, 2017, http://publications.lib.chalmers.se/publication/246506

Separation for regeneration – Chemical recycling of cotton and polyester textiles

Master’s thesis by Stina Björquist, UNIVERSITY OF BORÅS, Faculty of Textiles, Engineering and Business, Sweden, 2017

Towards Recycling of Textile Fibers – Separation and Characterization of Textile Fibers and Blends

Master’s thesis by Anna Peterson, Department of Chemistry and Chemical Engineering , CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Gothenburg, Sweden 2015

Scientific article

Palme, A., Peterson, A., de la Motte, H. et al. Development of an efficient route for combined recycling of PET and cotton from mixed fabrics. Textile Clothing Sustainability (2017) 3: 4. https://textclothsustain.springeropen.com/articles/10.1186/s40689-017-0…

Resultaten har också belönats med flertalet utnämningar:

Renova miljöstipendium 2017

Delas ut årligen och syftar till att stimulera forskning inom miljö- och återvinningsområdet.

Till Anna Palme – Annas forskning handlar om att återvinna textilier av blandmaterialet polyester/bomull, ett material som bland annat används i lakan för sjukhus. Blandtextilier av polyester och bomull ska inte slängas utan återvinnas till nya textilier! Det är målet för Anna Palmes forskning.

– Återvinning försvåras av att textilier görs i en mängd olika material, som dessutom ofta blandas, säger Anna Palme, doktor vid institutionen för skogsindustriell kemiteknik vid Chalmers. http://www.mynewsdesk.com/se/renova/pressreleases/forskning-om-textilaa…

Young Investigator Award 2017for 5th EPNOE International Polysaccharide Conference in Jena

Till Anna Palme – Recovery of cotton cellulose from polyester/cotton mixed textiles

“For excellent research as reviewed by the scientific and programme committees and presented at the 5th EPNOE conference 2017”

Textilias miljöstipendium 2017

Till Stina Björquist – Separation for regeneration: Chemical recycling of cotton and polyester textiles

TIS-projekt Oceanhamnen

Drönarfoto över Oceanhamnen och Pixlapiren 22 januari 2020

Det händer mycket i Oceanhamnen i Helsingborg nu.
Oceanhamnen är första etappen av stadsutvecklings-projektet H+ i Helsingborg som fram till år 2035 ska omvandla en miljon kvadratmeter gammalt hamn- och industriområde till de fyra stadsdelarna Oceanhamnen, Universitetsområdet, Husarområdet och Gåsebäck och ge plats för 10 000 nya invånare. Syftet är att skapa framtidens smarta hållbara stad och då behöver vi självklart involvera eleverna på Innovationsgymnasiet i Helsingborg!

Alla viktiga projekt behöver en flygande start!
Först ut på bollen är teknikeleverna i årskurs 2 (TE18DP) som läser Design, Konstruktion, CAD och produktutveckling som, förutom att skapa 3D-ritningar med inredningsförslag till blivande bostadsrätter, kontor och hotell, även kommer bygga fysiska 3D-modeller av de nya bostäderna. Teknikeleverna i årskurs 1 (TE19) är också med i projektet och kommer jobba med fasadritningar och bygga skalenliga modeller av fastigheternas fasader inom kursen Teknik 1.
TE18DP ska även designa och konstruera förslag på smarta, kompakta och mobila modulära studentbostäder av återbruksmaterial.
Som en naturlig del i projektet väver vi in innovativa tekniska lösningar för smarta hem, intelligenta byggnader med lokal energiåtervinning och system för användarcentrerad feedback i syfte att minska varje individs energi- och vattenförbrukning och avfallsmängd. För de projekt och produktidéer som rör IoT (Internet Of Things) och digitala lösningar kommer våra elever (TE18IM) som läser Dator- och Nätverksteknik, Programmering, Webbutveckling och certifieringskursen Cisco IoT Fundamentals Connecting Things involveras.
Genomgående för uppdragen är tillämpning av principer för hållbar design och användandet av moderna professionella digitala design- och konstruktionsverktyg som Blender, Sketchup, Fusion 360, Meshroom, Autodesk Revit, Unity, Unity Reflect samt 3D-skrivare och återbruksmaterial för att skapa skalenliga fysiska modeller.
Under våren kommer natureleverna (NA19), som en del av projektet ”TIS-Tema Vatten”, titta närmare på den nya innovativa vattenreningsanläggningen Reco Lab (se mer info nedan) som är en modell för framtidens avloppssystem som håller på att byggas i Oceanhamnen.

Oceanhamnsområdet är just nu en inhägnad byggarbetsplats där förvandlingen till en levande stadsdel med de första 450 bostäder pågår för fullt så att de första invånarna kan flytta in redan nästa år. Här byggs också restauranger, handelsyta och Oceanhamnen Waterfront Business District, ett nytt affärsdistrikt med 32 000 kvadratmeter nya kontor. Området får endast besökas av behörig personal med ID06 passerkort, så vi har inte möjlighet att gå dit och göra fältstudier på nära håll med eleverna. Så för att få en inblick i hur arbetsprocesserna och bygget fortskrider får vi ta till andra kreativa metoder. I första hand söker vi samarbeten med de aktörer som är inblandade i olika delar av Oceanhamnen-projektet.

För att få lite perspektiv på projektet, fågelperspektiv alltså, så lyfte jag blicken och flög runt ett par varv och kollade in hur området ser ut idag, den 22 januari 2020.
Här nedan är ett litet filmklipp med en helikoptervy över området som vi kommer ha under luppen de närmaste månaderna.

För att få en känsla för hur det är tänkt att se ut när Oceanhamnen är färdigbyggd så är en 3D-visualisering med realistisk rendering ett bra och kraftfullt verktyg. Här nedan får du en förhandstitt i 3D på den nya stadsdelen som håller på att växa fram med ett spektakulärt läge vid havet, ett stenkast från Helsingborgs centralstation. För att skapa en sådan film kan man t ex använda programvaran Blender 2.81 som vi börjat använda i kurserna Design, Konstruktion och Cad.

Välkommen till Oceanhamnen – 3D visualisering (3:05)

Digitalisering möjliggör nya innovativa arbetssätt
Om man vill gå ett steg längre och erbjuda en interaktiv upplevelse så att besökaren själv kan navigera runt i 3D-miljön så kan man istället lägga in de 3D-objekt man skapat i t ex Fusion 360 eller Sketchup, i spelutvecklingsmiljön Unity, som vi använt i undervisningen i Programmering. I Unity kan man även skapa en interaktiv VR- eller AR-upplevelse. Med Unity Reflect kan man sedan koppla samman konstruktionsritningarna och projektplaneringsverktygen och följa hela byggprocessens alla olika steg i VR från en annan plats, eller med hjälp av AR-teknik se hur byggnaden steg för steg kommer att byggas upp precis där du står, trots att det ännu inte är klart. Det är som att i realtid kunna se in i framtiden, in genom väggar eller tillbaka till hur någonting såg ut innan.

Unity Reflect gör konstruktionsdokument och ritningar digitalt tillgängliga på byggarbetsplatsen i realtid via AR.

Här kan du se var byggherrarna bygger

Det är totalt sex byggherrar som ska bygga bostäder i den nya stadsdelen. Vi vill gärna samarbeta med dem på olika sätt inom ramen för de kurser eleverna läser, men även för SYV (Studie- och Yrkes-Vägledning). Det kan t ex handla om studiebesök, intervjuer, designuppdrag eller praktikplatser.
Kartan härunder visar var de ska bygga, och länkarna går till mer information om dem och deras projekt.

 Kartan visar var det ska byggas bostäder i oceanhamnen
Översiktskarta över Oceanhamnen med markeringar för placeringen av de olika byggherrarnas bostadsfastigheter.

Vid havet, mitt i centrum

Oceanpiren är en del av Oceanhamnen, ett nytt spännande bostadsområde mitt i Helsingborg. På bästa läge, längst ut på piren, bygger vi 69 bostadsrätter om 1-4 RoK – Brf Oceanpiren. Här bor du på första parkett vid havet, i hjärtat av stadsdelen, i ljusa, välplanerade bostadsrätter som är byggda för en hållbar livsstil. Samtidigt om vi uppför Brf Oceanpiren bygger vi fyra radhus i townhouse-stil. Vi kallar dem Oceanvillorna. De har både hållbarhetstänket och den magnifika havsutsikten gemensamt med Brf Oceanpiren.

Brf Oceanpiren

För mer information om Brf Oceanpiren se oceanpiren.se, den interaktiva presentationssidan för de olika bostadsobjekten eller de två faktabladen (pdf) för hus 1 och hus 2.

Interaktiv presentationssida för de olika bostadsobjekten.

Design-, konstruktions- och CAD-uppgifter till TE18DP
Här är en lista på exempel på arbeten och uppdrag som eleverna ska jobba med. Mer utförliga och detaljerande instruktioner ges under lektionerna, men de olika uppgifterna publiceras också på sidorna Designuppgifter för TE18DP och Konstruktions- och CAD-uppgifter för TE18DP.

  • Skapa en CAD-ritning på en av lägenheterna i Brf Oceanpiren. Utgå från planritningen.
  • Skapa ett komplett inredningsförslag till lägenheten.
  • Skapa konstruktionsritningar av väggsektioner, tak och golv i minst två olika material.
  • Skapa en materiallista och kostnadskalkyl för de ingående konstruktionselementen.
  • Gör hållfasthetsberäkningar och riskanalyser
  • Jämför materialalternativen med hänsyn till kostnad, hållfasthet, hållbarhet, miljöpåverkan, klimatavtryck och möjlighet till återvinning (livscykelanalys).

Oceanvillorna

De townhouse-inspirerade Oceanvillorna är Oceanpirens mest fulländade boende med spektakulära solnedgångar och en magnifik havsutsikt

https://public.wec360.se/midroc/oceanhamnen/a-1003/index.html

World Trade Center Helsingborg

World Trade Center Helsingborg i Oceanhamnen ska bli mötesplatsen för entreprenörer, scale-ups, etablerade företag och affärs- och helgresenärer.

MP_kontor_99493_WTC Oceanhamnen_Bröderna Pihls gränd_västerbild ([3149][@[resize:5200,2930][crop:34,0,5021,2919][autoorient:][background:%23ffffff][quality:80][strip:][extension:jpg][id:7]]).jpg
World Trade Center med Scandic Hotel Helsingborg på Bröderna Pihls gränd

WTC Helsingborg blir en kontors- och hotellfastighet som kommer bli ett landmärke i Helsingborg. Med sina fjorton våningar precis vid hamninloppet ger den dig närkontakt med sundet, båtarna och kontinenten. Här kommer finnas gemensam service som reception och konferensavdelning. Gym, relax, dusch- och omklädningsrum. Restaurangen med uteservering vid vattnet och takterasser är ytterligare fördelar som berikar både arbets- och privatliv. I källaren planeras för cykelgarage med möjligheter till reparationer och en laddstation för elcyklar.    

Fastighet är ritad av Juul Frost Arkitekter, men byggherren Midroc välkomnar kunderna tidigt in i processen för att kunna påverka lokalens utformning så att den passar verksamheten bäst. Att vara med och arbeta med förslag på lokalernas utformning kan vara ett bra elevprojekt!
Juul Frost Arkitekter är förövrigt experter på design av campusområden och studentbostäder, och hur man kan integrera dem i städer.

Läs mer om World Trade Center Helsingborg på följande länkar:
https://www.midroc.se/fastighetsutveckling/ny-lokal/nybyggnadsprojekt-lokaler/helsingborg-world-trade-center/

https://www.wtcmalmolundhelsingborg.se/fastigheter-och-lokaler/vara-fastigheter/helsingborg/broderna-phils-grand/

Se en typskiss på en kontorslokal i WTC:
https://www.wtcmalmolundhelsingborg.se/globalassets/lime/documents/483701-pdf-document.pdf

Oceanhamnen får ett innovativt nytt avloppssystem – Reco Lab med Tre Rör Ut

Innovativt avloppssystem i Oceanhamnen kräver nytänk (2:13)

Oceanhamnen kommer få en helt ny typ av klimatsmart avloppssystem med värmeåtervinning och lokalt producerad biogas. Varje fastighet ansluts till tre separata rör, ett för matavfall, ett för gråvatten och ett för svartvatten. Detta innovativa avloppssystem kräver att ingenjörerna tänker utanför boxen. I filmklippet ovan berättar VA-ingenjören Peter Winblad på Nordvästra Skånes vatten och avlopp, NSVA, om utmaningarna.

Reco Lab – en testbädd och showroom för framtidens källsorterande avloppssystem

Reco Lab kommer att bidra till att utveckla det världsunika systemet Tre Rör Ut för insamling och hantering av mat- och toalettavfall i fastigheterna på Oceanpiren i stadsdelen Oceanhamnen i centrala Helsingborg.

På uppdrag av NSVA har entreprenörföretaget NCC upphandlat det nederländska företaget Landustrie och det svenska företaget EkoBalans Fenix AB för att installera processteg i det unika Reco labs utvecklingsanläggning. Reco lab, som är en del av Öresundsverket i Helsingborg, ska behandla det källsorterade avloppet från Helsingborgs nya stadsdel, Oceanhamnen. Avloppshantering har en naturlig roll att spela i den cirkulära ekonomin då mycket av våra essentiella resurser, som vatten, näringsämnen och organiskt material passerar igenom stadens avlopp.

Det källsorterande avloppet innebär en reningsprocess med kraftigt ökad resursåtervinning. Miljövinsterna är flera:

  • ökad biogasproduktion
  • ökad näringsåtervinning
  • effektiv värmeåtervinning
  • mer energieffektiv läkemedelsrening
  • minskad klimatpåverkan
  • möjligheten för vattenåtervinning 

    Reco Lab planeras att vara färdigbyggt och driftsatt våren 2021 och inkluderar även ett showroom för utbildning samt en testbädd för teknikutveckling.
    Studiebesök hos NSVA för natureleverna (NA19) är planerat till maj 2020.
    Eleverna i NA18 borde också studera Reco Lab som en del av biologi- och kemikurserna, i synnerhet de som valt inriktningen mot natur och samhälle.

Bilder på bygget av Oceanhamnen

Bilder från fältstudie vid Oceanhamnen och Pixlapiren 2020-01-22 med drönaren DJI Spark:

Drönarvy | Helsingborg Oceanhamnen 2019-02-24 (Helsingborg då & nu)

VR i undervisningen för elever i och utanför klassrummet

Här är en kort introduktion till Chimera, en fördjupningsteknologi som gör det möjligt för lokala och avlägsna studenter att känna att de deltar lika och interagerar i en klassmiljö. Denna teknik kommer att vara lika användbar i alla presentatörs-/deltagarsituationer med tillägg av alternativa VR-miljöer.

Skicka frågor eller förfrågningar för mer information till JimmyG@PagoniVR.com

Python och GPS-spårning

Detta är en artikel från SparkFun, December 17, 2012

Introduction

In my quest to design a radio tracking system for my next HAB, I found it very easy to create applications on my computer and interact with embedded hardware over a serial port using the Python programming language. My goal was to have my HAB transmit GPS data (as well as other sensor data) over RF, to a base station, and graphically display position and altitude on a map. My base station is a radio receiver connected to my laptop over a serial to USB connection. However, in this tutorial, instead of using radios, we will use a GPS tethered to your computer over USB, as a proof of concept.

Of course, with an internet connection, I could easily load my waypoints into many different online tools to view my position on a map, but I didn’t want to rely on internet coverage. I wanted the position of the balloon plotted on my own map, so that I could actively track, without the need for internet or paper maps. The program can also be used as a general purpose NMEA parser, that will plot positions on a map of your choice. Just enter your NMEA data into a text file and the program will do the rest.

Showing a trip from SparkFun to Boulder, CO. 

This tutorial will start with a general introduction to Python and Python programming. Once you can run a simple Python script, we move to an example that shows you how to perform a serial loop back test, by creating a stripped down serial terminal program. The loopback test demonstrates how to send and receive serial data through Python, which is the first step to interacting with all kinds of embedded hardware over the serial port. We will finish with a real-world example that takes GPS data over the serial port and plots position overlaid on a scaled map of your choice. If you want to follow along with everything in this tutorial, there are a few pieces of hardware you will need.

For the loopback test, all you need is the FTDI Basic. For the GPS tracking example, you will need a GPS unit, as well as the FTDI. 

What is Python?

If you are already familiar with installing and running Python, feel free to skip ahead. Python is an interpreted programming language, which is slightly different than something like Arduino or programming in C. The program you write isn’t compiled as a whole, into machine code, rather each line of the program is sequentially fed into something called a Python interpreter. Once you get the Python interpreter installed, you can write scripts using any text editor. Your program is run by simply calling your Python script and, line by line, your code is fed into the interpreter. If your code has a mistake, the interpreter will stop at that line and give you an error code, along with the line number of the error.

The holy grail for Python 2.7 reference can be found here:

Installing Python

At the time of this tutorial, Python 2.7 is the most widely used version of Python and has the most compatible libraries (aka modules). Python 3 is available, but I suggest sticking with 2.7, if you want the greatest compatibility. 

After you install Python, you should be able to open a command prompt within any directory and type ’python’. You should see the interpreter fire up.

If you don’t see this, it is time to start some detective work. Copy your error code, enter it into your search engine along with the name ’python’ and your OS name, and then you should see a wealth of solutions to issues similar, if not exact, to yours. Very likely, if the command ’python’ is not found, you will need to edit your PATH variables. More information on this can be found here. FYI, be VERY careful editing PATH variables. If you don’t do it correctly, you can really mess up your computer, so follow the instructions exactly. You have been warned. 

If you don’t want to edit PATH variables, you can always run Python.exe directly out of your Python installation folder.

Running a Python Script 

Once you can invoke the Python interpreter, you can now run a simple test script. Now is a good time to choose a text editor, preferably one that knows you are writing Python code. In Windows, I suggest Programmers Notepad, and in Mac/Linux I use gedit. One of the main rules you need to follow when writing Python code is that code chunks are not enclosed by brackets {}, like they are in C programming. Instead, Python uses tabs to separate code blocks, specifically 4 space tabs. If you don’t use 4 space tabs or don’t use an editor that tabs correctly, you could get errant formatting, the interpreter will throw errors, and you will no doubt have a bad time. 

For example, here is a simple script that will print ’test’ continuously. 

# simple script
def test():
    print "test"
while 1:
    test()

Now save this code in a text editor with the extention your_script_name.py.

The first line is a comment (text that isn’t executed) and can be created by using a # .

The second line is a function definition named test().

The third line is spaced 4 times and is the function body, which just prints ”test” to the command window.

The third line is where the code starts in a while loop, running the test() function.

To run this script, copy and paste the code into a file and save it with the extention .py. Now open a command line in the directory of your script and type:

python your_script_name.py

The window should see the word ’test’ screaming by.

To stop the program, hit Ctrl+c or close the window. 

Installing a Python Module

At some point in your development, you will want to use a library or module that someone else has written. There is a simple process of installing Python modules. The first one we want to install is pyserial.

Download the tar.gz file and un-compress it to an accessible location. Open a command prompt in the location of the pyserial directory and send the command (use sudo if using linux):

python setup.py install

You should see a bunch of action in the command window and hopefully no errors. All this process is doing is moving some files into your main Python installation location, so that when you call the module in your script, Python knows where to find it. You can actually delete the module folder and tar.gz file when you are done, since the relevant source code was just copied to a location in your main Python directory. More information on how this works can be found here:

FYI, many Python modules can be found in Windows .exe installation packages that allow you to forgo the above steps for a ’one-click’ installation. A good resource for Windows binary files for 32-bit and 64-bit OS can be found here:

Python Serial Loopback Test

This example requires using an FTDI Basic or any other serial COM port device.

Simply, connect the TX pin to the RX pin with a wire to form a loopback. Anything that gets sent out of the serial port transmit pin gets bounced back to the receive pin. This test proves your serial device works and that you can send and receive data.  

Now, plug your FTDI Basic into your computer and find your COM port number. We can see a list of available ports by typing this:

python -m serial.tools.list_ports

If you are using linux:

dmesg | grep tty

Note your COM port number. 

Now download the piece of code below and open it in a text editor (make sure everything is tabbed in 4 space intervals!!):

import serial

#####Global Variables######################################
#be sure to declare the variable as 'global var' in the fxn
ser = 0

#####FUNCTIONS#############################################
#initialize serial connection 
def init_serial():
    COMNUM = 9 #set you COM port # here
    global ser #must be declared in each fxn used
    ser = serial.Serial()
    ser.baudrate = 9600
    ser.port = COMNUM - 1 #starts at 0, so subtract 1
    #ser.port = '/dev/ttyUSB0' #uncomment for linux

    #you must specify a timeout (in seconds) so that the
    # serial port doesn't hang
    ser.timeout = 1
    ser.open() #open the serial port

    # print port open or closed
    if ser.isOpen():
        print 'Open: ' + ser.portstr
#####SETUP################################################
#this is a good spot to run your initializations 
init_serial()

#####MAIN LOOP############################################
while 1:
    #prints what is sent in on the serial port
    temp = raw_input('Type what you want to send, hit enter:\n\r')
    ser.write(temp) #write to the serial port
    bytes = ser.readline() #reads in bytes followed by a newline 
    print 'You sent: ' + bytes #print to the console
    break #jump out of loop 
#hit ctr-c to close python window

First thing you need to do before running this code is to change the COM port number to the one that is attached to your FTDI. The COMNUM variable in the first few lines is where you enter your COM port number. If you are running linux, read the comments above for ser.port.

Now, if you want to send data over the serial port, use: 

ser.write(your_data)

your_data can be one byte or multiple bytes.

If you want to receive data over the serial port, use:

your_data = ser.readline() 

The readline() function will read in a series of bytes terminated with a new line character (i.e. typing something then hitting enter on your keyboard). This works great with GPS, because each GPS NMEA sentence is terminated with a newline. For more information on how to use pyserial, look here.

You might realize that there are three communication channels being used:

  1. ser.write – writes or transmitts data out of the serial port
  2. ser.read – reads or receives data from the serial port
  3. print – prints to the console window

Just be aware that ’print’ does not mean print out to the serial port, it prints to the console window. 

Notice, we don’t define the type of variables (i.e. int i = 0). This is because Python treats all variables like strings, which makes parsing text/data very easy. If you need to make calculations, you will need to type cast your variables as floats. An example of this is in the GPS tracking section below.

Now try to run the script by typing (remember you need to be working out of the directory of the pythonGPS.py file):

python pythonGPS.py

This script will open a port and display the port number, then wait for you to enter a string followed by the enter key. If the loopback was successful, you should see what you sent and the program should end with a Python prompt >>>. 

To close the window after successfully running, hit Ctrl + c.

Congratulations! You have just made yourself a very simple serial terminal program that can transmit and receive data!

Read a GPS and plot position with Python

Now that we know how to run a python script and open a serial port, there are many things you can do to create computer applications that communicate with embedded hardware. In this example, I am going to show you a program that reads GPS data over a serial port, saves the data to a txt file; then the data is read from the txt file, parsed, and plotted on a map. 

There are a few steps that need to be followed in order for this program to work.Install the modules in the order below.

Install modules

Use the same module installation process as above or find an executable package. 

The above process worked for me on my W7 machine, but I had to do some extra steps to get it to work on Ubuntu. Same might be said about Macs. With Ubuntu, you will need to completely clean your system of numpy, then build the source for numpy and matplotlib separately, so that you don’t mess up all of the dependencies. Here is the process I used for Ubuntu.

Once you have all of these modules installed without errors, you can download my project from github and run the program with a pre-loaded map and GPS NMEA data to see how it works:

Or you can proceed and create your own map and GPS NMEA data.

Select a map

Any map image will work, all you need to know are the bottom left and top right coordinates of the image. The map I used was a screen shot from Google Earth. I set placemarks at each corner and noted the latitude and longitude of each corner. Be sure to use decimal degrees coordinates.

Then I cropped the image around the two points using gimp. The more accurate you crop the image the more accurate your tracking will be. Save the image as ’map.png’ and keep it to the side for now.

Hardware Setup

The hardware for this example includes a FTDI Basic and any NMEA capable GPS unit.

EM-406 GPS connected to a FTDI Basic

For the connections, all you need to do is power the GPS with the FTDI basic (3.3V or 5V and GND), then connect the TX pin of the GPS to the RX pin on the FTDI Basic.

It is probably best to allow the GPS to get a lock by leaving it powered for a few minutes before running the program. If the GPS doesn’t have a lock when you run the program, the maps will not be generated and you will see the raw NMEA data streaming in the console window. If you don’t have a GPS connected and you try to run the program, you will get out-of-bound errors from the parsing. You can verify your GPS is working correctly by opening a serial terminal program.  

Run the program

Here is the main GPS tracking program file:

Save the python script into a folder and drop your map.png file along side maps.py. Here is what your program directory should look like if you have a GPS connected:

The nmea.txt file will automatically be created if you have your GPS connected. If you don’t have a GPS connected and you already have NMEA sentences to be displayed, create a file called ’nmea.txt’ and drop the data into the file.

Now open maps.py, we will need to edit some variables, so that your map image will scale correctly. 

Edit these variables specific to the top right and bottom left corners of your map. Don’t forget to use decimal degree units!

#adjust these values based on your location and map, lat and long are in decimal degrees
TRX = -105.1621     #top right longitude
TRY = 40.0868       #top right latitude
BLX = -105.2898     #bottom left longitude
BLY = 40.0010       #bottom left latitude

Run the program by typing:

python gpsmap.py

The program starts by getting some information from the user.

You will select to either run the program with a GPS device connected or you can load your own GPS NMEA sentences into a file called nmea.txt. Since you have your GPS connected, you will select your COM port and be presented with two mapping options: a position map…

…or an altitude map.

Once you open the serial port to your GPS, the nmea.txt file will automatically be created and raw GPS NMEA data, specifically GPGGA sentences, will be logged in a private thread. When you make a map selection, the nmea.txt file is copied into a file called temp.txt, which is parsed for latitude and longitude (or altitude). The temp.txt file is created to parse the data so that we don’t corrupt or happen to change the main nmea.txt log file. 

The maps are generated in their own windows with options to save, zoom, and hover your mouse over points to get fine grain x,y coordinates. 

Also, the maps don’t refresh automatically, so as your GPS logs data, you will need to close the map window and run the map generation commands to get new data. If you close the entire Python program, the logging to nmea.txt halts. 

This program isn’t finished by any means. I found myself constantly wanting to add features and fix bugs. I binged on Python for a weekend, simply because there are so many modules to work with: GUI tools, interfacing to the web, etc. It is seriously addicting. If you have any modifications or suggestions, please feel free to leave them in the comments below. Thanks for reading!

ThisPersonDoesNotExist.com använder AI för att skapa falska ansikten

Från bildigenkänning till artificiell bildgenerering.
AI-forskningen och utvecklingen inom maskininlärning (machine learning), när det handlar om bilder och foton, har i huvudsak handlat om artificiell bildigenkänning. Dvs att skapa algoritmer för att lära datorer att känna igen visuella objekt i bilder och tolka det som syns och sker i foton.
(engelska: Image recognition, object detection, object classification)

De senaste åren har även AI:s förmåga att skapa (generera) falska fotorealistiska bilder tagit stora kliv framåt.
På webbplatsen, ThisPersonDoesNotExist.com, kan du se själv med egna ögon hur långt utvecklingen kommit.

Bildresultat för this person does not exist"
Dessa personer finns inte på riktigt. Ansiktena har skapats av AI-algoritmen StyleGAN på webbplatsen ThisPersonDoesNotExist.com

Webbplatsen är skapad av Phillip Wang, en fd programvaruingenjör vid Uber, och skapar automatiskt nya bilder på människors ansikten som inte finns på riktigt. Algoritmen bakom den bygger på forskning som släpptes förra året av grafikchipdesignern Nvidia. AI:t är tränat på ett enormt stort dataset med foton på riktiga människoansikten, och använder sedan en typ av neuralt nätverk som kallas ett Generativt Adversarialt Nätverk (engelska Generative Adversarial Network, GAN) för att tillverka nya falska människoporträtt.

”Varje gång du läser in webbsidan skapar nätverket en ny ansiktsbild från början,” skrev Wang i ett Facebook-inlägg. ”De flesta förstår inte hur bra AI:er kommer att vara på att syntetisera bilder i framtiden.”

Den underliggande AI-algoritmen som drivs på webbplatsen uppfanns ursprungligen av en forskare som heter Ian Goodfellow. Nvidias AI-algoritm, kallat StyleGAN, gjordes nyligen till öppen källkod och har visat sig vara otroligt flexibel. Även om den här versionen av modellen är tränad för att generera mänskliga ansikten, kan den i teorin användas för att efterlikna någon annan källa. Forskare experimenterar redan med andra mål, som t e x anime tecken, teckensnitt och graffiti.

Hål i solceller förvandlar dem till transparenta fönster

transparent solar cell

Stansning av hål i opaka solceller förvandlar dem till transparenta fönster.
Bild från Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)

Dina kontorfönster kan snart ersättas med solpaneler, eftersom forskare har hittat ett enkelt sätt att göra den gröna tekniken transparent. Tricket är att stansa små hål i dem som är så nära varandra att vi ser dem som tydliga.

Solpaneler kommer att vara avgörande för att öka upptaget av solenergi i städer, säger Kwanyong Seo vid Ulsan National Institute of Science and Technology, Sydkorea.

Det beror på att takutrymmet förblir relativt fast medan fönsterutrymmet växer när byggnader blir högre. ”Om vi ​​applicerar transparenta solceller på fönster i byggnader kan de generera enorma mängder elkraft varje dag,” säger Seo.

Problemet med de senaste utvecklade transparenta solcellerna är att de ofta är mindre effektiva. De tenderar också att ge ljuset som passerar genom dem en röd eller blå nyans.

För att övervinna detta söker många forskare efter nya material att bygga transparenta solceller med. Seo och hans kollegor ville dock utveckla transparenta solceller från det mest använda materialet, kristallina kiselskivor, som finns i cirka 90 procent av solcellerna över hela världen.

De tog 1 centimeter kvadratceller gjorda av kristallint kisel, som är helt ogenomskinligt, och sedan stansade små hål i dem för att släppa igenom ljuset.

Hålen är 100 mikrometer i diameter, omkring storleken på ett mänskligt hår, och de släpper igenom 100 procent av ljuset utan att ändra färg.

Den fasta delen av cellen absorberar fortfarande allt ljus som träffar den, vilket resulterar i en hög effektomvandlingseffektivitet på 12 procent. Detta är väsentligt bättre än de 3 till 4 procent som andra transparenta celler har uppnått, men är fortfarande lägre än 20 procent effektiviteten som de bästa helt ogenomskinliga cellerna som för närvarande finns på marknaden.

Under de kommande åren hoppas Seo och hans kollegor att utveckla en solcell som har en effektivitet på minst 15 procent. För att kunna sälja dem på marknaden måste de också utveckla en elektrod som är transparent.

Journalreferens: Joule, DOI: 10.1016 / j.joule.2019.11.008

Läs mer: https://www.newscientist.com/article/2226881-punching-holes-in-solar-cells-turns-them-into-transparent-windows/#ixzz67zpgKIl2

Ekonomifaktas Interaktiva Elsimulator

Här får du möjlighet att bestämma över Sveriges elproduktion. Utmaningen ligger i att ha tillräckligt med effekt när efterfrågan är som störst och att samtidigt hålla koll på miljökonsekvenserna. Du bygger – du bestämmer!

https://www.ekonomifakta.se/Fakta/Energi/Elsimulator/

Hur hanteras import/export?

Simulatorn räknar med att tillfälliga överskott exporteras som vid behov importeras senare.

Varje megawatt (MW) elproduktionskapacitet kan bara användas av ett land åt gången. Riktigt kalla dagar skapar ofta brist också i våra grannländer så varje land behöver tillräckligt med kapacitet för att klara effekttoppar.

Räknar ni med energibesparingar?

Vi räknar med dagens elbehov. I framtiden kan behovet av el både öka och minska.

Effektivare användning av elenergi ger ökad ekonomisk konkurrenskraft vilket leder till ekonomisk tillväxt som i sin tur historiskt sett alltid gett högre efterfrågan på el.

Räknar ni med lagring av el?

Vi har inte räknat med lagring av el i nuvarande versionen av Simulatorn.

Ett energilager skapar energiförluster på motsvarande 25 procent vilket gör att mer energi behöver produceras än om ett energilager inte används.

Räknar ni med smarta elnät?

Nej, men införande av smarta elnät ändrar grundläggande inte på våra beräkningar.

Solenergi har ingen tillgänglig effekt?

Tillgänglig effekt i simulatorn beräknas vid tidpunkten då efterfrågan på el är som störst. I Sverige inträffar detta kalla dagar mellan klockan 7-8 på förmiddagen. Eftersom solen inte har gått upp vid denna tidpunkt på vintern kan solpaneler inte producera någon ström då.

Så har vi räknat

Här kommer en beskrivning av hur vi har räknat ut effekt, energi och energiöverskott.

Effekt

Effekten är ett mått på energiproduktionskapaciteten hos en elproduktionsanläggning. Effekten kan delas upp i tre delar.

  1. Installerad effekt
  2. Medeleffekt
  3. Minsta tillgängliga effekt

Installerad effekt (Watt) är helt enkelt den högsta effekt som produktionsanläggningen kan producera. Medeleffekt beräknas genom att ta energiproduktionen (Wh) för en viss period (exempelvis ett år) och dela med antalet timmar för perioden (ett år är 365×24=8760 timmar).

Minsta tillgängliga effekt är den effekt som sannolikt finns tillgängligt vid tidpunkten för den högsta elförbrukningen. I Sverige inträffar den högsta elförbrukningen ungefär klockan 7 på morgonen under kalla vinterdagar.

För att beräkna tillgängligheten för olika kraftslag används Svenska Kraftnäts årliga balansrapport. Det högsta effektbehovet vid en normalvinter är 26 700 MW men vid en s.k. tioårsvinter kan effektbehovet uppgå till 27 700 MW. Tabellen nedan visar prognosen för installerad effekt vid årsskiftet 2019/20 (Svenska Kraftnät). Notera också att vi räknar bort den delen av gaskraften som ingår i störningsreserven (ca 1360 MW):

KraftslagInstallerad effektTillgänglig effektTillgänglighetsgrad
Vattenkraft16 31813 40082%
Kärnkraft7 7106 93990%
Solkraft74500%
Vindkraft9 64886811%
Gasturbiner21919790%
Gasturbiner i störningsreserven1 35800%
Olje-/kolkondens91382290%
Olje-/kolkondens otillgängligt för marknaden52000%
Mottryck/kraftvärme4 6223 53677%
Mottryck/kraftvärme otillgängligt för marknaden45000%
Summa40 50325 762

Kolkraft och solenergi

I våra beräkningar gör vi bedömningen att kolkraft har motsvarande tillgänglighet som kärnkraft och gasturbiner nämligen 90%. För solenergi har vi valt att noll procent finns tillgängligt när effektbehovet vintertid är som störst. I Malmö går solen upp klockan 08:30 och går ner 15:37 vid midvintersolståndet den 21 december. Högst effektbehov uppstår vintertid före åtta och efter sexton då det alltså i hela Sverige fortfarande är mörkt.

  • Kolkraft, 90% tillgänglig effekt.
  • Solenergi, 0% tillgänglig effekt.

Svenska Kraftnät räknar med att det under vintern 2019/2020 finns 745 MW installerad solenergi i Sverige.

Beräkning av reglerkraft

När vi beräknar energi så startar vi först med hypotesen att alla anläggningar med låga produktionskostnader körs så mycket som möjligt. All produktion i icke-styrbara produktionsanläggningar som överstiger årsmedelproduktionen antas gå på export. Vind och sol i det nordiska elsystemet är ofta korrelerat så därför går det inte att importera just dessa kraftslag senare i obegränsad omfattning. Begränsningen till medeleffekten bedöms ändå vara generöst tilltaget.

Elbehov minus produktion utan reglerkraft minus export ger alltså behovet av reglerkraft.

Vattenkraften antas kunna användas fullt ut som reglerkraft även om det i genom vattendomar och andra fysiska begränsningar i praktiken inte är möjligt. När vattenkraften inte räcker till kan gasturbiner eller annan reglerkraft köras under begränsad tid. Reservanläggningar som vissa gasturbiner och oljekondenskraftverk beräknas köras i försumbar omfattning. Kärnkraft och kolkraft, när den finns, beräknas köras så många timmar som möjligt (ca 8 000 timmar per år).

Förenklingar

Simulatorn är tänkt att ge en känsla för begreppen installerad effekt, tillgänglig effekt och relationen till total energiproduktion. Vi tar inte hänsyn till följande saker

  • Överföringsförluster
  • Begränsningar i elnätet
  • Begränsningar i vattenkraftens reglerförmåga
  • Bara delvis tagit hänsyn till begränsningar för import/export

Dessa avgränsningar har gjorts för att göra simulatorn enkel att använda och ge största möjliga förståelse utan avkall på trovärdigheten i det större perspektivet.

Bränsle

Bränsleåtgång enligt följande tabell:

ProduktionstypBränsle (gram/kWh)Källa
Kärnkraft0.005Vattenfall
Kolkraft379IEA
Oljekondens331Novator
Bioeldad kraftvärme1000Novator
Naturgas187EPA

Vindkraft, solenergi, och vattenkraft beräknas inte använda något bränsle.

Avfall

Kärnkraft genererar vid produktion avfall i form av använt kärnbränsle. Kolkraft och bioeldade kraftverk genererar fast avfall i form av aska.

ProduktionstypAvfall (gram/kWh)Källa
Kärnkraft0.005Vattenfall
Kolkraft37Novator
Bioeldad kraftvärme15Novator

Övriga produktionsslag antas ha lågt eller inget fast avfall.

Koldioxid CO2

Alla produktionsslag ger upphov till koldioxidutsläpp vid byggnation, bränsleutvinning, drift, rivning, etc. Utsläpp beräknas enligt livcykelmodellen. I första hand har vi använt Vattenfalls beräkningar och i andra hand valt andra källor. Koldioxidutsläpp i simulatorn beräknas enligt följande tabell

ProduktionstypKoldioxidutsläpp (gram/kWh)Källa
Kärnkraft5Vattenfall
Kolkraft881IEA
Oljekondens993Novator
Bioeldad kraftvärme15Vattenfall
Naturgas515EPA
Vindkraft15Vattenfall
Vattenkraft9Vattenfall
Solenergi46Wikipedia

Vattenkraft potential

Källa: SMHI Vattenkraft orörda älvar, Potential totalt (TWh) 35 Nyttjande tid (h) 4000 Fördelat på fyra älvar baserat på flöden ger följande potential per älv.

ÄlvFlöde (m3/s)ProcentEnergi (TWh)Effekt (MW)
Torneälven38835%12.45 662
Kalixälven29527%9.44 292
Piteälven16715%5.32 420
Vindelälven24923%7.93 607
Summa1 099100%3515 981

Mer om elnät

Elnät används för att distribuera el från elproducenter till konsumenter. Kostnaden för elnäten beror i huvudsak på två faktorer, avstånd mellan produktion och konsumtion och hur effektivt elledningarna utnyttjas (kapacitetsfaktor).

Ett elnät med korta avstånd mellan produktion och konsumtion ger ett relativt billigare elnät jämfört med ett elnät med långa avstånd.

Långa avstånd ger också betydande överföringsförluster. En tumregel är att 6-10 procent av elen förloras per 1000 km i en 400 kilovolt högspänningsledning.

Enligt världsbanken är de genomsnittliga förluster för svenska elnätet 7 procent eller ungefär 10 TWh vilket är jämförbart med vindkraftens produktion 2013.

Ett elnät med korta avstånd och hög utnyttjandegrad per ledning är därför avgörande för att hålla kostnaderna och överföringsförlusterna så låga som möjligt.

För en vanlig elkund är elnätskostnaderna inte sällan högre än kostnaden för själva elen (elhandelskostnaden).