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.

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)

Energiomställning för klimatets skull

Alla delar av samhället påverkas av den energiomställning som behövs för att möta klimatutmaningen. På många områden behövs ny kunskap, kompetens och nya lösningar som dessutom måste slå igenom snabbare än i dag. Energimyndigheten meddelar att vi behöver satsa mer på forskning och innovation.

Omställningen till ett mer hållbart samhälle kan inte vänta. Vi behöver agera på bred front nu!
Följande sju nyckellösningar är direkt avgörande för omställningen:

  • Digital transformation
  • Elektrifiering
  • Energilagring
  • Negativa utsläpp
  • Cirkulära flöden
  • Nyckellösningar som handlar om ekonomiska och sociala hållbarhetsfrågor
  • och hur människors agerande kan underlättas för att nå hållbara samhällen.

    Detta framgår av Energimyndighetens underlag till energiforskningspropositionen som lämnades till regeringen i slutet av 2019.

Forskning och innovation är avgörande för energiomställningen

Regeringen har satt upp tydliga mål om att Sverige ska vara ett ledande forsknings- och innovationsland. Vi ska dessutom bli världens första fossilfria välfärdssamhälle.
Det är ett djärvt mål, och Energimyndigheten konstaterar att vi måste satsa mycket mer på forskning och innovation för att lyckas med den energiomställning och samhällsomställning som krävs för att nå regeringens mål.

– Vi behöver insatser som möjliggör systemlösningar inom hela energiområdet och i samhället i stort, som ökar nyttiggörandet av innovativa hållbara lösningar och som gör det enklare att som enskild individ kunna göra hållbara val på alla plan. Energiomställningen rör inte bara teknik utan lika mycket ekonomiska och sociala aspekter. Här är Energimyndighetens arbete med forskning och innovation många gånger direkt avgörande, säger Energimyndighetens generaldirektör Robert Andrén i ett pressmeddelande.

Energimyndigheten föreslår därför en kraftfull satsning på forskning och innovation med en ökning av anslaget för energiforskning från 1,57 miljarder kronor per år 2020 till 2,17 miljarder kronor per år 2024.

Satsningar på forskning och innovation behövs inom framför allt sex samhällsområden, där omställningen måste gå snabbare. Det handlar om:

  • Förnybar el
  • Bioenergi
  • Industri
  • Transport
  • Bebyggelse
  • Energisystemet i samhället. 

Olika stöd kombineras för att nya lösningar ska nå ut snabbt

Energimyndigheten har helhetsansvar för energiomställningen i Sverige och använder en bred palett av verktyg. Det innebär att stöd till forskning och innovation kombineras med insatser för affärsutveckling och internationell lansering.

För att innovationer snabbare ska komma ut i samhället vill Energimyndigheten;

  • öka stödet till pilot och systemdemonstration av lösningar
  • främja innovationsprocessen från forskning till marknad
  • hjälpa företag att nå investerare och en global marknad.

    Sverige kan inspirera världen till hållbar utveckling genom att vara en föregångare i energiomställningen. De svenska innovationerna kan bidra till global nytta genom export av produkter, tjänster och lösningar.

Faktakoll på världen med data från Our World in Data

Our World in Data hittar du data med tabeller och över 3000 diagram inom nästan 300 olika områden. Allt är open source och fritt att använda.
Ett perfekt ställe att gå till för att faktakolla hur saker och ting ser ut och förhåller sig i världen. Ypperlig källa för att källkritiskt granska påstående om t ex utsläpp, demografisk utveckling, politik, undervisning i olika länder m.m.
Det finns även specifika sidor för lärare mer anpassat och paketerat material som kan användas direkt i undervisningen.

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).

Programmera biologiska celler – nästa mjukvarurevolution

The next software revolution – programming biological cells

00:04
The second half of the last century was completely defined by a technological revolution: the software revolution. The ability to program electrons on a material called silicon made possible technologies, companies and industries that were at one point unimaginable to many of us, but which have now fundamentally changed the way the world works. The first half of this century, though, is going to be transformed by a new software revolution: the living software revolution. And this will be powered by the ability to program biochemistry on a material called biology. And doing so will enable us to harness the properties of biology to generate new kinds of therapies, to repair damaged tissue, to reprogram faulty cells or even build programmable operating systems out of biochemistry. If we can realize this — and we do need to realize it — its impact will be so enormous that it will make the first software revolution pale in comparison.

01:11
And that’s because living software would transform the entirety of medicine, agriculture and energy, and these are sectors that dwarf those dominated by IT. Imagine programmable plants that fix nitrogen more effectively or resist emerging fungal pathogens, or even programming crops to be perennial rather than annual so you could double your crop yields each year. That would transform agriculture and how we’ll keep our growing and global population fed. Or imagine programmable immunity, designing and harnessing molecular devices that guide your immune system to detect, eradicate or even prevent disease. This would transform medicine and how we’ll keep our growing and aging population healthy.

01:59
We already have many of the tools that will make living software a reality. We can precisely edit genes with CRISPR. We can rewrite the genetic code one base at a time. We can even build functioning synthetic circuits out of DNA. But figuring out how and when to wield these tools is still a process of trial and error. It needs deep expertise, years of specialization. And experimental protocols are difficult to discover and all too often, difficult to reproduce. And, you know, we have a tendency in biology to focus a lot on the parts, but we all know that something like flying wouldn’t be understood by only studying feathers. So programming biology is not yet as simple as programming your computer. And then to make matters worse, living systems largely bear no resemblance to the engineered systems that you and I program every day. In contrast to engineered systems, living systems self-generate, they self-organize, they operate at molecular scales. And these molecular-level interactions lead generally to robust macro-scale output. They can even self-repair.

03:07
Consider, for example, the humble household plant, like that one sat on your mantelpiece at home that you keep forgetting to water. Every day, despite your neglect, that plant has to wake up and figure out how to allocate its resources. Will it grow, photosynthesize, produce seeds, or flower? And that’s a decision that has to be made at the level of the whole organism. But a plant doesn’t have a brain to figure all of that out. It has to make do with the cells on its leaves. They have to respond to the environment and make the decisions that affect the whole plant. So somehow there must be a program running inside these cells, a program that responds to input signals and cues and shapes what that cell will do. And then those programs must operate in a distributed way across individual cells, so that they can coordinate and that plant can grow and flourish.

03:59
If we could understand these biological programs, if we could understand biological computation, it would transform our ability to understand how and why cells do what they do. Because, if we understood these programs, we could debug them when things go wrong. Or we could learn from them how to design the kind of synthetic circuits that truly exploit the computational power of biochemistry.

04:25
My passion about this idea led me to a career in research at the interface of maths, computer science and biology. And in my work, I focus on the concept of biology as computation. And that means asking what do cells compute, and how can we uncover these biological programs? And I started to ask these questions together with some brilliant collaborators at Microsoft Research and the University of Cambridge, where together we wanted to understand the biological program running inside a unique type of cell: an embryonic stem cell. These cells are unique because they’re totally naïve. They can become anything they want: a brain cell, a heart cell, a bone cell, a lung cell, any adult cell type. This naïvety, it sets them apart, but it also ignited the imagination of the scientific community, who realized, if we could tap into that potential, we would have a powerful tool for medicine. If we could figure out how these cells make the decision to become one cell type or another, we might be able to harness them to generate cells that we need to repair diseased or damaged tissue. But realizing that vision is not without its challenges, not least because these particular cells, they emerge just six days after conception. And then within a day or so, they’re gone. They have set off down the different paths that form all the structures and organs of your adult body.

05:51
But it turns out that cell fates are a lot more plastic than we might have imagined. About 13 years ago, some scientists showed something truly revolutionary. By inserting just a handful of genes into an adult cell, like one of your skin cells, you can transform that cell back to the naïve state. And it’s a process that’s actually known as ”reprogramming,” and it allows us to imagine a kind of stem cell utopia, the ability to take a sample of a patient’s own cells, transform them back to the naïve state and use those cells to make whatever that patient might need, whether it’s brain cells or heart cells.

06:30
But over the last decade or so, figuring out how to change cell fate, it’s still a process of trial and error. Even in cases where we’ve uncovered successful experimental protocols, they’re still inefficient, and we lack a fundamental understanding of how and why they work. If you figured out how to change a stem cell into a heart cell, that hasn’t got any way of telling you how to change a stem cell into a brain cell. So we wanted to understand the biological program running inside an embryonic stem cell, and understanding the computation performed by a living system starts with asking a devastatingly simple question: What is it that system actually has to do?

07:13
Now, computer science actually has a set of strategies for dealing with what it is the software and hardware are meant to do. When you write a program, you code a piece of software, you want that software to run correctly. You want performance, functionality. You want to prevent bugs. They can cost you a lot. So when a developer writes a program, they could write down a set of specifications. These are what your program should do. Maybe it should compare the size of two numbers or order numbers by increasing size. Technology exists that allows us automatically to check whether our specifications are satisfied, whether that program does what it should do. And so our idea was that in the same way, experimental observations, things we measure in the lab, they correspond to specifications of what the biological program should do.

08:02
So we just needed to figure out a way to encode this new type of specification. So let’s say you’ve been busy in the lab and you’ve been measuring your genes and you’ve found that if Gene A is active, then Gene B or Gene C seems to be active. We can write that observation down as a mathematical expression if we can use the language of logic: If A, then B or C. Now, this is a very simple example, OK. It’s just to illustrate the point. We can encode truly rich expressions that actually capture the behavior of multiple genes or proteins over time across multiple different experiments. And so by translating our observations into mathematical expression in this way, it becomes possible to test whether or not those observations can emerge from a program of genetic interactions.

08:55
And we developed a tool to do just this. We were able to use this tool to encode observations as mathematical expressions, and then that tool would allow us to uncover the genetic program that could explain them all. And we then apply this approach to uncover the genetic program running inside embryonic stem cells to see if we could understand how to induce that naïve state. And this tool was actually built on a solver that’s deployed routinely around the world for conventional software verification. So we started with a set of nearly 50 different specifications that we generated from experimental observations of embryonic stem cells. And by encoding these observations in this tool, we were able to uncover the first molecular program that could explain all of them.

09:43
Now, that’s kind of a feat in and of itself, right? Being able to reconcile all of these different observations is not the kind of thing you can do on the back of an envelope, even if you have a really big envelope. Because we’ve got this kind of understanding, we could go one step further. We could use this program to predict what this cell might do in conditions we hadn’t yet tested. We could probe the program in silico.

10:08
And so we did just that: we generated predictions that we tested in the lab, and we found that this program was highly predictive. It told us how we could accelerate progress back to the naïve state quickly and efficiently. It told us which genes to target to do that, which genes might even hinder that process. We even found the program predicted the order in which genes would switch on. So this approach really allowed us to uncover the dynamics of what the cells are doing.

10:39
What we’ve developed, it’s not a method that’s specific to stem cell biology. Rather, it allows us to make sense of the computation being carried out by the cell in the context of genetic interactions. So really, it’s just one building block. The field urgently needs to develop new approaches to understand biological computation more broadly and at different levels, from DNA right through to the flow of information between cells. Only this kind of transformative understanding will enable us to harness biology in ways that are predictable and reliable.

11:12
But to program biology, we will also need to develop the kinds of tools and languages that allow both experimentalists and computational scientists to design biological function and have those designs compile down to the machine code of the cell, its biochemistry, so that we could then build those structures. Now, that’s something akin to a living software compiler, and I’m proud to be part of a team at Microsoft that’s working to develop one. Though to say it’s a grand challenge is kind of an understatement, but if it’s realized, it would be the final bridge between software and wetware.

11:48
More broadly, though, programming biology is only going to be possible if we can transform the field into being truly interdisciplinary. It needs us to bridge the physical and the life sciences, and scientists from each of these disciplines need to be able to work together with common languages and to have shared scientific questions.

12:08
In the long term, it’s worth remembering that many of the giant software companies and the technology that you and I work with every day could hardly have been imagined at the time we first started programming on silicon microchips. And if we start now to think about the potential for technology enabled by computational biology, we’ll see some of the steps that we need to take along the way to make that a reality. Now, there is the sobering thought that this kind of technology could be open to misuse. If we’re willing to talk about the potential for programming immune cells, we should also be thinking about the potential of bacteria engineered to evade them. There might be people willing to do that. Now, one reassuring thought in this is that — well, less so for the scientists — is that biology is a fragile thing to work with. So programming biology is not going to be something you’ll be doing in your garden shed. But because we’re at the outset of this, we can move forward with our eyes wide open. We can ask the difficult questions up front, we can put in place the necessary safeguards and, as part of that, we’ll have to think about our ethics. We’ll have to think about putting bounds on the implementation of biological function. So as part of this, research in bioethics will have to be a priority. It can’t be relegated to second place in the excitement of scientific innovation.

13:26
But the ultimate prize, the ultimate destination on this journey, would be breakthrough applications and breakthrough industries in areas from agriculture and medicine to energy and materials and even computing itself. Imagine, one day we could be powering the planet sustainably on the ultimate green energy if we could mimic something that plants figured out millennia ago: how to harness the sun’s energy with an efficiency that is unparalleled by our current solar cells. If we understood that program of quantum interactions that allow plants to absorb sunlight so efficiently, we might be able to translate that into building synthetic DNA circuits that offer the material for better solar cells. There are teams and scientists working on the fundamentals of this right now, so perhaps if it got the right attention and the right investment, it could be realized in 10 or 15 years.

14:18
So we are at the beginning of a technological revolution. Understanding this ancient type of biological computation is the critical first step. And if we can realize this, we would enter in the era of an operating system that runs living software.

Principer för hållbar design

Principerna för hållbar design är integrerade i alla stadier i design- och byggprocessen och kan driva innovation, samtidigt som naturresurserna bevaras.

Denna kurs innehåller videoföreläsningar, designutmaningar, programvaruhandledning för Fusion 360 och en rad hållbara designdokument och exempel från ledande experter inom området. Under denna kurs kommer du att använda programvaran Fusion 360 CAD / CAM för att designa, utveckla, prototypa och testa hållbar innovation genom en serie 3-timmars utmaningsuppdrag.

Genom att använda detta strukturerade tillvägagångssätt kan du lära dig att stänga av dina förutfattade meningar och se saker på ett nytt sätt. Oavsett om du vill förbättra en befintlig lösning eller ta itu med en hållbar utmaning för första gången, förbereder denna kurs produktdesigners och ingenjörer att ta ett snabbt steg framåt för att integrera principerna för hållbarhet i deras designprocess.

The Principles of Sustainable Design



The principles of sustainable design are integral to all stages of the design and build process and can drive innovation, while also preserving natural resources.

This course includes video lectures, design challenges, Fusion 360 software tutorials, and a range of sustainable design documents and examples from leading experts in the field. During this course, you’ll use Fusion 360 CAD/CAM software to design, develop, prototype, and test sustainable innovation through a series of 3-hour challenge assignments.

Working through this structured approach, you can learn how to suspend your judgment and look at things in a new way. Whether you are looking to improve an existing solution or address a sustainable challenge for the first time, this course prepares product designers and engineers to take a quick step forward to integrating the principles of sustainability into their design process.

Project resource download

Getting started
In this lesson, we’ll discover what you’ll learn in this course and download the software and resources you need.

Instructor guidePrinciples of Sustainable Design – Instructor guide

Lesson 1: Introduction to sustainable design
This lesson introduces you to case studies of good practice models.

Lesson 2: Extending product lifetimes
This lesson introduces you to good practice models for improving product lifetimes.

Lesson 3: Green materials
This lesson provides you with lectures, videos, case studies, and good practice models for green materials selection.

Lesson 4: Reducing energy loss
This lesson introduces you to case studies and good practice models for energy-efficient design, including fluid dynamics, optimizing heat transfer, and reducing friction.

Lesson 5: Lightweighting
This lesson introduces you to case studies and good practice models for lightweighting in design.

Lesson 6: Persuasive design
This lesson introduces you to case studies and good practice models for persuasive design.

Lesson 7: Biomimicry
This lesson introduces you to case studies and good practice models for biomimicry.

Appendix: Getting started with Fusion 360
This lesson introduces you to case studies and good practice models when using CAD/CAM in the design development process.

Verktyg som mäter ditt klimatavtryck

Testa din klimatpåverkan med beräkningsverktyg från olika organisationer!

Med en klimatsmart livsstil kan du minska din klimatpåverkan.
Att leva klimatsmart innebär att man har en livsstil som inte har långsiktig negativ påverkan på klimatet. Med det menas ett personligt klimatavtryck om maximalt 2 ton CO2e per person och år.
Världssnittet ligger idag på 5 ton CO2e per år och snittsvensken har ett klimatavtryck på 9 ton.

Klimatförändringar och klimathot

Kan vi avvärja klimathotet genom en klimatneutral livsstil? Med hjälp av en klimatkalkylator kan du få insikt i din klimatpåverkan. Du kan även snabbt och enkelt testa att ändra dina svar för att se hur en förändring av din livsstil påverkar din klimatpåverkan. Om vi är många som gör förändringar som minskar miljöbelastningen så kan det få en stor effekt totalt.

Klimatkontot

Klimatkontot har du chans att se ditt personliga klimatavtryck baserat på din livstil.

Börja med att fylla i ”Snabba svar”. Dessa frågor täcker in de mest klimatpåverkande utsläppen från din livsstil. Det finns även frågor om konsumtion av varor och tjänster. Sedan kan du se ditt resultat eller fylla i ”Fler frågor tack!”. Om du fyller i dessa frågor också blir beräkningen av din klimatpåverkan mer komplett, om du inte gör det används schablonfaktorer för dessa frågor.

Du kan själv välja att fylla i din livsstil under ett specifikt år eller för ett normalår. Genom att logga in och spara dina resultat kan du sedan jämföra mellan olika år. Du kan också testa och se vad du får för resultat om du potentiellt skulle ändra din livsstil.

Klimatkontot har tagits fram av IVL Svenska Miljöinstitutet och har utvecklats för den nya upplysningstjänsten
www.hallakonsument.se vilket samordnas av Konsumentverket. IVL är ett fristående forskningsinstitut som sedan 1966 arbetar med tillämpad forskning och uppdrag för en ekologiskt, ekonomiskt och socialt hållbar tillväxt inom näringslivet och övriga samhället.

Klimatkalkylatorn

En viktig förutsättning för att nå minskade klimatutsläpp är att förstå den totala klimatpåverkan som kan kopplas till den egna livsstilen. Klimatkalkylatorn som utvecklats av WWF och SEI (Stockholm Environment Institute) syftar till att illustrera den totala klimatpåverkan från våra livsstilar och vill inspirera så många som möjligt att förändra sina vanor i en mer hållbar riktning.

En stor del av klimatpåverkan från våra produkter har genererats någon annanstans. Därför tar klimatkalkylatorn även med utsläppen från tillverkningen av exempelvis ett vindkraftverk, en värmepump eller en bil.
Hur lever du? Och vad kan du ändra?
Testa på https://www.klimatkalkylatorn.se/

ClimateHero

ClimateHero kan du snabbt och enkelt beräkna ditt klimatavtryck.

Testet består av ett antal frågor som tar cirka 5 minuter att besvara.

Testet består av ett antal frågor i tre kategorier. Den första kategorin är Bostad, som beräknar klimateffekten av uppvärmning och elkonsumtion.
Den andra kategorin är Resor, som beräknar klimatpåverkan från flyg och bil resor, motorcykel, motorbåt, moped, scooter m.m.
Den tredje kategorin är Konsumtion som beräknar klimatpåverkan från köttkonsumtion, matsvinn, shopping, återvinning etc.

Källkritik

Kan vi lita på klimatkalkylatorerna?

Grova fel i verktygen som mäter klimatavtryck”, enligt en skribent i NyTeknik 2019-04-19.

Viktigt ta hänsyn till den totala klimatpåverkan”, svarar WWF och SEI för att bemöta kritiken 2019-04-26.

Fortfarande fel värden i klimatverktyget”, hävdar samme skribent i NyTeknik 2019-05-07.

Hållbar utveckling – hållbara företag

Tillverkning, distribution och användningen av olika typer av produkter står för en stor andel av världens utsläpp, utnyttjande av ändliga naturtillgångar och bidrar till en negativ och destruktiv klimatpåverkan.
Vad kan ett varumärke eller företag göra för att bli ett mer hållbart företag?
Hur kan man som företag jobba med hållbar utveckling?
På denna sida kommer ett antal konkreta exempel presenteras.

FN prisar Apples satsning på förnybar energi

Apple är ett företag som under många år stått för en betydande del av världens utsläpp. Många av företagets produkter har medvetet designats, konstruerats och tillverkats på ett sätt som försvårat möjligheten att reparera och laga dem.
Efter massiv kritik från upprörda konsumenter världen över, och ett flertal kostsamma och långdragna juridiska tvister, har företaget på senare år styrt om till ett mer hållbart företagande ur ett miljö- och klimatperspektiv.

Det Apple lyckats åstadkomma inom ramen för sina miljösatsningar, och anledningen till att de nu alltså uppmärksammats av FN, är följande:

  • Minskat sina koldioxidutsläpp med 35% de senaste tre åren.
  • Bytt till 100% förnybar energi i sina kontor, butiker och serverhallar i 43 länder.
  • Minskat den genomsnittliga energianvändningen med 70% fördelat över företagets huvudsakliga produktsortiment.
  • Apple har också inlett samarbete med Conservation International för att skydda och återskapa ett 11000 hektar stort saltvattenrikt skogsområde i Colombia som beräknas kunna suga upp 1 miljon ton koldioxid (CO2) under projektets livstid.

Läs mer om Apples pris i artikeln i 9to5mac: Apple wins United Nations award for use of 100% renewable energy and more, av Ben Lovejoy, sep. 26th 2019