Page 1

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

60

03

20

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

Ny metode kan afsløre Alzheimers sygdom A B S O LU T BÆ RE DYG T I G HED

NATURENS BÆREEVNE SOM MÅLESTOK TEMA

Fusionsenergi Hvad er de største udfordringer? Hvornår får vi verdens første fusionskraftværk? Hvor stor bliver ITER – verdens største fusionsreaktor? Hvorfor har DTU sin egen tokamak?

DYNAMO SPØRGER:

Er meget fisk meget sundt? E LE KT RO M AGNET I S ME

H.C. ØRSTEDS FANTASTISKE OPDAGELSE


02

LEDER

I N D H O L D

Den lange vej til fusionsenergi Fusionsenergi er en fantastisk vision. Tænk, hvis vi en dag har adgang til CO2-fri og meget billig energi ad libitum. Realiseringen af visionen lader dog vente på sig. Vi er mange, der kan huske, at man i 1980’erne mente, at der kun ville være 40 år til, at man kunne udnytte fusion til energiproduktion. Det samme hører vi så i dag: Om 40 år har verden sandsynligvis kraftværker, der leverer energi ved hjælp af fusion. Det kan have skabt en vis skepsis over for fusions­energi – og nogle vil ligefrem mene, at det er spild af ressourcer at blive ved med at forsøge at få det til at virke, og at vi hellere burde bruge alle ressourcerne på at få løst de helt presserende problemer som sult, konflikter og klimaforandringer. Men der er ikke tale om et enten-eller. Vi er nødt til at forske og udvikle på både den lange bane og den korte. Så samtidig med at vi løser de udfordringer, vi har nu og her, med de teknologier, der eksisterer i dag, skal vi fortsat investere i langsigtede mål for at få realiseret vores mest fantastiske drømme som f.eks. fusionsenergi. Historien er desuden fyldt med eksempler på, hvordan jagten på en vision gav uventede gevinster. Månelandingerne er et godt eksempel, hvor ambitionen om at få mennesket op på Månen affødte en betydelig teknologiudvikling, som verden har nydt godt af lige siden. Så selvom Danmarks – og dermed dette universitets topprioritet – lige nu er at reducere landets CO2-­ udledning med 70 pct. senest i 2030, så skal vi ikke slippe vores indsats med at realisere fusionsenergi. Og vi skal heller ikke vente til 2030 med at arbejde videre på løsningen. Og hvad enten vi har fusionskraftværker om 40, 50 eller 100 år eller ej, så kan det jo være, at vi undervejs får udviklet en masse løsninger eller opnår en hel del ny viden, som vi kan få glæde af på områder, som vi i dag slet ikke kan forudsige.

Anders Bjarklev Rektor

8

TEMA FUSIONSENERGI:

Interessen for fusionsenergi stiger Er fusionsenergi inden for rækkevidde?

10 ITER – verdens største fusionseksperiment

13 Fusionsenergiens største udfordringer

14 S å stor bliver verdens største tokamak

16 Nyt måleudstyr skal overvåge plasmaet

19 L ille virksomhed udvikler

selvrensende spejle til ITER

22 ” Min generation kan blive den første med fusionsenergi”

24 T okamak i Lyngby sætter

04 N Y M E TO D E

Hjernebølger kan afsløre Alzheimers sygdom Hjernens områder er dårligere forbundet ved Alzheimers sygdom, viser ny forskning.

Danmark på fusionens verdenskort


DYNAMO

6 0 0 3 2 0

03

UDGIVER Danmarks Tekniske Universitet Anker Engelunds Vej 1 2800 Kgs. Lyngby tlf. 45 25 25 25, dtu.dk ANSV. CHEFREDAKTØR Tine Kjær Hassager REDAKTION Lotte Krull, lkru@dtu.dk ABONNEMENT dynamo@dtu.dk Magasinet udkommer fire gange om året DESIGN & PRODUKTION OTW A/S ISSN 1604-7877 FORSIDEFOTO EUROfusion - visualisering af tokamakken JET

26 NYT VÆRKTØ J

Absolut bæredygtighed Naturens bæreevne er den afgørende målestok i en ny metode til udregning af bæredygtighed.

32

36

DY N AM O S P Ø RG E R . . .

Om meget fisk er meget sundt? Seniorforsker Morten Poulsen fra DTU Fødevareinstituttet forklarer om helheds­ vurderinger af fødevarer.

FORELÆSNING

Find den bedste idé Professor Steven Eppinger fra MIT, forsker i engineering management og rådgiver virksomheder i organisering.

40

31 O P DAGE LSE

Revner lukker af sig selv Forskere blev over­raskede, da de oxiderede metallisk glas.

34 E R H VE RVS SAM AR BE JD E

Fly fri for is Ph.d.-forsker skal hjælpe virksomhed med at automatisere de maskiner, der afiser fly før afgang.

2 0 0 - ÅRS JU BIL Æ U M

Opdagelsen af elektromagnetisme H.C. Ørsted begyndte som apoteker og endte som en stor videnskabsmand, der opdagede elektro­ magnetismen..

44 BAGSID EN

Vi zoomer ind på ... tjah, hvad er det?


04

M ACHINE L E A RNING

BR AIN CONNECTIVIT Y

Med EEG-målinger kan man se, hvordan hjernens områder er forbundet. Ny forskning viser, at hjerneforbindelserne er svækkede hos alzheimerpatienter.

SVÆKKEDE HJERNEFORBINDELSER

KAN AFSLØRE ALZHEIMERS SYGDOM Hjernens forbindelser ser ud til at være svækkede hos personer med Alzheimers sygdom, viser ny forskning. Den viden kan bane vejen til en ny måde at diagnosticere sygdommen på.

Lotte K ru ll Pa nth e rm e d ia

F

orbindelserne mellem hjernens områder kan måles med EEG, og det har potentiale til at afsløre Alzheimers sygdom og de tidlige stadier af sygdommen. Ved hjælp af machine learning og EEG-målinger fra 369 personer fra et nordisk multicenterstudie har DTU i samarbejde med Nationalt Videnscenter for Demens udviklet en metode, der kan gøre det muligt at diagnosticere Alzheimers sygdom. Foreløbige resultater ser lovende ud, da de viser, at metoden med utrolig præcision – over 95 pct. sikkerhed – kan skelne mellem raske personer, personer med let kognitiv svækkelse, dvs. personer med øget risiko for at udvikle Alzheimers

sygdom, og personer med Alzheimers sygdom. Forskerne havde sat sig for at undersøge, om hjerneforbindelserne hos personer med Alzheimers sygdom er anderledes end hos raske personer eller personer med let kognitiv svækkelse. Og de fandt markante forskelle, fortæller Christian Sandøe Musaeus, reservelæge og ph.d.-studerende på Nationalt Videnscenter for Demens. ”Vi kan se, at forbindelserne mellem hjernens forskellige områder er svækkede hos patienter med Alzheimers sygdom og hos personer med let kognitiv svækkelse. Det er spændende resultater, for det betyder, at ændringer i hjernens forbindelser kan bruges som markør for Alzheimers sygdom. Des-


DYNAMO

60

03

2 0

05

DT U

I UNDERSØGELSEN DELTOG

369 135 117 PERSONER:

PERSONER VAR RASKE

Om demens og Alzheimers sygdom • Demens viser sig ved svækkede kognitive funktioner. • Demens rammer oftest personer over 65 år, men kan ses helt ned i 40-50-årsalderen. • I Danmark lever 70-85.000 mennesker med en demenssygdom. • Heraf har ca. 50.000 Alzheimers sygdom. • Ca. 1.500 personer under 65 år har en demenssygdom. • Der er ca. 8.000 nye tilfælde af demens i Danmark hvert år. • Kun ca. 50 pct. af alle demente får stillet en demensdiagnose. • Demens er den femtehyppigste dødsårsag i Danmark. • Høj alder er den væsentligste  risikofaktor for demens, men og­så rygning, forhøjet blodtryk og type 2-diabetes udgør risikofaktorer. KILDE: ALZHEIMERFORENINGEN OG NATIONALT VIDENSCENTER FOR DEMENS

uden er det ændringer, som muligvis kan detekteres tidligere end med nuværende metoder. Vi er dog stadig i en meget tidlig udforskning, og resultaterne skal valideres gennem nye undersøgelser, før vi kan være helt sikre på, at vores nye metode virker, og om det har en diagnostisk værdi i forhold til allerede anvendte metoder som MRskanning og neuropsykologisk vurdering,” siger Christian Sandøe Musaeus. Svækkelse af hjernens forbindelser EEG-måling af hjernens forbindelser sker ved hjælp af elektroder på hovedet, der registrerer hjernens elektriske aktivitet. Aktiviteten vises i form af hjernebølger, som er fordelt på forskellige

UDVISTE LET KOGNITIV SVÆKKELSE

117

PERSONER VAR DIAGNOSTICERET MED ALZHEIMERS SYGDOM

frekvenser, hvor de fire hoved­ kategorier benævnes delta, theta, alfa og beta. I den nye undersøgelse har DTU og Nationalt Videnscenter for Demens opdaget, at svækkelsen af hjerneforbindelserne hos alzheimerpatienter er meget markant i alfafrekvensen. Alfafrekvensen er de hjernebølger, som er mest dominerende, når vi slapper af. Men hvad det har med Alzheimers sygdom at gøre, vides dog ikke. ”Vi kan ikke forklare, hvorfor det netop er i alfafrekvensen, at svækkelsen er stærkest. Det har heller ikke været målet for vores forskning. Vores tilgang til opgaven har udelukkende været at undersøge, om EEG-målingerne kan bruges til at afsløre Alzheimers sygdom,” siger Christian Sandøe Musaeus. Bjerget af data I undersøgelsen har forskerne anvendt EEG-målinger fra 369 personer, hvor de 135 var raske, mens 117 personer udviste let kognitiv svækkelse, og 117 personer var diagnosticeret med Alzheimers sygdom. Alle havde fået 19 elektroder på deres hoveder, som forskerne brugte til at måle EEG-

kohærens, dvs. hjernebølgernes sammenhæng mellem samtlige mulige elektrodepar. Kohærensen kan med andre ord vise, hvor stærkt hjernens forskellige områder er forbundet. Målingerne førte til data fra 171 elektrodepar pr. patient. Hjerne­bølgernes sammenhænge blev derudover målt på hele syv forskellige frekvensområder. I alt førte det til næsten 1.200 målinger pr. person i undersøgelsen. Med 369 forsøgspersoner i alt blev det samlede datamateriale dermed stort, hvilket professor Morten Mørup fra DTU Compute fik til opgave at håndtere. Han skulle ved hjælp af machine learning udvikle en metode, der ud fra EEG-målingerne kunne skelne mellem raske personer, personer med let kognitiv svækkelse og personer med Alzheimers sygdom. Hans første greb var at gøre bjerget af data mere overskueligt. Til det brugte han metoden principal komponent analyse, som reducerer ’rummet af egenskaber’ i det store datasæt. ”Principal komponent analyse er en standardmetode inden for machine learning, der hjælper os til at komme fra en uoverskuelig mængde af værdier ned i noget mere overskueligt. Samtidig


06

M A C H I N E L E A R N I N G

bevarer vi mest mulig af den variabilitet, der er i data. Vi smider faktisk kun 1 pct. af informationen væk, men får alligevel reduceret rigtig meget,” siger Morten Mørup. Dernæst hev professoren det næste værktøj op af værktøjskassen, nemlig en metode, der hedder multinomial regression. Det er den metode, der skulle definere modellen, som skelner mellem de raske personer, personer med let kognitiv svækkelse og så alzheimerpatienterne. Men først skulle modellen trænes. ”Vi trænede den ved hjælp af et træningssæt, hvor den blev ’fodret’ med værdier fra EEG-målingerne, samtidig med at vi lagde svarene ind, om målingerne var fra en rask person eller en med let kognitiv svækkelse eller Alzheimers sygdom. Efter træningen skulle den nu lærte model så kunne træffe sine egne beslutninger. Dvs. at da vi efterfølgende lagde de resterende værdier ind fra EEG-målingerne, så oplyste vi ikke om personens tilstand. Den skulle nu selv kunne klassificere patienten rigtigt,” siger Morten Mørup. Essentiel hjælp Det kan lyde enkelt at udvikle en metode, der diagnosticerer Alzheimers­­sygdom. Men arbejdet er større og mere teknisk, end beskrivelsen omfatter her.

BR AIN CONNEC TIVIT Y

Professoren selv bedyrer, at de machine learning-værktøjer, han benyttede sig af under hele udviklingen af metoden, var standardværktøjer. ”Min holdning er, at man altid begynder med den simpleste løsning først, og det er også altid det, jeg lægger vægt på i undervisningen af vores studerende, som skal lære machine learning: Start ud simplest muligt, og se, hvor godt det fungerer,” siger Morten Mørup. Og det fungerede! Og altså med en træfsikkerhed over 95,9 pct., hvor metoden korrekt kan klassificere personer i de tre kategorier. Selvom professoren fra DTU Compute siger, at han ikke skulle ud i den store matematiske innovation for at løse opgaven, så tøver samarbejdspartneren fra Nationalt Videnscenter for Demens ikke, når han skal vurdere betydningen af DTU-­ professorens arbejde: ”Det er jo med Mortens hjælp, at vi har gjort dette vigtige fund. Han har været helt essentiel for, at det lykkedes,” siger Christian Sandøe Musaeus. Mere end alfabølger Med ovenstående viden er det nærliggende at tro, at det ville være nok at kigge på hjernebølger i alfafrekvensen, når man leder efter Alzheimers sygdom. Men sådan forholder det sig ikke, fortæller Morten Mørup. Han har

DYNAMO

60

Undersøgelsen viste, at svækkelsen af hjerneforbindelserne er meget markant i alfafrekvensen hos personer med Alzheimers sygdom.

03

20

DTU

gennem flere år forsket i brain connectivity, dvs. hjerneområdernes forbindelser og samspil, hvor han især har interesseret sig for at se tingene i deres helhed. Dette er også tilfældet med EEG-målingerne i denne under­søgelse, hvor Morten Mørup har tilstræbt at udnytte den fulde information fra alle EEG-målingerne. Og det førte til en vigtig indsigt. ”Når vi kiggede på alfafrekvensen alene, så kunne vores metode kun klassificere 87,5 pct. af personerne rigtigt. Det er stadig et godt resultat, men altså lavere end de 95,9 pct., som den klassificerer rigtigt, når den har værdierne fra samtlige syv frekvenser. Det fortæller os, at alfafrekvensen er en stor del af historien, men ikke hele historien. Der er mere på spil i hjernen, som vi ikke kender til endnu,” siger Morten Mørup. Derfor har forskerne også et ønske om at fortsætte udforskningen af hjerne­områdernes forbindelser og deres betydning for udviklingen af demens. ”Hvis vi bedre kan forstå, hvad der sker inde i hjernen, så har vi også en bedre mulighed for at forstå sygdoms­ mekanismer, og det kan potentielt øge mulighederne for behandling,” siger Morten Mørup. Noninvasiv diagnosticering Hvis det nuværende resultat bliver valideret, kan metoden afprøves til klinisk diagnosticering af Alzheimers sygdom. ”Metodens fordel er, at den er billig og nem at foretage og ikke er invasiv, modsat lumbalpunktur, som er en undersøgelse, hvor man udtager rygmarvsvæsken, og som i dag anvendes som supplerende udredning med henblik på at øge den diagnostiske sikkerhed. Med EEG-målinger skal man sidde en halv time med nogle elektroder på hovedet. En dag kan det måske bidrage til en nemmere måde at få afklaret, om man er på vej til eller allerede har Alzheimers sygdom,” siger Christian Sandøe Musaeus. M  o rt en M ø ru p , p rofe sso r, DT U Co m p u t e , mmo r@ d t u . d k


F O R S K N I N G

N Y H E D E R

DYNAMO

60

03

20

DT U

DE BEDSTE STEDER AT STILLE EN VINDMØLLE

Hvor er de bedste steder i verden at placere vindmøller – til lands og til søs? Det kan man se med DTU’s Global Wind Atlas, som nu er udgivet i version 3.0. Det globale vindatlas fortæller meget præcist, hvordan vinden blæser, og kan dermed fortælle, hvor det er optimalt at opstille vindmøller. Det er en viden, som har hjulpet

så forskellige lande som Sydafrika, Mexico og Indien til at træffe beslutninger om etablering af vindmølleparker. I version 3.0 af vindatlasset er vindressourcerne blevet beregnet endnu mere nøjagtigt ved hjælp af de bedste tilgængelige metoder og data. Der er også tilføjet to højdemålinger, så vindatlasset nu omfatter vindressourcedata

Energieffektivitet i industrien Fabian Bühler fik i november 2019 overrakt prisen for årets bedste ph.d.-afhandling, hvor han har fokuseret på at minimere klimapåvirkningen fra industrielle produktionsprocesser. Han har bl.a. undersøgt, hvor meget overskudsvarme, der bliver udledt af industrien.

Det viser sig, at op til 18 pct. af den energi, som industrien får ind, ender som spildvarme. Fabian Bühlers ph.d.-afhandling er kåret som årets bedste, fordi han peger på realistiske løsninger, der kan forbedre energieffektivi­ teten i industrien.

475

Antallet af alvorligt tilskade­komne cyklister i 2017. Antallet kan ned­bringes, hvis huller i vejene udbedres, lyder det i rapporten ’Vejenes omgivelser, udformning og tilstand – betydningen for trafik­ sikkerhed’, der er udarbejdet af DTU Managements Sektion for Transport.

DTU , B ax Lin d h ardt, NRAO/AUI/NSF/B.Saxton, Colourbox

i 10, 50, 100, 150 og 200 meters højde over jord- eller havoverfladen. ”Vindmøller skal ikke bare bankes hovedløst op ude på havene – de skal placeres intelligent, så de udnytter vindens energi bedst muligt – og det kan DTU´s vindatlas nu hjælpe med,” siger sektionsleder Jake Badger, DTU Vindenergi.

”Vi undrer os over, hvordan en galakse kan blive så stor på så kort tid.” L E K TO R G E O RG I O S M AG D I S , D T U S PAC E , D E R H A R BIDRAGET TIL UDFORSKNINGEN AF GALAKSEN M A M B O - 9 . D E T V I S E R S I G , AT G A L A K S E N E R 1 3 M I A . Å R G A M M E L O G D E R M E D DA N N E T KO RT T I D E F TE R B I G B A N G , S O M F O R M E NT L I G FA N D T STED FOR 13,8 MIA. ÅR SIDEN.

07


08

DYNAMO

60

03

2 0

DTU

TEMA OM FUSIONSENERGI 10 ITER – VERDENS STØRSTE FUSIONSEKSPERIMENT

13 FUSIONSENERGIENS STØRSTE UDFORDRINGER

14 SÅ STOR BLIVER VERDENS STØRSTE TOKAMAK

16 NYT MÅLEUDSTYR SKAL OVERVÅGE PLASMAET

19 LILLE VIRKSOMHED UDVIKLER SELVRENSENDE SPEJLE TIL ITER

22 ”MIN GENERATION KAN BLIVE DEN FØRSTE MED FUSIONSENERGI”

24 TOKAMAK I LYNGBY SÆTTER DANMARK PÅ FUSIONENS VERDENSKORT

I flere årtier har håbet levet om, at fusionsenergi ville være inden for rækkevidde inden for en overskuelig fremtid. Men atomkraftens bror lader vente på sig. For modsat fission (altså spaltning af atomer, som udnyttes i atomkraftværker), så er fusion (dvs. sammensmeltningen af atomer) en proces, som verden endnu ikke har kunnet udnytte til energiproduktion i stor skala. Fusion er det, der sker i solen. At få det til at ske på Jorden har først og fremmest været en udfordring for ­fysikerne. Nu er fusionsenergien også blevet en ingeniørmæssig udfordring, hvilket er tydeligst i Sydfrankrig, hvor man er ved at bygge verdens største fusionsreaktor med navnet International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). Samtidig med at ITER tager form i bjergene nord for Marseille, er flere private investorer rundtom i verden også blevet

lune på fusionsenergi. Rigmænd som Bill Gates og Amazonstifter Jeff Bezos er blandt dem, der investerer i udvik­ lingen af fusionsenergi. Derudover er flere private virksomheder også begyndt at udvikle mindre reaktorer. I disse år er fusionsenergi ganske enkelt genstand for en fornyet interesse. Og det er nemt at lade sig begejstre for fusionsenergi: •V  i får adgang til en CO2-fri energi­ produktion i meget store mængder. •B  rændslet er baseret på brint, som er universets mest udbredte grundstof. •E  t kilo fusionsbrændsel modsvarer ti mio. kilo kul. •A  ffaldsproduktet er små mængder radioaktivt affald, der henfalder væsentligt hurtigere end det radio­ aktive affald fra atomkraftværker. •E  n fusionsreaktor kan ikke løbe løbsk som en fissionsreaktor. Læs mere om ITER og DTU’s forskning i fusionsenergi på de følgende sider.


T E M A : F U S I O N S E N E R G I E R F U S I O N S E N E R G I I N D E N F O R R Æ K K K E V I D D E ?

09

FU SI ONS ENER GI

VERDEN FYRER OP UNDER


10

T EM A : FUSIONSENERGI

OM ITER

Lande bag ITER Ud over EU’s medlemsstater bidrager desuden Schweiz, Kina, Indien, USA, Rusland og Sydkorea til opførelsen af ITER. Australien og Kasakhstan er tilknyttet som tekniske og videnskabelige samarbejds­ partnere, men er ikke medlemmer af ITER-organisa­ tionen. EU er den største investor i ITER og dækker 45 pct. af omkostningerne. KILDE: ITER.ORG

Lotte K ru ll I TE R

ITER

– VERDENS STØRSTE FUSIONSEKSPERIMENT

Danmark er blandt de 35 lande, der samarbejder om at bygge verdens største fusionsreaktor mellem Nice og Marseille i Syd­frankrig. Anlægget kan blive vendepunktet i realise­ringen af fusionsenergi.

D

ecember 2025 bliver en milepæl for de 35 nationer, der siden 2006 har samarbejdet om at opføre verdens største eksperimentelle anlæg til fusionsenergi, International Thermonuclear Experi-


DYNAMO

60

03

20

D T U

11

”ITER er ikke kun et videnskabeligt projekt, det er også udviklingen af en løsning på verdens fremtidige energiforsyning.” Hvad er fusion? I superhedt plasma kan atomernes bevægelser blive så energiske, at de ved sammenstød smelter sammen, altså fusionerer. Det frigiver store mængder energi, som kan høstes som varme, og som man kan udnytte til produktion af elektricitet. I fusionseksperimenter sammensmeltes brintisotoperne deuterium (tung brint) med tritium (supertungt brint).

I disse år møder ca. 5.000 medarbejdere ind på byggepladsen og kontorerne for at realisere opførelsen af ITER. Omridset af verdens største tokamak kan anes i midten af den store betonkonstruktion.

mental Reactor (ITER). I den måned forventer man at skabe det første plasma i anlæggets tokamak, som er fusionsreaktoren. Dernæst vil der gå yderligere ti år med tilpasninger og videreudvikling af anlægget, før man i 2035 forventer at kunne køre ITER på fuld kraft. ITER har været længe undervejs. Men det er forventeligt, i betragtning af at der også er tale om verdens største gruppearbejde, hvor alle nationer har en stemme i debatterne op til vigtige beslutninger, forklarer Bernard Bigot, generaldirektør ved ITER siden 2015. ”ITER er ikke kun et videnskabeligt projekt, det er også udviklingen af en løsning på verdens fremtidige energiforsyning. Så alle partnerlandene ønsker at få det bedste ud af deres investeringer. Og jeg må være ærlig og sige, at arbejdsprocessen ikke er den mest enkle, men det er en forudsætning for, at alle bliver hørt,” udtalte Bernard Bigot på et pressemøde på ITER i juli 2019, hvor Dynamo også var til stede. Verden tabte interessen – og viden ”Med så mange interesser er det nok en svær måde at bygge et sådant anlæg

på,” lyder det fra professor Volker Naulin ved DTU Fysik, når talen falder på ITER-projektet. Han er leder af DTU’s forskning i plasmafysik og fusionsenergi. Ifølge Volker Naulin er det ikke kun den store globale øvelse i gruppearbejde, som udfordrer. ”Alt, hvad der bygges til ITER, er aldrig blevet bygget før i den størrelse. Det er over 25 år siden, at Europa byggede JET (tokamakken Joint European Torus, red.) i England, og det er nu så længe siden, at den viden, man fik dengang, for længst er forsvundet. Så vi er lidt startet forfra. Medmindre verden tøver igen, og vi endnu en gang taber de erfaringer, vi får i forbindelse med opførelsen af en tokamak, så vil det næste anlæg slet ikke blive så dyrt eller tage så lang tid at opføre,” siger Volker Naulin. Fusionsenergiens lange fødsel skyldes ikke kun, at det har været en udfordring at få styr på plasmaet – den kogende suppe af ioner, hvor fusionsprocessen finder sted. Professoren ser også de politiske lederes skiftende engagement i udviklingen af fusionsenergi som en årsag. ”I 1990’erne var motivationen at blive uafhængige af olie og sikre en stabil energiforsyning. Så faldt oliepriserne og dermed også politikernes motivation til at investere i fusionsenergi. Vi har sådan set spildt 15-20 år. Nu banker klimakrisen på, og det er gået op for de fleste, at vi igen har brug for at blive uafhængige af fossile ressourcer, så nu er interessen for fusionsenergi igen stor,” siger Volker Naulin. ITER har stor betydning Betydningen af en succesfuld opførelse og drift af ITER kan ikke overvurderes, mener professor Volker Naulin. Han vurderer, at ITER kan blive vendepunktet i realiseringen af fusionsenergi. ”Når ITER en dag kører på fuld kraft, vil det formentlig være første

B E R N A R D B I G OT, I TE R ’ S G E N E R A L D I RE K TØ R

Opførelsen af ITER begyndte i 2010 og sker på en 42 hektar stor forhøjning i landskabet, der er 1 km lang og 400 meter bred.

gang, at verden ser energiproduktion baseret på fusion i så stor en skala. Jeg bruger ordet ’formentlig’, fordi der verden over er mange i gang med at udvikle fusionsreaktorer, og Kina er blandt de lande, der er meget aktive,” siger Volker Naulin, der uddyber ITER’s betydning: ”ITER markerer en overgang for fusionsenergi: fra at være fysikernes udfordring til at være ingeniørernes udfordring. For nu skal vi til at finde ud af, hvordan vi egentlig driver et kraftværk baseret på fusionsenergi, hvordan vi får en fusionsenergiproces til at køre uafbrudt 24-7, hvordan vi høster energien i en reaktor på 150 mio. °C, og ikke mindst hvordan vi får integreret energien i vores forsyningssystemer.


12

TEMA: FUSIONSENERGI

T R E R E A K T O R - D E S I G N S

DYNAMO

60

03

20

DTU

TRE

FORSKELLIGE FUSIONSREAKTORER

Så den store udfordring er ikke at få ITER til at køre – det er jeg helt sikker på vil lykkes. Udfordringen ligger efter ITER, for så skal vi have lært, hvordan vi opfører fusionskraftværker, så vi kan gøre det igen og igen – på en fornuftig måde og til en fornuftig pris,” siger Volker Naulin (se mere på næste side om fusionsenergiens største udfordringer). Første kraftværk i 2060 Selvom interessen for fusionsenergi er vendt tilbage, og der flere steder i verden investeres stadig mere i udviklingen, er der stadigvæk lange udsigter til, at vi kan supplere vores energiforsyning med fusion, vurderer ITER’s generaldirektør, Bernard Bigot. ”Omkring 2060 forventer jeg, at de første fusionskraftværker vil komme i drift rundtom i verden. I 2070 tror jeg, at vi har mange af dem,” siger Bernard Bigot. Professor Volker Naulin er enig i, at der er lange udsigter, men kan ikke se andre alternativer i horisonten. ”Hvis vi virkelig ønsker at løse klima­problemet, så har vi brug for en CO2-fri energiressource, som vi kan skalere op, som er pålidelig, og som kan sikre den grundlæggende forsyning af energi, som vi har brug for. Selvom Danmark er god til vedvarende energikilder som vind, så udgør det på verdensplan et uendeligt lille bidrag til energiforsyningen. Og vi mangler stadigvæk en løsning til, hvordan vi kan lagre store mængder energi fra vind og sol. Med udviklingen af fusionsenergi kan vi få et bæredygtigt alternativ til fossile ressourcer, og det er i mine øjne det vigtigste, menneskeheden kan give sig til nu,” siger Volker Naulin. Vol  ke r Nau lin , p rofe sso r, DTU Fysik, vona@fy sik.d tu .d k

Tokamak Tokamakken blev opfundet i Sovjetunionen i slutningen af 1960’erne. Ordet tokamak er en sammen­ skrivning af russisk for toroidalt (donutformet) kammer med magnetfelt. Det er det mest udbredte reaktordesign, hvor den største bliver ITER, som er under opførelse i Sydfrankrig.

I l l u st rat io n : I TE R

Stellarator

A n ja U l l ma n n

Dette reaktordesign blev opfundet i 1951 af den amerikanske fysiker Lyman Spitzer ved Princeton University. I dette design er plasmaet donutformet ligesom i tokamakken. Magnetfeltet – og dermed plasmaet – kan styres mere detaljeret end i tokamakken. Verdens største stellarator er Wendelstein 7-X i Greifswald i Nordtyskland. Den kom i drift i 2015 og drives af Max Planck Instituttet for Plasmafysik.

Kompressions­system Den private virksomhed General Fusion har udviklet en prototype på en helt anden slags fusionsreaktor, hvor stempler skaber et højt tryk inde i plasma, så fusion kan opstå. Amazons stifter, Jeff Bezos, er en af investorerne bag General Fusion.

Gen era l F u s io n


TEMA: FUSIONSENERGI

H VA D S K A L D E R T I L ?

DYNAMO

60

03

20

DT U

FUSIONSENERGIENS

STØRSTE

UDFORDRINGER

Hvad er de største udfordringer, som skal overkommes, før vi kan udnytte fusion til energiproduktion? Professor Volker Naulin, der er leder af DTU Fysiks forskningsgruppe inden for plasmafysik og fusionsenergi, giver sine bud på, hvad der skal til.

Lotte K ru ll Bax Lin d h ard t, E U ROfusion

1.

Forveksling af fusion og fission skal ophøre Når folk hører, at fusionsenergi er en nuklear teknologi, så forveksler de fusionsenergi med fissionsenergi, som er den, der anvendes i atomkraftværker. I Danmark har modstanden mod atomkraft været stor gennem flere årtier, og det har desværre også blokeret for udviklingen af fusionsenergi. Først den dag, man ophører med at forveksle fusion med fission, vil vi måske se en højere prioritering af udviklingen af fusionsenergi. Forveksling af fusion og fission har også skabt unødvendigt besvær i bl.a. op­­ førelsen af ITER, som skal leve op til krav fra myndighederne, der nok giver mening for fissionsenergi, men ikke for fusions­energi.

2.

Fusionsprocesserne skal køre 24-7 I dag er det begrænset, hvor længe vi kan holde plasma kørende i en reaktor som tokamakken. Den længste tid, det er lykkedes nogen at holde plasma kørende i en tokamak, er en håndfuld minutter. ITER kommer nok til at køre i pulse, som er op til en halv time ad gangen. Men verden har behov for en løbende og ubrudt produktion af energi 24-7. De korte pulse skyldes bl.a., at plasma fastholdes ved hjælp af et magnetfelt, der skal være så kraftigt, at

spolerne – som sidder udvendigt, rundt om reaktoren, og skaber magnetfeltet – overopheder. Superledende spoler, som afkøles til -269 °C, kan forlænge den tid, man kan lave plasma. ITER bliver den fjerde tokamak i verden med superledende spoler.

3.

Energien skal ud af reaktoren Den energi, der opstår inde i reaktoren, er en meget kraftig varmestrøm. Den høstes gennem en divertor i bunden. Varmen fra en raketmotor er omkring 2 MW pr. kvadratmeter ved start, der varer måske to minutter. Inde i fusionsreaktoren når vi op på 10 MW pr. kvadratmeter, og det er meningen, at den skal køre 24-7 i flere år. Det skal materialerne i bl.a. divertoren kunne modstå. Så det stiller krav til udvikling af materialer, der kan fordele eller transportere varmen hurtigere ud af reaktoren, eller udvikling af nye måder at afkøle på. Italien er ved at opføre en tokamak, hvor de kan teste dette.

4.

Priserne skal være rimelige Det skal sikres, at prisen for at bygge et fusionsenergianlæg og for at drive det bagefter er overkommelig. Det kræver yderligere udvikling af teknologier og innovation omkring fusions­energi. Ellers bliver energiprisen i sidste ende for høj for forbrugerne. Volker Na u l in , p rofes s o r, DTU F ys ik ,  vona@fys ik . d t u . d k

13


14

T E M A : F U S I O N S E N E R G I

FA K TA O M I T E R

SÅ STOR BLIVER VERDENS STØRSTE

TOKAMAK

Med en mio. komponenter og ti mio. dele er ITER en konstruktion i megaklassen. Selve tokamakken kommer op på en vægt på 23.000 ton. Find flere fantastiske fakta om ITER her.

1 2

3 5

4

6

7

8

9 10

Lot te Kru ll I TE R


DYNAMO

Bygningens højde Bygningen, der huser tokamakken, bliver i alt 73 meter høj – ca. to gange Rundetårns højde.

1

Kryostat Med målene på ca. 30 x 30 meter og et rumfang på 16.000 m³ bliver ITER’s kryostat det største vakuumkammer i rustfrit stål, der nogensinde er bygget. Kryostaten sikrer afkøling omkring reaktoren og de superledende magneter.

2

60

03

20

Reaktoren Den donutformede reaktor er et hermetisk lukket vakuumkammer, hvor plasma hvirvler rundt i et stærkt magnetfelt uden at røre væggene på indersiden. Reaktorkammerets diameter bliver 19,4 meter, og højden bliver 11,4 meter. Vakuumkammeret vil veje 8.000 ton – og bliver dermed tungere end Eiffeltårnet.

3

D T U

15

Plasma Temperaturen i ITER’s plasma vil nå op på 150 mio. °C. Det er ti gange varmere end Solens kerne. Plasmaets radius bliver 6,2 meter. Den samlede plasmavolumen bliver op til 840 m3. Til sammenligning er den nuværende største plasmavolumen i en tokamak ca. 100 m3 (JET, Joint European Torus).

4

Superledende magneter Rundt om reaktoren vil 18 superledende, D-formede magneter på 9 x 17 meter skabe det toroidale (donutformede, red.) magnetfelt, der samler plasmaet i reaktoren. Hver spole vejer 310 ton. Magneterne bliver superledende vha. nedkøling med flydende helium til -269 °C.

5

Kæmpe spoler Uden om reaktoren og de 18 toroidale magneter placeres yderligere seks cirkulære spoler. De skaber det såkaldte poloidale magnetfelt, der sikrer yderligere styring af plasma. Den største af disse spoler får en diameter på 24 meter og vejer 400 ton.

6

DTU Fysiks måleudstyr DTU Fysik leder udviklingen af måleudstyret ITER Collective Thomson Scattering System, der kan følge heliumkernerne, som dannes i fusionsprocessen i ITER’s plasma. Udstyret skal installeres i en af de 44 port plugs (huller, red.), der er i kryostaten til netop udstyr m.m.

7

Energihøst Energien skal høstes gennem divertoren i bunden af reaktoren. Plasma skal tilføres en opvarmningseffekt på 50 MW for at blive opvarmet, hvorefter det forventede energi-output er 500 MW i pulse på 400600 sekunder. Til sammenligning har man høstet 16 MW på JET, Europas hidtil største tokamak, med et input på 24 MW.

8

100.000 km metaltråd Der er fremstillet 100.000 km superledende tråd af metallerne niobium og tin for at kunne lave de 18 superledende magneter til det toroidale magnetfelt. Det har taget EU samt fem øvrige lande fem år at producere metaltrådene.

9

5.000 medarbejdere I perioden 2019-2022 kulminerer antallet af medarbejdere, når ca. 5.000 ansatte dagligt møder ind på ITER’s byggeplads og kontorer.

10


16

T XEXMXAX: XFX UX SX I OXNX S E N E R G I XDXYX NX AX MXOX X 6 0

03

2 0 D Y N A M O

60

03

20

DTU

NYT MÅLEUDSTYR SKAL OVERVÅGE

PLASMAET Omkring 50 forskellige målesystemer vil indgå i verdens største fusionsenergianlæg, ITER. Ét af dem udvikles på DTU, og det skal overvåge plasmaet i ITER’s tokamak.

Lot te K rull B  a x Lin d h ard t, IPP

N

år ITER – verdens største fusionsenergianlæg – tændes for første gang i 2025, skal et plasma på 150 mio.°C overvåges. Det er i plasmaet, at fusionen af atomer skal finde sted, og den affødte energi udvindes. Men hvordan finder man ud af, hvad der foregår inde i denne uhørt varme suppe af ioner og løsrevne elektroner, som udgør plasma? Det er ikke muligt at indsætte måleudstyr i selve plasmaet, da de 150 mio. °C øjeblikkeligt vil smelte udstyret. Løsningen er at tage plasmadiagnostik i anvendelse. Plasma­ diagnostik er betegnelsen for de forskellige typer måleudstyr og metoder, man kan benytte til at få detaljeret viden om plasma. Og det er nødvendigt at kunne følge plasma inde i tokamakken, forklarer

seniorforsker Søren Bang Korsholm fra DTU Fysik: ”Viden om plasmaet såsom dets temperatur, tæthed og partiklernes dynamik gør, at vi kan optimere forholdene for fusionsprocesserne og driften af ITER. På sigt kan den også være med til at optimere fremtidige design af tokamakken. Udfordringen med ITER’s tokamak er, at ingen

Forskerne ved DTU Fysik tester deres ideér til måle­udstyret på proto­typer, som denne til højre.

har afprøvet at køre plasma i en så stor reaktor før. Vi ved ikke, om plasmaet vil opføre sig, ligesom den gør i mindre reaktorer. Men hvis noget afviger, så kan vi ved hjælp af de forskellige plasmadiagnostikker finde årsagen.” Følger partikler i plasma Søren Bang Korsholm er ansvarlig for udviklingen af et af målesystemerne, som skal overvåge ITER’s plasma. Udviklingen sker i et samarbejde mellem DTU Fysik og forskere fra Instituto Superior Técnico i Lissabon. Apparatet skal installeres i en af de såkaldte port plugs tæt på reaktoren. En port plug er et stort hul i den betonskal, der omslutter reaktoren. Der vil være 44 port plugs rundt om hele tokamakken, som kan bringe udstyr så tæt på fusions-


P L A S M A D I A G N O S T I K

plasmaet som muligt. Da reaktoren er svært tilgængelig – den er ’pakket ind i’ et kæmpe vakuumkammer kaldet en kryostat, som skal afkøle bl.a. reaktorens magneter – bliver signaler fra måleudstyr sendt over 50 meter væk

Om måleudstyret • Udstyret kaldes for ITER Collective Thomson Scattering System. • Det udvikles af DTU Fysik i sam­ arbejde med forskere ved Instituto Superior Técnico i Lissabon. • Udviklingen sker under en rammekontrakt med Fusion for Energy, som er EU’s organ med ansvar for EU’s bidrag til ITER – og udvikling af fusionsenergi generelt. • Fusion for Energy har bidraget med 33,8 mio. kr. til DTU og Instituto Superior Técnico til udviklingen af måleudstyret. Det er ca. halvdelen af det samlede budget. • Udviklingen af måleudstyret gik i gang i 2014, og designet skal endeligt godkendes i 2020/21. • Udstyret skal leveres til ITER i 2021/22, testes i 2023 og være klar til første plasma i 2025.

til en diagnostikbygning, hvor forskere kan opholde sig og tilgå informationerne. DTU Fysiks måleudstyr skal måle på heliumkerner i plasmaet. De opstår under fusionsprocessen og er nogle af de mest energirige partikler i plasmaet. Det giver dem en vigtig rolle i fusionsprocessen, fordi de skal afsætte deres energi til det omgivende plasma, og på den måde kan de gøre plasmaet selvopvarmende. Derved undgår man at skulle tilføre varme for at holde plasmaet oppe på de høje temperaturer. Men fordi de er blandt de hurtigste partikler i plasmaet, er de meget udfordrende at måle på, fortæller Søren Bang Korsholm: ”I stedet for at forsøge at følge helium­kernerne, så følger vi de bølger, de forårsager inde i plasmaet. Man

Søren Bang Korsholm er seniorforsker ved DTU Fysik og leder udviklingen af måleudstyret til ITER.

17

kan sammenligne det med at skulle følge en usynlig svane på en sø. Selvom du ikke kan se svanen, så kan du se de bølger, den laver, når den glider gennem vandet, og bølgerne fortæller dig, hvor svanen har været, og hvor hurtigt den bevæger sig i en given retning.” Mikrobølger sendes ind i plasma Metoden, fysikerne bruger til at følge bølgerne, som heliumkernerne forårsager, er baseret på Thomson scattering – på dansk kendt som Thomson-spredning. Princippet i metoden er, at man kan følge partikler ved at sende en laserlysstråle ind i plasma, og ud fra den måde, strålen spredes på, kan forskerne få viden om plasmaet. Med DTU Fysiks målesystem er det ikke en lysstråle, der sendes ind i

”Viden om plasmaet såsom dets temperatur, tæthed og partiklernes dynamik gør, at vi kan optimere forholdene for fusions­processerne og driften af ITER.” S E N I O R F O R S KE R S Ø RE N B A N G KO R S H O L M , D T U F Y S I K


18

T EM A : FUSIONSENERGI

PL A SM A DIAGNOS TIK

DYNAMO

60

03

20

DTU

watt ud igen. Men ved hjælp af vores modeller kan vi beregne, hvordan heliumkernerne bevæger sig rundt inde i plasma.”

Hvad er plasma?

Fotoet er et kig ind i reaktoren på den nordtyske Wendelstein 7-X. Første plasma i denne reaktor blev frembragt i 2016.

Et stof kan befinde sig i forskellige tilstandsformer, der afhænger af temperaturen: Koldt: fast form Varmt: flydende Hedt: gas Superhedt: plasma Plasma ligner meget et stofs gas­ fase, dog med den forskel, at plasma består af ladede partikler – ioner og elektroner – modsat gas, der består af neutrale partikler. Det er plasmaets høje temperatur, der er årsagen til den forskel. Varmen medfører, at elektronerne bliver slået løs fra atomkernerne. Med færre elektroner bliver atomerne positivt ladede (ioner). De ladede partikler bevirker, at plasma er elektrisk ledende og kan påvirkes af magnetfelter.

plasma, men en kraftig mikrobølge­ stråle. Den skal udsendes fra en gyrotron med en effekt på over 1 MW (svarende til mere end 1.000 mikrobølgeovnes effekt). Ved hjælp af en række bølgeledere og spejle både inden i og uden for tokamakken kan man opsamle det signal, der kommer retur fra plasma. Det er et meget svagt signal, men fysiske modeller og analyse kan hjælpe forskerne med at få det omdannet til viden, forklarer Søren Bang Korsholm: ”Vi får et signal ud, som er i størrelsesordenen nanowatt. Vi sender en mio. watt ind og får en millardene­del

Jordskælvssikret design Måleudstyret til ITER eksisterer lige nu kun som beregninger og designtegninger. Dog har DTU Fysik før udviklet og drevet lignende udstyr til f.eks. den eksperimentelle fusions­ reaktor Asdex Upgrade i Tyskland. I DTU’s fysiklaboratorier laver forskerne i øjeblikket prototyper af nogle af komponenterne for at tjekke, hvordan de opfører sig. Designfasen har været en kompliceret affære, da en fusionsreaktor giver særlige udfordringer for udstyr af enhver art. ”Vi skal tage højde for den radioaktive stråling, som vil være omkring fusionsreaktoren. Desuden har vi skullet overveje og analysere, hvilke dele af vores udstyr der skal afkøles, og hvordan et kølesystem så evt. kan integreres. Derudover har vi skullet tage højde for at jordskælvssikre udstyret. Og endelig har vi skullet overveje, hvordan vedligehold af udstyret kan ske ved brug af robotter. ITER har stillet mange kriterier op, og vi har måttet designe nogle ting om i udstyret for at leve op til de forskellige kriterier,” siger Søren Bang Korsholm. Før måleudstyret kan blive fremstillet, skal designet godkendes af ITER og Fusion For Energy, som er en EU-organisation med ansvar for EU’s bidrag til ITER. ”Udstyret skal være færdigt i 2021, så det kan blive installeret på ITER. I 2023 skal udstyret testes, og så skal det være helt klart til første plasma i 2025,” siger Søren Bang Korsholm. Sø  ren Ba n g Ko rs ho lm , se n i o r fo r ske r, DTU F ys ik , s b ko @ f y si k . d t u . d k


T E M A : F U S I O N S E N E R G I

BIG S CIENCE

DYNAMO

60

03

20

D T U

19

LILLE VIRKSOMHED UDVIKLER

SELVRENSENDE SPEJLE TIL ITER Nordjysk virksomhed med 25 ansatte leverer løsninger, der skal anvendes i ITER’s fusionsreaktor.

Lot t e K ru l l Bo A mst ru p

D Virksomheden Polyteknik i Østervrå leverer coatingløsninger til bl.a. forskningsudstyr. Her ses metalliseret plastemner.

a den nordjyske virksomhed Polyteknik i maj 2018 vandt en rammekontrakt på 2,3 mio. euro med ITER, blev de den første danske virksomhed, der kunne kalde sig leverandør til det store fu­­ sions­­anlæg i Sydfrankrig. Kontrakten betyder, at Polyteknik skal udvikle et system af selvrensende spejle, som skal sidde tæt på plasmaet inde i ITER’s fusionsreaktor. Spejlene bliver en del af ITER’s diagnosticeringssystem, der skal overvåge plasmaet, hvor målinger af det lys, der reflekteres af spejlene, sætter forskerne i stand til at overvåge og drive reaktoren, når den kommer i gang i 2025.

Rammekontrakten er landet sammen med det russiske forskningsinstitut Ioffe i Skt. Petersborg, og har haft en stor betydning for den lille SMV med kun 25 ansatte i Østervrå, fortæller René Bang Madsen, afdelingschef i Polyteknik Science. ”Kontrakten er fireårig med mulighed for en toårig forlængelse, og det har betydet, at vi har kunnet etablere en afdeling i virksomheden, der udelukkende fokuserer på udvikling af projekter til store forskningsfaciliteter,” siger René Bang Madsen, som er chef for den nye afdeling. BigScience.dk banede vejen Før Polyteknik stod med den store rammekontrakt til ITER, har virksomheden gødet jorden i flere år, og det har krævet en vedholdende indsats, fortæller salgschef Susanne Libergreen, der var med til at få Polyteknik ind i varmen hos ITER. Det skete med hjælp fra BigScience.dk, fortæller hun.


20

T E M A : F U S I O N S E N E R G I

B I G S C I E N C E

Gode råd til SMV’er Fem gode råd fra virksomheden Polyteknik om at blive leverandør til verdens store forskningsfaciliteter: Investér tid Det tager lang tid fra den første messe til den første kontrakt. Det gælder om at gøre sig synlig og lige så stille opbygge et netværk. Man skal være vedholdende for at få en fod inden for dette marked.

”I 2015 begyndte vi at deltage i ITER Business Forum-messerne. Først sammen med BigScience.dk, men nu har vi vores egen stand på messen, og folk kan sagtens huske os,” siger Susanne Libergreen. Messerne gav dem kontakter til ITER og Fusion for Energy, som er EU’s organisation med ansvar for Europas bidrag til ITER. For at holde forbindelserne ved lige hyrede Polyteknik efter den første messe en dansker bosiddende i Frankrig til at vedligeholde kontakterne, efter at de selv var rejst hjem. BigScience.dk banede vejen til de kontakter, der skulle vedligeholdes, og det har været en hjælp for den lille SMV. ”Dét, at BigScience.dk på messen kunne bane vejen til kontakter på ITER, har været en uvurderlig hjælp i starten, for det er svært at sidde derhjemme og selv finde den rigtige person på CERN eller ITER, som man skal ringe til,” siger René Bang Madsen, der uddyber: ”Desuden foregår der meget uofficiel snak, før udbuddene bliver offentliggjort, og her har vi også haft glæde af BigScience.dk, som sidder med ved møder og hører, hvad der er på vej. Vi er ikke en særlig stor virksomhed og kan ikke rejse rundt til alle mulige møder eller til alle faciliteterne, og der har det været en god hjælp, at BigScience.dk har spottet, hvor det gav mening for os at gøre en indsats.” Leverandør til CERN Det var ikke ud af det blå, at Polyteknik begyndte at dukke op på ITER Business Forum-messerne. Forud havde virksomheden gennem flere år leveret løsninger til andre store forskningsinfrastrukturer. Virksomheden, som er specialiseret i at lave coating og fremstille maskinerne hertil, har

Fokusér på styrkepositionen Byd ind med det, virksomheden er virkelig god til. Der bliver stillet høje krav til leverandører i forsknings­ verdenen. Begynd med mindre projekter Vælg mindre opgaver i starten, så din virksomhed opbygger et godt ry som leverandør. Begynd med de etablerede Det er nemmere at etablere sig som leverandør for CERN, som har eksisteret i mange årtier og ved, hvad de skal have. ITER er et nyt anlæg, som aldrig er lavet før, og nogle af opgaverne går til grænsen for, hvad der er muligt. Vær modig At levere til f.eks. ITER betyder, at man kan blive bedt om at levere ­noget, ingen har lavet før. Det ­kræver mod, men også selvindsigt, for kan man det? Det kræver også mod at sige nej tak, hvis opgaven ikke egner sig til virksomheden.

bl.a. hjulpet med renoveringen af en stor coatingmaskine, der sikrer super­reflekterende spejle i European Southern Observatory’s (ESO) Extremely Large Telescope i Chile, ligesom de har coatet keramik til CERN. I denne tid er de i gang med at coate nogle kamre på den store synkrontron i Grenoble, og en lignende opgave skal løses på en accelerator i Sydkorea. ”De første projekter, bl.a. med ESO’s teleskop i Chile, har vi landet med hjælp fra BigScience.dk. Nu er vi efterhånden så etablerede som leverandører i denne branche, at vi er begyndt at få henvendelser direkte,” siger Susanne Libergreen.

Susanne Libergreen og René Bang Madsen har gennem flere år arbejdet for, at Polyteknik kunne blive leverandør til Big Scienceanlæg i hele verden.

Presset til innovation Som leverandør til forskningsfaciliteter i hele verden har Polyteknik måttet være på tæerne for at lykkes med udviklingen af nye løsninger. ”For virksomheden betyder det, at vi bliver tvunget til at være innovative, og vi bliver hele tiden nødt til at udvikle os for at være med. Til gengæld er de løsninger, vi udvikler, også noget, vi kan bruge i vores øvrige forretning,” siger René Bang Madsen. For Polyteknik har den mangeårige indsats med at etablere sig som leverandør til verdens store forsknings­ faciliteter været en bevidst satsning og en del af en langsigtet strategi.


DYNAMO

60

03

20

21

DT U

NU BLIVER ITER INTERESSANT FOR

SMV’ER Flere mindre udbud på fusionsanlægget ITER er på vej i de kommende år, og det er en mulighed for danske SMV’er.

Lot t e K ru l l

O ”Vi er en virksomhed, der leverer hightech, og vi kan ikke konkurrere på den laveste pris. Til gengæld kan vi konkurrere på den højeste kvalitet, og det er noget, der er efterspurgt på disse faciliteter. Med hensyn til ITER tror vi på, at fusionsenergi er noget, der fortsat skal udvikles og udbygges i mange årtier endnu, og vi regner med, at det vil være en markedsfordel, at vi har været med fra start af,” siger René Bang Madsen. Re n é Ban g Mad se n , afdelingsc hef, Po l y te kn ik S cie nce , rbm@polyteknik.dk

pførelsen af ITER er nu på vej ind i en ny – og for danske virksomheder – spændende fase, fortæller seniorforsker ved DTU Søren Bang Korsholm. Han er industrikontaktpersonen til ITER i den danske netværksorganisation BigScience.dk, som han var initiativtager til i 2010. ”De kæmpestore komponenter som verdens største superledende magnet­spoler og de store beton­ konstruktioner, der udgør skallen til selve reaktoren, er ved at være færdige, og nu skal man til at udvikle og fremstille mindre komponenter og systemer, og det kan være interessant for danske SMV’er at holde øje med dem,” siger Søren Bang Korsholm. De ’mindre’ løsninger til ITER kommer til at omfatte udbud i enog tocifrede millionbeløb. Sø  ren Ba n g Ko rs h o l m, s en io rfo rs ker o g I TE R - ko nt a k t p ers o n i Big Sc ien c e. d k , DTU F ys ik , s b ko @ f ys ik . d t u . d k

Sådan bliver SMV’er leverandører BigScience.dk er bindeled mellem dansk erhvervsliv og de større europæiske forskningsanlæg (Big Science-anlæg), som Danmark er medlem af. BigScience.dk drives af Teknologisk Institut og DTU og finansieres af Styrelsen for Institutioner og Uddannelsesstøtte. BigScience.dk yder bl.a.: • Matchmaking, f.eks. matcher specifikke udbud med relevante danske virksomheder. • Information som udbudsovervågning, netværksarrangementer m.m. • Promovering af danske kompetencer over for Big Science-organisationer. Man skal være medlem af BigScience.dk-netværket for at få del i ydelserne. Medlemskabet er gratis. www.bigscience.dk


22

T E M A : F U S I O N S E N E R G I

PH.D.-FOR SKER

”MIN GENERATION KAN BLIVE DEN FØRSTE MED FUSIONSENERGI”

27-årige Birgitte Madsens ph.d.-forskning bringer hende til de eksperimentelle tokamakker i Kina, USA og England. Hun er optimistisk på fusionsenergiens vegne.

Lot te K rull B a x Lin d h ard t

N

år man kigger på listen over Birgitte Madsens publicerede forskningsartikler fra de første to og et halvt år af hendes tid som ph.d.-studerende ved DTU Fysik, skal man nok være mere end almindeligt interesseret i fysik for at forstå titlerne, heriblandt ’Fast ion D-alpha measurements using a bandpass-filtered system on EAST’ eller ’Reconstructing the fast-ion velocity distribution in the DIII-D tokamak during Alfvén eigenmode activity’. De, der kender til fusionsenergi, kan afkode, at Birgittes forskning handler om plasmafysik og måling af partikler i plasma på tokamakker

verden over. En tokamak er en reaktor, hvor man kan frembringe plasma ud fra brintisotoper. Når plasmaet opvarmes til en temperatur på 150 mio. °C, vil atomerne begynde at smelte sammen – altså fusionere. Det afføder yderligere varme, som man kan høste og lave elektricitet af. For Birgitte Madsen handler forskningen ikke kun om spændende fysik. Det handler også om jagten på en ny og mere bæredygtig energikilde, og det er med til at motivere den unge forsker. ”Vi har stadig mange udfordringer med fusionsenergi, som vi skal have løst. Men det er spændende at være den generation, hvor fusionsenergi

Birgitte Madsen tog en kandidatgrad i rumfysik i Oslo, inden hun kom til DTU for at forske i plasma.

nok bliver en realitet. Jeg er optimistisk. Det kan ske i min levetid,” siger Birgitte Madsen. Verden rundt med forskningen I sit ph.d.-projekt udforsker Birgitte Madsen de hurtige partikler, som man bruger til at opvarme plasmaet med. Partiklerne kan opnå deres høje hastighed i en partikelaccelerator. I fusionsenergien er det en neutral beam injector, som injicerer – dvs. nærmest skyder – partiklerne ind i plasmaet i fusionsreaktoren. Inde i plasmaet skal partiklerne så afsætte deres energi ved at kollidere med plasmaets øvrige partikler.


D T U

DYNAMO

60

03

20 DT U

plasmaet. Den energi vil vi gerne have, forbliver i plasmaet, så vi kan holde det varmt,” siger Birgitte Madsen.

Når forskningsmiljøer i hele verden er optagede af plasmaets hurtige partikler og udvikler metoder, også kaldet diagnostikker, til at følge dem, skyldes det, at de hurtige partikler kan bære nøglen til realiseringen af fusionsenergi. For det er de hurtige partikler, der kan opvarme plasma – og næsten vigtigst af alt: De har potentialet til at få plasmaet til at holde den ekstremt høje temperatur, der er forudsætningen for, at fusion kan finde sted. ”Det er en stor udfordring at holde plasmaet oppe på de høje temperaturer, uden at vi bruger alt for meget energi på det. De hurtige partikler bærer en meget stor del af energien i

Gode resultater I ph.d.-projektet har Birgitte Madsen arbejdet med databehandlingsmetoder. Metoderne, som hun har været med til at videreudvikle og implementere, kan bruges til at forudsige de injicerede partiklers opførsel i plasma. Metoderne er oprindeligt udviklet af hendes ph.d.-vejleder Mirko Salewski, lektor ved DTU Fysik. Forskningen har bl.a. bragt hende til USA, England og Kina, hvor hun har samarbejdet med nogle af verdens førende fusions- og plasmaforskere. Studieopholdene har kunnet lade sig gøre takket være bl.a. et EliteForsk-­ rejsestipendium på 200.000 kr., som Birgitte modtog i starten af 2019. Og resultaterne fra hendes studier er gode, fortæller den unge plasma­ fysiker: ”Vi har vist, at vores matematiske modeller, som kan udregne de hurtige partiklers opførsel, når de er skudt ind i plasma, passer med faktiske målinger. Dvs. at vi langt hen ad vejen har den rigtige forståelse af partiklerne og

23

”Det er spændende at være den generation, hvor fusionsenergi nok bliver en realitet. Jeg er optimistisk. Det kan ske i min levetid.” PH.D.-STUDERENDE BIRGITTE MADSEN, DTU FYSIK

dermed en metode til at forudsige, hvordan de opfører sig.” Det er nyttigt at kunne forudsige partiklernes opførsel. ”I stedet for at køre dyre eksperimenter i tokamakker for at følge partiklerne under forskellige forhold, så kan vi i stedet bruge computere til at udregne det. Så hvis nogle forhold ændrer sig i plasma, i reaktoren eller andet, så kan vi beregne, hvilken betydning det har for de injicerede partikler,” siger Birgitte Madsen. Birg it t e M a d s e n , p h . d . -st u d e re n d e , DTU F ys ik , b i r m a @ f y si k . d t u . d k M  irko Sa l ews k i , le k to r, DT U Fy si k , ms a l @ f ys ik . dt u . d k


24

T E M A : F U S I O N S E N E R G I

NOR T H TOK A M A K

DYNAMO

60

03

2 0

DTU

TOKAMAK I LYNGBY SÆTTER DANMARK PÅ

FUSIONENS VERDENSKORT

Om DTU’s tokamak

North Tokamak (i baggrunden) ankom til DTU i 2018 og udnyttes til forskning og uddannelse inden for plasma­fysik og fusionsenergi.

Med en tokamak på campus kan DTU bidrage til fusionsenergiens realisering – og uddanne næste generation af fusionsforskere. An ne K irste n F re d e riksen J oa chim Ro d e , MJ-Foto

S

om det eneste nordeuropæiske universitet kan DTU udføre forsøg med fusionsenergi på egen tokamak. Den lille fusions­ reaktor ankom til Lyngby Campus i slutningen af 2018 og står hos DTU Fysik, der forsker i plasma- og mikrobølgefysik, der er vigtige områder inden for fusionsenergi. Det har krævet et par års arbejde af professor og sektionsleder Volker Naulin at få tokamakken til Danmark. Det er forskningsudstyr i timillionerkronersklassen, som det er lykkedes at få en permanent låneaftale om med den engelske virksomhed Tokamak Energy, der har bygget reaktoren. ”Med tokamakken kan vi give vores studerende mulighed for at opleve, hvordan forsøg i den type reaktorer foregår, før de skal udføre dem på de store internationale forskningsanlæg

som eksempelvis JET i England, Max Planck-instituttet i Tyskland og det kommende ITER i Frankrig,” siger Stefan Kragh Nielsen, der er senior­ forsker på DTU Fysik. ”Derudover kan en del af vores egne forsøg fremover gennemføres i tokamakken, så vi undgår at skulle vente på at få tid på de store forskningsinfrastrukturer, ligesom tokamakken giver os frihed til at afprøve anderledes og måske lidt skæve idéer,” siger han. Instrumenter fra studerende Tre andetårsstuderende har arbejdet med tokamakken i forbindelse med et projekt, hvor de målte magnetfelter. ”Det var utrolig spændende at få adgang til et så kostbart måleinstrument, selvom vi næsten kun lige var startet på vores studie,” siger Mathias Timmer Sutherland. ”Samtidig var det et stort ansvar at skulle levere resultater, der er nødvendige for, at forskerne kan vurdere,

Det lykkedes at frembringe plasma i North Tokamak alle­ rede få måneder efter, at den var ankommet.

• Der findes en tokamak med navnet East (Kina) og en med navnet West (Frankrig), så derfor var det oplagt, at DTU’s tokamak i Lyngby skulle hedde North Tokamak. • Tokamakken er permanent udlånt af den engelske virksomhed Tokamak Energy, som bygger de små fusionsreaktorer. • Med tokamakken kan DTU forske i bl.a. plasmafysik og øge forståelsen af plasmas henfald, bølger og turbulens. • North Tokamak vejer et halvt ton og har en ydre radius på 0,25 meter og et magnetfelt på 0,1-0,5 tesla.

hvordan plasma bliver skabt i tokamakken. Det endte da også med, at vi brugte mange flere timer, end man typisk gør i den slags projekter, fordi det var så spændende,” siger Asbjørn Clod Pedersen. Alle tre studerende er enige om, at de godt kan blive fristet til fortsat at arbejde med fusionsenergi som et bud på en fremtidig grøn energikilde. Stefan Kragh Nielsen fortæller, at der allerede nu er en lang række andre studenterprojekter, som bare venter på at blive løst. St  ef a n K ra g h N iel se n , se n i o r fo r ske r, DTU F ys ik , s k n i@ f y si k . d t u . d k


I N N O VAT I O N

N Y H E D E R

DYNAMO

60

03

20

DT U

”Google kunne VERDENS TYNDESTE BRILLEGLAS lige så godt være skabt i Danmark. 104 Vi har alt, hvad der skal til for at skabe den næste Google.” Med nanostrukturer fremstillet på en laserprinter vil selv stærke brilleglas blive ultratynde. ”Vi fremstiller et tyndt lag af nanostrukturer på en laserprinter, som vi derefter indsætter i helt almindelige brilleglas uden styrke. Laget er kun et par hundrede nanometer tykt, svarende til mindre end en hundrededel af tykkelsen på et enkelt hår,” forklarer medopfinder og professor Anders Kristensen fra DTU Sundhedsteknologi. Nanostruktur-glasset kan printes med laser på under en halv time, så teknologien vil åbne for, at man kan gå ind i en brillebutik, få tjekket sit syn og få produceret brillerne, mens man venter. Ud over at de Antal patentidéer der blev ultralette brilleglas vil være langt behageligere for brugerne, vil indberettet på DTU fra 1. januar 2019 til teknologien altså også betyde, at man kan spare transporten af 13. november 2019. I samme periode brilleglas, der normal produceres i Asien eller andre steder langt i 2018 blev et lignende antal fra Danmark. patentidéer indberettet.

U D TA LT A F D T U - R E K T O R A N D E R S B J A R KLE V I B Ø R S E N O M I VÆ R K S Æ T TE R I PÅ DT U O G U N I VE R S I TE TE T S S A M A R B E J D E M E D E R H VE RV S L I VE T.

PLANTEBASERET ALTERNATIV TIL YOGHURT En stigende global efterspørgsel efter vegetabilske alternativer til traditionelle mælkeprodukter har fået DTU Fødevareinstituttets forskere til at ville skabe et plantebaseret alternativ til yoghurt med så få ingredienser som muligt. Efter at have indsamlet prøver af forskelligt plantemateriale fra skove og marker, lykkedes det forskerne at isolere bakteriestammer, som kan syrne en sojadrik og skabe en konsistens, der minder om en traditionel yoghurt. Derudover har de inkorporeret sidestrømmen mask fra produktionen af øl i soja-produktet. Denne tredje ingrediens gør slutproduktet mere bæredygtigt, ligesom masken øger fiberindholdet og kan dække over uønskede bismage fra sojaen. Forskerne arbejder nu videre på at optimere produktets konsistens og smag med forventningen­­ om, at en kommerciel samarbejdspartner vil kunne bringe det på markedet.

Co lo u rb ox , Arkiv, DTU Fødevareinstituttet

25


26

A B S OLU T B ÆREDYG T IGHED

NATURENS BÆREEVNE ER NY MÅLESTOK FOR BÆREDYGTIGHED

DTU


P L A N E T E N S B Æ R E E V N E

DYNAMO

60

03

20

27

Absolut bæredygtighed er i vid udstrækning baseret på metoderne for livscyklusvurdering kombineret med grænser for miljømæssig bæredygtighed som de planetariske grænser.

M o rt en A n d ers en Ben ny Box

Absolut bæredygtighed tager udgangspunkt i naturens faktiske bæreevne. Dermed bliver det lettere at skelne mellem seriøse virksomheder og dem, der smykker sig med lånte grønne fjer.

D

er er ingen mangel på virksomheder, som hævder at være bæredygtige. Men selv for eksperter kan det være nærmest umuligt at gennemskue, hvad der er op og ned på den grønne profil. Det har skabt interesse for forskningsfeltet absolut bæredygtighed, hvor naturens bæreevne er den afgørende målestok.

”Den store fordel er, at en virksomhed, der arbejder seriøst med området, får et mål for, hvor den skal nå hen. I dag arbejder virksomhederne jo op mod mål, der hele tiden flytter sig. Ikke så snart har man reduceret sit energi­forbrug eller mængden af spildevand med så og så mange procent, før barren bliver flyttet. Det kan være frustrerende, at man aldrig får


28

fornemmelsen af, at man har nået et tilfredsstillende niveau,” siger professor Michael Hauschild, DTU Management. Han er en af verdens førende forskere inden for absolut bæredygtighed. Grundtanken i disciplinen er, at naturens bæreevne afgrænser et samlet sikkert råderum for, hvor meget mennesker kan bruge og påvirke naturen, uden at det har uacceptable konsekvenser for naturens fremtidige kvalitet og tilstand. Alle samfundets aktiviteter tildeles derefter en andel af det sikre råderum. Alle aktiviteter bør holde sig inden for deres andel, så summen af aktiviteter holder sig inden for naturens bæreevne. De mest livsnødvendige aktiviteter – eksempelvis at skaffe mad til befolkningen – tildeles et større rum i forhold til mere perifere aktiviteter. Derefter kan en virksomhed se, hvordan den selv ligger i forhold til det tildelte råderum for den aktivitet, som den arbejder med. ”Den dårlige nyhed set med en virksomheds øjne er, at den temmelig sikkert ikke kan påstå, at den er bæredygtig i dag. Det er der praktisk taget ingen virksomheder, der er. Men den gode nyhed er som sagt, at man i det mindste får anskueliggjort afstanden til målet og kan starte en strategisk proces for, hvordan målet kan nås,” kommenterer Michael Hauschild. Tøjvask i EU I et forskningssamarbejde med Safety and Environmental Assurance Centre (SEAC), som koordinerer arbejdet med bæredygtighed i Unilever-koncernen, har Michael Hauschilds forskningsgruppe udviklet og testet en ny metode til vurdering af absolut bæredygtighed. Metoden er benyttet til at undersøge bæredygtighed af vaskepulver og tøjvask. Vel at mærke er der ikke kun set på bæredygtigheden i fremstillingen af vaskepulveret, men også på brugen af det. Tilsammen vasker borgerne i EU tøj 34,3 mia. gange årligt. Tallet illu-

ABSOLUT BÆREDYGTIGHED

strerer, hvor meget der står på spil. Kan man fremstille vaskepulver, der tillader forbrugerne at vaske ved lidt lavere temperatur eller med et lidt mindre elforbrug eller nedsat forbrug af vand, er der stor effekt. ”Forskningsmæssigt har det været en fordel at se på en aktivitet, der fylder meget i billedet, og samtidig på et stort geografisk område som EU. Især i forhold til tildeling af en del af naturens råderum ville det have været sværere, hvis vi skulle ind at se mere specifikt på enkelte produkter i enkelte lande,” forklarer adjunkt Morten Ryberg, ledende forsker for udviklingen af den nye metode til vurdering af absolut bæredygtighed. De undersøgte parametre var bl.a. energiforbruget – og dermed klimabelastningen – bidraget til nedbrydning af ozonlaget, forsuring af havene, luftforurening, udledninger af fosfor og kvælstof samt forbruget af vand. Desuden bidraget til afskovning, som har stor betydning i forbindelse med vaskepulver. Dette skyldes, at palmeolie er den dominerende råvare i produktionen af såkaldt overfladeaktive stoffer, der er centrale ingredienser i den undersøgte type vaskepulver. Dyrkning af palmer er en væsentlig årsag til, at oprindelig skov ryddes i Asien og Syd­amerika. Hvis alt vaskepulver brugt i EU produceres på samme måde som det vurderede vaskepulver, ville ca. 4 pct. af verdens palmeolie gå til fremstilling af vaskepulver. Lang vej til bæredygtigt vaskepulver Ifølge studiet er de nuværende belastninger for de undersøgte parametre fire til 21 gange højere end det tildelte råderum. Med andre ord vil man selv på de områder, hvor det går bedst, være nødt til at mindske belastningen fra vaskepulveret til en fjerdedel af det nuværende. ”Da denne type vurdering stadig er ny og fortsat under udvikling, kommer resultaterne med en høj grad af usik-

Alle aktiviteter skal holde sig inden for et råderum. De vigtigste – som fødevareproduktion - får et større råderum end de mindre vitale aktiviteter.

P L A N E T E N S B Æ R E E V N E

kerhed. Frem for at blive betragtet som et facit med to streger under bør resultaterne betragtes som en indikation på proportionerne af en aktivitets miljøpåvirkning set i forhold til det tildelte råderum,” forklarer Morten Ryberg. Udtrykket ’absolut’ i metodens navn skal ses i den matematiske betydning. Med andre ord er det særlige ved metoden, at man arbejder med absolutte værdier frem for relative mål, hvor man eksempelvis går efter at nedsætte en given belastning med en vis procentdel. ”Det er jo rigtigt, at vi går efter at finde den absolutte bæredygtighed af en bestemt aktivitet. Men samtidig ændrer grænserne sig over tid. Bl.a. har befolkningens størrelse stor betydning. Hvis der f.eks. kun var en mia. mennesker på kloden, ville der være meget større råderum for, hvor mange ressourcer de enkelte aktiviteter kunne forbruge. På den måde har de resultater, som vi når frem til, ikke absolut

”Der er først og fremmest tale om et værktøj, som virksomhederne kan bruge til at sætte sig mål og evaluere, hvor godt deres arbejde skrider frem.” MICHAEL HAUSCHILD, PROFESSOR, DTU MANAGEMENT


gyldighed. Vi må gå ud fra, at befolkningstallet vil fortsætte med at stige, og dermed vil det fremtidige råderum pr. person blive mindre,” siger Morten Ryberg. Strategisk værktøj for virksomhederne Derudover afhænger en aktivitets miljøpåvirkning i høj grad af faktorer, der ligger uden for den enkelte virksomheds kontrol. I studiet opererer forskerne med otte forskellige forbedringsscenarier. F.eks. er et af dem, at elproduktionen i EU bliver markant mindre baseret på fossile brændsler. ”Lykkes det for EU-landene at lægge deres elproduktion om til vedvarende

DYNAMO

60

03

20

Om forskningen på DTU • Forskning og udvikling af værktøjer til vurdering af absolut bæredygtighed sker på DTU Management i gruppen Quantitative Sustainability Assessment (QSA), som er ledet af professor Michael Hauschild. • Forskningen er i vid udstrækning baseret på metoderne for livscyklusvurdering (LCA) kombineret med grænser for miljømæssig bæredygtighed som de planetariske grænser. • QSA-gruppen er leder af USEtox, som er den globale model for estimering af giftighed fra produkters livscyklus fra vugge til grav. • Gruppen rådgiver Europa-Kommissionen om brug af relevante vurderingsmetoder inden for bæredygtighed. WWW.SUSTAINABILITY.MAN.DTU.DK

DT U

29

energi og dermed mindske klima­ belastningen markant, vil det have en stor positiv betydning for bæredygtigheden af alle aktiviteter, der bruger el, herunder at vaske tøj,” illustrerer Morten Ryberg. Ud over usikkerheden om samfundets udvikling har metoden den åbenlyse svaghed, at der ikke hersker nogen universel enighed om, hvor vigtige forskellige af menneskehedens aktiviteter er i forhold til hinanden. Så alt i alt kan forskergruppen ikke umiddelbart lægge en facitliste frem. ”Der er først og fremmest tale om et værktøj, som virksomhederne kan bruge til at sætte sig mål og evaluere, hvor godt deres arbejde skrider frem mod målet. Vi har fortsat til gode at se virksomheder benytte vores resultater i deres markedsføring,” siger Michael Hauschild. En udfordrende metode DTU-professoren understreger, at der ikke er tale om et sponsoreret forskningsprojekt: ”Vi har et virkelig godt samarbejde med SEAC, men der er ikke penge mellem os og Unilever. Bl.a. har de leveret en række produktionsdata for vaskepulver, som vi vanskeligt kunne have skaffet selv. Desuden har vi haft konstruktive diskussioner med dem om valget af metoder, herunder de forskellige scenarier for den fremtidige udvikling i EU og betydningen, som de forskellige scenarier vil have for deres bæredygtighed.” Fordi metoden forholder sig til, hvad kloden kan tåle, skiller den sig ud fra mange andre redskaber, som virksomhederne bruger til at vurdere, om de producerer bæredygtigt, understreger Michael Hauschild: ”Andre metoder ser typisk på effektiviteten af det, som virksomheden allerede foretager sig. Absolut bæredygtighed vil nogle gange påvise, at det er umuligt at gøre den nuværende produktionsmåde bæredygtig. Det vil sige, at man kan blive nødt til at tænke helt forfra, med hensyn til hvordan det behov, som en produktion imødekommer, skal opfyldes. Populært sagt går man fra ’doing things right’ – som andre metoder kan hjælpe med – over til ’doing the right things’.” Michael Hauschild, professor,  DTU Management, mzha@dtu.dk


30

U D D A N N E L S E

N Y H E D E R

DYNAMO

60

03

Ny uddannelse i entreprenørskab Fra efteråret 2020 udbyder DTU kandidat­­­ud­dannelsen Teknologisk Entreprenørskab. Uddannelsen samler studerende med forskellige baggrunde – fra ingeniørvidenskab og business til humaniora og samfundsvidenskab – ligesom der er plads til kandidatstuderende, der allerede har været ude i erhvervslivet. Den toårige kandidatuddannelse veksler mellem akademisk teori og praktisk erfaring, og målet er, at de uddannede kandidater bygger bro mellem teknologi og marked og således medvirker til at skabe flere levedygtige startups.

”Tanken er at uddanne kandidater, der har en holistisk forståelse af design, kunder og etik, og som kan være en kæmpe drivkraft i at omsætte teknologi, så den skaber værdi i samfundet og virksomhederne,” siger Carina Lomberg, der er studieleder og lektor på DTU Entreprenørskab.

80 %

Så stor en andel af et brugt bildæk kan genanvendes til fremstilling af ny plast – mod hidtil 20 pct. Det viser speciale­ forsøg udført af Alberto Basso. Nu er han i gang med et ph.d.-projekt ved DTU Mekanik om samme emne.

PLADS TIL EKSPERIMENTER OG KREATIVITET Til forårssemestret åbner DTU dørene for den ny-renoverede auditoriebygning 306 på Lyngby Campus. Her er fire klassiske auditorier transformeret til to store læringsrum med plads til 150 eksperimenterende studerende. Lokalerne har dobbelt rumhøjde, hvilket giver mulighed for

Sta m e rs Ko nto r, Rø rb æ k & Møller Arkitekter, arkiv

at inddrage den lange balkon til undervisning og forsøg. Renoveringen er et led i en storstilet og flerårig modernisering af DTU’s auditorier og undervisningslokaler, der kan favne nutidens undervisningsformer, der er både mere digital, dialogpræget og eksperimentel.

20

DTU

Vi ser det stadig som individets beslutning at tage en efteruddannelse. Hvis vi virkelig vil være et videnssamfund, skal vi se på, hvordan vi kan løfte alles kompetencer. Ikke kun de fås.” F R A D E B AT I N D L Æ G O M V I R K S O M H E D E R S F O R P L I G T E L S E T I L AT TA G E M E D A R B E J D E RE S FAG L I G E U D V I K L I N G S E R I Ø S T. INDLÆGGET BLEV BRAGT I FINANS AF KARINA ROTHOFF BRIX, DIREKTØR FOR DTU LEARN FOR LIFE, DTU’S C E N T E R F O R D E LT I D S - O G E F T E R ­ UDDANNELSESAKTIVITETER.


M AT E R I A L E F O R S K N I N G

O P D A G E L S E

DYNAMO

60

03

20

31

DT U

METALLISK GLAS

kan reparere sig selv En overraskende ny egenskab ved metallisk glas er opdaget, nemlig at det er i stand til at reparere sig selv.

Kobber- og sølvkrystaller opstår af sig selv inde i revnerne og forsegler dem.

An n e K irste n F re d eriksen DTU

M

etallisk glas er en blanding af forskellige metaller, f.eks. zirkonium, kobber, nikkel og aluminium, og det anvendes bl.a. til professionelt sportsudstyr som golfkøller og tennis­ ketsjere og til medicinsk udstyr, eksempelvis operationsinstrumenter, hvor materialets høje styrke er afgørende. ”Metallisk glas har nogle spændende egenskaber, så hvis vi kan gøre dets overflade hårdere og mere modstandsdygtig for revnedannelse, vil det helt klart være interessant at anvende til flere formål, end vi ser i dag,” siger professor Marcel Somers, DTU Mekanik, der står i spidsen for DTU’s andel af et større forskningsprojekt om forskellige typer glas, som er støttet af Villum Fonden. Marcel Somers’ forskergruppes hypotese var, at tilsætning af iltatomer i overfladen ved oxidering ville øge hårdheden og opbygge trykspændinger i overfladen, som sikrer, at materialet tåler en højere belastning, inden det begynder at revne. Materialet overraskede Forskerne opvarmede glasset til en forholdsvis lav temperatur, hvor glasfasen kunne bibeholdes, og tilførte en gas med et kontrolleret indhold af ilt, som kunne trænge ind i materialet. I den proces opdagede de noget meget overraskende, nemlig at det metalliske glas ikke blot som forventet udvidede sig på grund af iltoptaget og blev hårdere, men også at små krystaller af rent sølv og kobber fra materialet blev dannet på

overfladen. Når der opstod små revner på grund af materialets udvidelse ved iltindsætningsprocessen, så opstod disse kobber- og sølvkrystaller inde i selve revnerne og ’forseglede’ effektivt revnen. Materialet fik dermed en selvreparerende effekt. ”Den selvreparerende effekt var en stor overraskelse for os. Den er videnskabelig set yderst spændende og ikke noget, man ofte ser, hvilket den store interesse fra fagfæller inden for området også afspejler. En ulempe ved behandlingen er dog, at den gør den inderste del af materialet, som forbliver glas, relativt sprød, så den let kan gå i stykker,” siger Marcel Somers. Næste skridt for forskerne bliver at undersøge, om de kan genvinde de oprindelige egenskaber i kernen ved en såkaldt foryngelse af materialet. Forskere fra University of Cambridge har påvist, at en sådan foryngelse kan opnås ved at nedkøle det metalliske glas til meget lave temperaturer. ”Lykkes det, står vi med et meget unikt materiale, som kan betyde et gennembrud i anvendelsen af metallisk glas,” siger Marcel Somers, der nævner, at bl.a. Apple har udvist interesse for overfladehærdning af metallisk glas til anvendelse i smartphones. Forskerne på DTU håber at kunne fortsætte arbejdet i samarbejde med bl.a. Nanyang Technological University i Singapore, der også besidder stor ekspertise inden for denne gren af materialeforskning. Marc el So mers , p rofes s o r, DTU M eka n ik ,  somers@ mek . d t u . d k

Resin

10 µm

Self-healed microcrack filled with metallic copper

BMG substrate

Om projektet Villum Fonden støttede forskningen i glas med ti mio. kr. Ud over DTU involverede projektet også forskere fra bl.a. Aalborg Universitet. Fonden lagde vægt på, at forskningen ville gøre det muligt at designe nye glas med ganske særlige egenskaber. KILDE: VELUXFOUNDATIONS.DK

Metallisk glas anvendes i dag til bl.a. golfkøller, tennisketsjere og medicinsk udstyr.


32

DY N A MO SP Ø RGER …

… OM MEGET FISK ER MEGET SUNDT ?

Lot t e K ru l l Ba x L in d h a rd t

Hvis 350 gram fisk er sundt – er 700 gram så

DOBBELT SÅ SUNDT?

Helhedsvurderinger er en ny metode, der afvejer fødevarernes positive og negative effekter på sundheden. Seniorforsker Morten Poulsen er leder af DTU Fødevareinstituttets Forskningsgruppe for Helhedsvurdering og forklarer her, hvorfor vi ikke bliver dobbelt så sunde af at spise 700 gram fisk om ugen – og uddyber, hvad man også kan undersøge med metoden.

q: Hvis 350 gram fisk er sundt, er 700 gram så dobbelt så sundt? a: Nej. Fisk indeholder stoffer,

som både er gavnlige og skadelige for vores sundhed. I fed fisk som laks, sild og ørred er de gavnlige stoffer bl.a. fedtsyrer og D-vitamin, mens de skadelige stoffer er tungmetaller som kviksølv. Når vi laver en helhedsvurdering af en fødevare, så sammenholder vi sundhedsgevinsterne ved fødevaren med de sundhedsskadelige effekter. Vi

kan udregne, at det giver en sundhedsgevinst at spise 350 gram fisk om ugen, hvoraf de 200 gram skal være fed fisk. Men hvis vi spiser betydeligt mere end det, risikerer vi at få for mange af de sundheds­ skadelige stoffer. q: Hvordan kan I sammenligne fordele og ulemper? a: Hvis vi tager fed fisk som

eksempel, så vil de gavnlige stoffer nedsætte risikoen for bl.a. hjerte-kar-sygdomme, mens de skadelige stoffer

bl.a. kan give skader på hjernens udvikling. For at kunne lave en helhedsvurdering omregner vi disse effekter til antal raske leveår. Derved får vi en slags fælles møntfod, der gør det muligt for os at sammenligne. Vi tager højde for, om de skadelige effekter er forbigående eller varige, og om de kan medføre livstruende sygdomme som kræft og tidlig død. Vi kan også tage højde for forskelle i befolkningsgrupper som børn, kvinder i den fødedygtige

alder osv. Det kræver meget data at lave en helhedsvurdering. Det kræver også, at vi samarbejder på tværs af fagligheder som ernærings­ videnskab, epidemiologi, kemi, toksikologi og mikrobiologi. q: Kan I vurdere hele kosttyper? a: Ja. Udfordringen er, at det

kan tage længere tid at få lavet en helhedsvurdering af en kosttype, end den er på mode. Vi vil gerne lave en vurdering af en vegansk kost, da den ser ud til at brede sig, og motiverne til at vælge diæten er mere end sundhed, men også fødevarernes klima- og miljøpåvirkning samt dyrevelfærd. Det kunne tyde på, at det er en længerevarende trend, hvor det kunne være interessant at få afdækket, om den har nogle uhensigtsmæssige effekter på sundheden.

Hvilke kunne det være? a: Uden at have forsket i

vegansk kost endnu tør jeg godt sige, at veganere kan være i risiko for at komme i mangel af vigtige næringsstoffer, når de fravælger alle animalske fødevarer. Det kan være, at de sagtens kan kompensere ved en nøje kost-


H E L H E D S V U R D E R I N G E R

DYNAMO

60

03

20

33

DT U

Helhedsvurderinger af fødevarer kan udvikles til at tage højde for madens miljø- og klimabelastning, siger seniorforsker Morten Poulsen fra DTU Fødevareinstituttet.

Om forskningen på DTU

planlægning og ved at indtage kosttilskud. Men når man kun spiser plantebaseret kost og f.eks. øger indtaget af nødder og korn, er man måske i risiko for at udsætte sig for de skadelige stoffer, som kan optræde i disse fødevarer, f.eks. kræftfremkaldende toksiner fra skimmelsvampe og tungmetaller. Vi ved det ikke, men det kan jo undersøges. q: Kan man undersøge en kosttypes klimaaftryk? a: Ja, vi kan godt udvide hel-

hedsvurderinger af fødevarer til at omfatte mere end sundhedseffekterne. De matematiske modeller, der ligger bag

helhedsvurderinger, bliver allerede brugt til at se på sygdomsbyrden i befolkningen fremkaldt af bl.a. forskellige kemikalier og bakterier samt ernæringsmæssige risikofaktorer som f.eks. et højt sukker­forbrug. Vi vil gerne udvide helhedsvurderingerne til også at tage højde for fødevarernes klimaog miljøpåvirkning. Vi har fået udviklet en model, hvor vi kan lægge flere parametre ind. Foreløbig har vi lagt en forbrugerøkonomisk vurdering ind, så vi kunne lave en helhedsvurdering af fisk, der også tog højde for forbrugernes økonomi. På den måde

kunne vi sikre, at vores resultater blev nogle, forbrugerne også havde råd til at føre ud i livet.

• DTU Fødevareinstituttet er førende på feltet med helhedsvurdering, også kendt som risk-benefit-­ vurderinger, af fødevarer og kosttyper. Arbejdet udføres i Forskningsgruppe for Helhedsvurdering. • Helhedsvurderinger gør det muligt at kvantificere, sammenholde og måle på sundhedseffekten af den enkelte fødevare eller på hele grupper af fødevarer. • Forskningsgruppen udfører helhedsvurderinger for Fødevarestyrelsen. Vurderingerne indgår i styrelsens kostanbefalinger til befolkningen. • Gruppen leder det interna­ tionale risk-benefit-netværk og samarbejder med Den Europæiske Fødevaresik­ kerhedsautoritet (EFSA). P.t. hjælper gruppen desuden de norske myndigheder med at lave en helheds­ vurdering af fisk. w w w. food. d t u . d k /fo r s k n i n g / hel hed sv u rd e r i n g

q: Hvor længe er en helhedsvurdering gyldig? a: Den er i hvert fald ikke evig-

gyldig. Indholdet af gavnlige og skadelige stoffer i vores fødevarer kan ændre sig. F.eks. kunne en kollega for nylig vise, at fedtsyresammensætningen i opdrættede laks har ændret sig, så de indeholder færre af de lang­kædede, flerumættede fedtsyrer. Det kan jo rykke på balancen mellem de gavnlige og skadelige stoffer

i opdrættede laks. Hver gang indholdet af gavnlige og skadelige stoffer i vores fødevarer ændrer sig signifikant, eller hvis ny viden dukker op, bør man følge op med en opdateret helheds­vurdering. M orten Poulsen, seniorforsker og leder af Forskningsgruppe for Helhedsvurdering, DTU Føde­v are­ instituttet, morp@food.dtu.dk


34

A U T O M AT I S E R I N G ER H VERV SS A M A RBEJDE

AUTOMATISERING VIL ØGE FLYSIKKERHED Ph.d.-forsker skal i de kommende år bidrage til at automatisere de maskiner, der bruges til afisning af fly. Sikkerhed er førsteprioritet.

Forskningen på DTU • Forskning i automation sker i enheden Automation and Control på DTU Elektro. • Enheden beskæftiger ca. 45 medarbejdere. • Forskningen omfatter bl.a. intelligente autonome systemer, modulære robotter, mobile robotter og fejltolerant styring og regulering. • I efteråret 2019 udbød DTU for første gang kandidatuddannelsen Autonome Systemer. • Automation and Control-gruppen er hvert år vært for DTU Robo­ Cup, som er en konkurrence med selvkørende robotter, der skal løse en række opgaver. www.aut.elektro.dtu.dk

A n n e K irst en F red erik s en Vest erg a a rd Co mp a ny

V

intermånedernes sne, is og kulde giver hvert år store udfordringer for trafikken på den nordlige halvkugle. Det gælder også for fly, hvor is og sne skal fjernes før start. Særligt i de store lufthavne indebærer af­­isning et omfattende og dyrt beredskab af både maskiner og mandskab, som skal være klar til at rykke hurtigt ud, hvis vejret pludselig slår om til frost eller sne. Afisningen sker med en de-icer-­ maskine, der bedst kan beskrives som en stor lastbil udstyret med en varmecentral og en stor væsketank og

påmonteret en lang bom med en dyse for enden. Maskinen betjenes manuelt af en operatør, som har fået en måneds uddannelse for at være klædt på til at løse opgaven. Her er det vigtigt, at operatøren kan holde afstanden til flyets overflade, da berøring medfører ekstra kontrol før afgang til gene for både passagerer og den øvrige trafik. Efterspørgslen efter automatiserede systemer er derfor stor. Store perspektiver i automatisering Afisning af flyene sker i to processer. Først fjernes is og sne, og derefter på­­ føres tyktflydende væske med gly­kol, der lægger sig på flyet og forhindrer ny isdannelse. Bommen skal være i


DYNAMO

60

03

20

DT U

35

Om Vestergaard Company • Vestergaard Company er et dansk familieejet firma, der blev grundlagt i 1962. • Virksomheden har hovedkontor ved Roskilde samt kontorer i USA, Frankrig og Thailand. • Ca. 340 medarbejdere er beskæftiget med udvikling og produktion af virksomhedens de-icer-maskiner samt vand- og toiletløsninger.

Ved afisning af fly er det afgørende, at operatøren undgår berøring af flyet, da det med­fører ekstra kontrol før afgang og risiko for forsinkelser.

• Virksomheden har fremstillet over 1.500 de-icere til afisning af fly. w w w .ve ste rgaard co mpany.com

en højde på ca. en meter fra flyet og dets vinger for at gøre processen så effektiv som muligt, både i forhold til at anvende mindst mulig væske og gennemføre afisningen hurtigt. En af verdens største producenter af de-icer-maskiner er den danske virksomhed Vestergaard Company. ”Vi kan se store perspektiver i systemer til at assistere operatøren og automatisere dele af afisningsprocessen. Vi har således fokus på at få automatiseret processen med at holde dysen i den korrekte position i forhold til flyet, således at der anvendes et minimum af afisningsvæske, og sikkerheden stadig bibeholdes,” siger Elo Svanebjerg, teknisk direktør i Vestergaard Company.

”Vi har dog ikke alle de nødvendige kompetencer til at kunne gennemføre automatiseringen internt og er derfor gået i samarbejde med DTU om at løse opgaven,” siger han. Løsningen skal være robust Samarbejdet mellem DTU og Vestergaard Company har ført til ansættelsen af ph.d.-studerende Henning Si Høj. ”Som det første er jeg ved at udarbejde en detaljeret digital model over en de-icer-maskine for at få overblik over, hvordan de forskellige dele af maskinen fungerer hver for sig og sammen. Bl.a. er det væsentligt at vide, hvordan vinden og andre faktorer påvirker bevægelsen og dynamikken i den 12 meter lange bevægelige

bom med dysen, der bruges til selve de-icingen,” siger Henning Si Høj. På baggrund af modellen og data fra de sensorer, der allerede er monteret på eksisterende de-icer-maskiner, skal Henning Si Høj udarbejde de algoritmer, som er nødvendige for automatiseringen. ”I den proces indgår også at finde frem til den rette kombination af sensorteknikker, der fremover skal bruges til at sikre, at bommen bliver i stand til at opfatte omgivelserne korrekt og vide, præcis hvor flykroppen og vingerne befinder sig,” siger Henning Si Høj og tilføjer: ”I en opgave som denne er det særlig vigtigt at finde en robust løsning. Den skal altid virke 100 pct., her er 99,9 pct. ikke godt nok.” Både Henning Si Høj og Vestergaard Company er sikre på, at de vil nå deres mål og have den første prototype klar til test i lufthavne i nær fremtid. ”Det vil øge både sikkerheden og bæredygtigheden af afisnings­processen, når operatøren fremover får hjælpe­ systemer til assistance,” siger Elo Svanebjerg.  en n in g Si Hø j , p h . d . -st u d e re n d e , H DTU E l ek t ro , h si h @ e le k t ro . d t u . d k


36

D T U Ø R S T E D - F O R E L Æ S N I N G

E N G I N E E R I N G M A N A G E M E N T

FÅ REALISERET VIRKSOMHEDENS BEDSTE IDÉ Langt de fleste ingeniører arbejder med at virkeliggøre en god idé. Men tænk, hvis udgangspunktet var at finde den bedste idé.

E

n dygtig ingeniør kendes på sin evne til at udforme produkter og systemer på en rationel måde. Men ifølge professor ved MIT Steven Eppinger er der plads til forbedring, når det gælder organiseringen af ingeniørernes eget arbejde. ”Industrien er stadig i høj grad præget af hierarkiske kommandoveje. Et team med måske seks ingeniører arbejder under instruktion af en teamleder, der igen er under instruktion af en divisionschef osv. Det understøtter ikke det, som vi gerne vil se, nemlig at de personer, der har behov for at snakke sammen, kan gøre det på tværs af organisationen uden formelle barrierer.” Steven Eppinger er General Motors Leaders for Global Operations Professor ved Sloan School of Management, MIT. Han interesserer sig for udvikling af komplekse systemer: ”I en mindre virksomhed eller en forretningsenhed med fem til ti medarbejdere ved alle, hvem de skal gå til med en bestemt problem-

M o rt en A n d ers en Th o rk il d A md i C h rist en s en

stilling. Men udvikling af komplekse produkter som biler eller vindmøller involverer ofte hundredvis af personer fra en række forskellige forretningsenheder og virksomheder. Her kan man ikke længere forlade sig på personlige kontakter alene. Du er nødt til at have et system, der kan guide folk hen til den rigtige person.” Sønderdel designprocessen Der findes en række metoder til systematisk at fremme kommunikation på tværs. En af dem er DSM (design structure matrix), som Steven Eppinger har beskæftiget sig med i mere end 20 år. Matrixen har tre tekniske niveauer: produktet/tjenesten, som skal udvikles, processen, der skal gøre det, og sidst, men ikke mindst organisationen, som kan understøtte processen.

”Matrixen ansporer virksomheden til at gøre det samme som en ingeniør, der skal i gang med at designe et komplekst produkt. Først er man nødt til at splitte sit produkt op i en række mindre delsystemer og komponenter. Derefter kan man beslutte, hvilke kolleger der skal være ansvarlige for de forskellige elementer og for grænsefladerne mellem dem. Det fastlægger samtidig arkitekturen for, hvilken kommunikation på tværs af organisa­ tionen der er behov for. På den måde bliver organisationen bygget op, ud fra hvad den skal gøre. Det er den rationelle måde at tænke engineering management på.” Fan af hackatons Steven Eppinger forelæser ofte for internationale virksomheder og på lederuddannelser og kurser. Desuden har han samarbejdet med mere end 50 virksomheder i forbindelse med konsulentarbejde og forskning. Det står i kontrast til den første tid efter ansættelsen på MIT i 1980’erne: ”Som ung kandidat følte jeg mig privilegeret, da jeg fik mulighed for at arbejde i en højt estimeret forskningsgruppe inden for kunstig intelligens, som dengang var et helt nyt felt. Men jeg undrede mig

Professor Steven Eppinger fra Sloan School of Management, MIT, besøgte DTU i efteråret 2019.


DYNAMO

60

03

20

”Den oprindelige idé er meget sjældent den bedste idé. Den bedste idé opstår først hen ad vejen under udviklingsarbejdet.” S T E VE N E P P I N G E R , G E N E R A L M O T O R S L E A D E R S F O R G L O B A L O P E R AT I O N S P RO F E S S O R VE D S LOA N S C H O O L O F M A N AG E M E NT, M I T.

D T U

37

over, at mange af mine kolleger var stolte af, at gruppen blev anset for succesfuld, selvom der ikke var nogen industrielle anvendelser af vores arbejde. Holdningen var, at ’vi har mulighed for at koncentrere os om de virkelig spændende ting’. Det forstod jeg aldrig. For mig at se er det virkelig spændende netop det, som sker, når din forskning møder industriens virkelighed.” Steven Eppinger er en stor fortaler for de såkaldte hackatons, som netop præsenterer problemstillinger fra industriens virkelighed. Både MIT og DTU benytter flittigt konceptet, hvor studerende fra forskellige retninger prøver at løse problemer, som virksomheder har leveret. Steven Eppinger har ofte været vejleder eller jurymedlem ved hackatons. ”For at være ærlig forventer jeg ikke, at hackatons kan skabe resultater, der kan bruges umiddelbart. Der kommer sjældent vigtige opfindelser ud af dem, men det er en meget effektiv måde for de studerende at lære virksomhederne at kende på. Et praktikophold giver måske nok en dybere forståelse, men kræver, at man tilbringer en hel sommer på en enkelt virksomhed. Hackatons giver de studerende mulighed for at stifte bekendtskab med en række problemstillinger og virksomheder på blot 36 timer.” En vigtig sidegevinst er en bedre forståelse for virkelige ingeniørproblemstillinger, tilføjer han:


38

DTU ØRST ED - FOREL ÆSNING

ENGINEERING MANAGEMENT

DYNAMO

60

03

20

DTU

DTU Ørsted-forelæsninger

”Tidligere så man ofte nybagte ingeniører, der stod uden en klar fornemmelse af, hvad de egentlig skulle bruge deres uddannelse til. Jeg vil mene, at vi kan takke hackatons og mange andre nye tiltag inden for de videregående uddannelser for, at det problem er væsentlig mindre i dag.” Afdæk det virkelige workflow Når Steven Eppinger skal rådgive en virksomhed eller udføre forskning i felten, vil han altid starte med at kortlægge de virkelige kommunikationsveje i virksomheden. Som regel viser billedet sig at afvige væsentligt fra de formaliserede workflow. Typisk bliver data indhentet på traditionel vis ved at interviewe medarbejderne. På spørgsmålet, om digitale værktøjer i nær fremtid vil tage over, lyder svaret: ”Der bliver udviklet meget interessante værktøjer baseret på business intelligence og datamining,

Flere gange om året inviterer DTU nogle af verdens førende forskere til at forelæse om deres fagområde og forskningsresultater og perspektiverne i deres forskningsområde på DTU i Kgs. Lyngby. Forskernes fagområder har alle snitflader til forskningen på DTU.

ikke krænker medarbejdernes privatliv. Den type problemer er ikke så ligetil at løse. Men jeg er nu sikker på, at det bliver et område, vi kommer til at beskæftige os med fremover.”

Forelæsningerne er åbne for alle. Se eller gense videoer med tid­ligere forelæsere, og få information om kommende DTU Ørsted-forelæsninger. kortlink.dk/ rn 5 6

men der er endnu nogle problemer, som skal overvindes. F.eks. kan flowet af e-mails i virksomheden være særdeles interessant, fordi det afdækker de reelle workflow. Men hvad, hvis tre medarbejdere spiller fodbold sammen og derfor udveksler en masse mails, som ikke har betydning for arbejdet? Der findes algoritmer, som kan tage højde for den slags ting, men vi skal samtidig passe på, at vi

BLÅ BOG Steven Eppinger er General Motors Leaders for Global Operations Professor ved Sloan School of Management, MIT. Han er forfatter til en lang række bøger og videnskabelige artikler om engineering management. Inden han kom til MIT i 1988, arbejdede Steven Eppinger som maskinarbejder, produktionsinge­ niør, udviklingsingeniør og konsulent inden for såvel proto­ typeudvikling som produktion.

Steve Eppinger forsker i engineering management, men bruger også sin viden til at rådgive virksomheder med.

Den første idé er sjældent den bedste Målet i DSM og engineering management i det hele taget er altid at udvikle et bedre produkt, en bedre tjeneste eller et bedre system. Ifølge Steven Eppinger er det stort set altid muligt: ”Traditionel engineering management begynder med, at man har en idé og derefter bygger en organisation op, som kan virkeliggøre den idé. Men den oprindelige idé er meget sjældent den bedste idé. Den bedste idé opstår først hen ad vejen under udviklingsarbejdet. Ofte er der tale om en kombination af brudstykker af forskellige idéer fra personer med forskellige baggrunde. Men for at kunne opdage og anerkende denne bedre idé er du nødt til at have en fleksibel, innovativ struktur.” Samtidig ligger nøglen til succesfuld teknisk innovation i evnen til at inddrage inspiration fra interessenter uden for virksomheden: ”Overdreven tro på egne evner er den mest udbredte fejl. Hvis du er en dygtig og erfaren ingeniør, er der faktisk gode chancer for, at din idé vil fungere. Men ved at indhente input fra virkelige kunder og andre interessenter uden for virksomheden så tidligt som muligt er der overvældende sandsynlighed for, at du vil finde en idé, som er langt bedre end den, du fik på egen hånd.” Interviewet fandt sted i forbindelse med Steven Eppingers DTU Ørsted-forelæsning i Lyngby den 28. oktober 2019.


S A M A RBEJDE

N Y H E D E R

DYNAMO

60

03

20

”Truslen fra cyberkriminalitet er en af vores tids største udfordringer. Cybersikkerhed er et fælles ansvar med nationalt samspil.” U D TA LT A F F O R S VA R S M I N I S T E R T R I N E B R A M S E N V E D I N D V I E L S E N A F D A N I S H H U B F O R C Y B E R S E C U R I T Y PÅ D T U . H U B ’ E N E R E T N AT I O N A LT S A M A R B E J D E M E L L E M V I R K S O M H E D E R , O R G A N I S AT I O N E R S A M T F O R S K N I N G S - O G U N D E R V I S N I N G S I N S T I T U T I O N E R .

DT U

Sikkerheds­ vurdering af ebolavaccine

Verden fik i november 2019 sin første kommercielle vaccine mod ebola. Før Det Europæiske Lægemiddelagentur kunne frigive vaccinen, skulle den igennem en omfattende sikkerheds- og risikovurdering. I kraft af sin viden om genetisk modificerede organismer (GMO) er DTU Fødevareinstituttet godkendt af danske myndigheder til at risikovurdere Danmark har chancen for at blive det første land med en reel cirkulær bio­ vacciner, og det var derfor GMO-bestanddeøkonomi, hvor alle bioressourcer anvendes og genanvendes bæredyglen af ebolavaccinen, som en ekspert fra tigt og effektivt på tværs af sektorer. Det er en af konklusionerne instituttet kiggede på. Herfra lød vuri rapporten ”Bioøkonomiens maskinrum” lavet af DTU sammen deringen, at GMO’en i vaccinen udgør med virksomheder, brancheorganisationer og myndigheder. en ubetydelig risiko. I 2019 bistod ”Bioøkonomien kan være med til skabe næste generation DTU Fødevareinstituttet med risikoaf globale virksomheder, der leverer nye løsninger inden vurderinger af i alt ni forskellige for eksempelvis ingredienser, foder og materialer,” siger Mængden af blåmuslinger i lægemidler og vacciner. Simon Bolwig, seniorforsker på DTU Management og en af Vadehavet ifølge DTU Aqua, som har initiativ­tagerne til rapporten. lavet den første bestandsvurdering af

BIOØKONOMI SOM FORRETNINGSMULIGHED

72.000 ton

D own loa d ra pp o rt p å w w w.d tu.d k/rap p o rt_b io o ko no m i . d k

blåmuslinger i området, siden fiskeriet lukkede i 2008 for at sikre føde til de muslingespisende fugle.

MEDICO BAZAR 2020 Den 12. marts åbner DTU i samarbejde med innovationsnetværket Danish Healthtech igen dørene for netværksarrangementet Medico Bazar. Her præsenteres nyheder inden for medicoteknologi, værktøjer og processer. Bazaren tiltrækker flere end 400 besøgende fra private virksomheder og offentlige organisationer. Det finder sted på DTU Bibliotek på DTU Lyngby Campus. S e mere p å w w w. wel f aretec h. dk

Co lo u rb ox , B ax Lindhardt, arkiv

39


40

J U B I L Æ U M

E L E K T R O M A G N E T I S M E N S O P D A G E L S E

H.C. Ørsted og hans fantastiske opdagelse I år er det 200 år siden, at H.C. Ørsted opdagede elektro­ magnetismen. Senere blev han en af hovedkræfterne bag oprettelsen af Den Polytekniske Lære­anstalt – i dag DTU.

C.W. Eckersbergs portræt af Ørsted fra 1822.

La  i l a Z w isle r D  a nm arks Tekniske M use um o g Tekno lo gi­ h i sto rie DTU

I

foråret 1820 så den danske videnskabsmand Hans Christian Ørsted noget nyt, da han under en forelæsning lod en elektrisk strøm løbe gennem en platintråd hen over et kompas. Strømmen fik magnetnålen i kompasset til at bevæge sig en lille smule. Ørsted havde fundet en sammenhæng mellem elektricitet og magnetisme, som fik navnet elektromagnetisme. Hermed havde han åbnet for en række fremtidige opfindelser og ny forskning. Men det vidste man

selvfølgelig intet om i Ørsteds samtid, hvor opdagelsen kom som et chok for mange fremtrædende forskere, fordi den fuldstændig modsagde deres teorier. Selv var Ørsted nok ikke overrasket. Han havde længe leget med idéen om, at en elektrisk strøm kunne påvirke en magnet. Han skrev det allerede direkte i 1812 i bogen ’Ansicht der chemischen Naturgesetze’. Elektromagnetisme passede også sammen med Ørsteds idéverden, som var inspireret af samtidens romantiske strømninger. For en

romantiker var alle naturfænomener forbundne. Romantikken stod i skarp kontrast til førende forskeres matematiske naturbeskrivelse. Skeptisk modtagelse I datidens videnskabelige hovedby, Paris, blev nyheden om Ørsteds op­ dagelse af en elektromagnetisk effekt mødt med skepsis. Var det et romantisk drømmeri? Det Franske Akademi satte en gruppe forskere til at efterprøve Ørsteds forsøg, og en uge senere demonstrerede de, at den var god


DYNAMO

60

03

2 0

DT U

41

En kopi af det såkaldte trugapparat, som Ørsted brugte til at bevise sin teori.

Ørsted opfandt ord – og DTU’s mission

Hvad er elektromagnetisme? Elektromagnetismen er forbindelsen mellem elektricitet og magnetisme og udgør det videnskabelige grundlag for en stor del af elektroteknologien, især for mikrobølgeteknologien. Ørsteds opdagelse af elektromagnetismen gjorde det muligt senere i 1800-tallet at påvise de elektromagnetiske bølger, der i dag omgiver os og udnyttes på et utal af måder til trådløs kommunikation i bl.a. mobiltelefoner, satellitter, medicinsk udstyr, sikkerhedssystemer og radarer.

nok – en strømførende ledning kunne påvirke en magnet. Ørsted selv bidrog ikke meget til det videnskabelige arbejde med elektromagnetismen efter 1820. Ørsted og den effekt, han havde påvist, gik så at sige hver deres vej. Men den berømmelse, som fulgte med opdagelsen af elektromagnetismen, gav Ørsted indflydelse. I sin samtid var han Danmarks førende naturvidenskabsmand. En stræbsom apoteker Hans Christian Ørsted blev født i 1777 i Rudkøbing. Hans far var apoteker, og det var helt naturligt, at unge Hans Christian fulgte i farens fodspor og

arbejdede i hans forretning. I 1797 tog Ørsted den farmaceutiske embeds­ eksamen, men han ville mere end det, og allerede i 1799 afleverede han sin doktordisputats i naturfilosofi på Københavns Universitet, og fra 1801 gennemførte han studier i kemi og fysik i udlandet. I 1806 lykkedes det Ørsted at sikre sig en position ved Københavns Universitet, hvor han først blev ekstraordinær professor og fra 1817 ordinær professor i fysik. Da Ørsted opdagede elektromagnetismen, havde han altså en god akademisk position og ind­ flydelse i Danmark. Ud fra nutidens snævre akademiske specialiseringer kan man måske undre

H.C. Ørsted udviklede også det danske sprog. Han mente, at ord af nordisk oprindelse ville sætte mere gang i en danskers fantasi og intuition. Derfor stod Ørsted bag indførelsen af nye ord som f.eks. brint, ilt, rumfang og ildsjæl. Det er desuden en udbredt mening, at H.C. Ørsted også for­mulerede de sætninger, der i dag udgør fundamentet i DTU’s mission: ”DTU udvikler og nyttiggør natur­videnskab og teknisk videnskab til gavn for samfundet.”


42

JUBIL ÆUM

E L E K T R O M A G N E T I S M E

DTU

Den Polytekniske Læreanstalt blev ved oprettelsen i 1829 placeret i to af Københavns Universitets professorgårde i centrum af København. Læreanstalten var nemlig på det tidspunkt en del af universitetet. Den ene professorgård lå i Studiestræde og fungerede fra 1823 til 1851 desuden som professorbolig for H.C. Ørsted.

”Forsøg over den elektriske vekselkamps indvirkning på magnetnålen,” lyder den latinske overskrift på Ørsteds rapport fra 21. juli 1820.

sig over, at en farmaceut, kemiker og doktor i naturfilosofi blev professor i fysik. Men Ørsted var meget bredt orienteret, og vores faggrænser ville ikke give mening for ham. Han anså sig selv for naturgransker og så en sammenhæng mellem naturlove, moral, sandhed og æstetik. Med sit brede udsyn blev Ørsted en af den danske guldalders ledende kulturpersonligheder. Gennem hele sit liv kæmpede han for at styrke naturvidenskaberne i Danmark, og han var en af hovedkræfterne bag oprettelsen af Den Polytekniske Læreanstalt (nu DTU). Elektromagnetisme anvendes Ørsteds opdagelse blev hurtigt hvirvlet ind i hans samtids teknologiske udvik-

ling. Før elektromagnetismens op­­ dagelse havde man allerede forsøgt at bruge elektricitet til telegrafi, og snart forsøgte man at anvende elektromagnetisme til dette formål. Englænderne William Cooke og Charles Wheatstone udviklede det første kommercielle elektromagnetiske telegrafisystem til jernbanelinjen Great Western Railway i 1838. Radioen blev også opfundet. Med den store interesse for kommunikation kom der mange bud på, hvordan man kunne forbedre telegrafien. Kunne man f.eks. overføre et telegram gennem luften? Flere opfindere arbejdede på overførsel af lyd uden et kabel – med elektromagnetismen som medspiller.

Det originale kompas, som Ørsted formodentlig brugte til sit forsøg i 1820.

Der blev skarp konkurrence mellem forskellige teknologier, som udsendte elektromagnetiske radiobølger. Enhver, der havde det rette apparatur, kunne lytte med på trådløse meddelelser. Det var en udfordring for militæret, som helst ikke delte oplysninger med eventuelle fjender, mens det blev til glæde for mange i det civile liv. Nu kunne radioudsendelser med musik og nyheder fra den store verden f.eks. komme ind i stuerne. Opfindere arbejdede også med en taletelegraf, som man senere kaldte en elektromagnetisk telefon. Mange ventede, at telefonen ville blive brugt til korte beskeder blandt forretningsmænd, men til deres overraskelse anvendte f.eks. kvinder den til at ved­ligeholde relationer til familie og


DYNAMO

60

03

2 0

DET BLI’R TIL NOGET

56

03

19

DET BLI’R TIL NOGET

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

55

54

12

09

18

18

200-året fejres i hele landet

55

12

18

DA N M A R K S TE K N I S KE U N I VE RS I TE T

SOLENERGI TEMA

Hvad er en tandemsolcelle? Hvornår dimitterer den første solingeniør? Hvorfor har Danmark flest solvarmeanlæg? Hvordan kan solceller sikre velfærd i Afrika?

TEMA

STOP SULT:

AGTEN PÅ PROTEINER

BÆ RE DYGTIG VA NDFORSY NING TIL

UN G FO RSKE R I SP I DSE N M E D E T N YT

FLYGTNINGELEJRE

2D-MATERIALE

DY NA MO S PØRGE R:

E . CO LI -BA KTE R I E R K A N SI K RE

HVORNÅR FÅR VI PERSONLIG MEDICIN?

BÆREDYGTIG FARVNING AF DENIM

TEKNOLOGISK UDFORDRING

at vi behandler spildevandet bedre end drikkevandet.”

VÆRDIFULDE STOFFER FRA SPILDEVAND

57

06

19

Radiobølgers vej rundt om hovedet

”Det er besynderligt,

GE NV INDING

DET BLI’R TIL NOGET

N YE M O DE LLE R A F

P RO F E SSO R O M M O DSTA N DE N M O D RE N SN I N G A F DR I K KE VA N D:

Vindmøller på dybt vand

Er der mad nok til alle, når Jordens befolkning tæller ti mia. i 2050? Nu leder forskerne efter alternative kilder til proteiner.

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

OVE R R A SKE N DE F UN D:

JUPITER HAR TO SYDPOLER

58

09

19

09

06

19

19

Ny teknologi til demente ældre

Internet of Things kræver nyt netværk

SM A RT C I T I E S:

KUNSTIG INTELLIGENS SÆNKER CO2-AFTRYK

TEMA

Ny viden om plastik

V I S PØRGE R KL IMA FORS KE RE N:

SKAL VI DROPPE DE RØDE BØFFER?

TEMA

TRAFIKKEN STÅR STILLE

SÅDAN UNDGÅR VI BILKØERNE DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

59

S TA R T U P U D V I K L E R

dragevindmøller

DYNAMO SPØRGER:

Hvornår får vi en hushjælpsrobot?

Udfordringer er der masser af. DTU’s forskere arbejder på løsninger til bæredygtig produktion, genanvendelse og bortskaffelse af det uundværlige materiale.

MGO- S KA NDALE N

ST UDE NTE R I N N OVAT I O N :

DERFOR GRÆD VÆGGENE

12

19

KLIMAVENLIG ROSKILDE FESTIVAL

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

60

03

20

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

60

59

03

09

20

19

Ørsted som ung. Kobberstik af GillesLouis Chrétien.

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

58

57

H.C. Ørsteds opdagelse af elektro­ magnetismen bliver fejret over hele landet med 12 store signaturprojekter inden for kultur, undervisning og videnskab. Derudover er der planlagt en lang række andre begivenheder, udstillinger, forsøg, undervisning, foredrag og debatter. De mange aktiviteter vil bl.a. svare på, om elektromagnetismen fortsat vil kunne hjælpe med at løse nogle af verdens udfordringer. Man kan også blive klogere på, hvem H.C. Ørsted var, hvad elektromagnetisme er, og hvad opdagelsen har betydet for samfundet. Bag aktiviteterne står det landsdækkende konsortium HCØ2020, der ledes af DTU i samarbejde med Astra – det nationale naturfagscenter, Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab, Experimentarium og Danske Universiteter.

43

D T U

S e arrangementerne på www.hco2020.dk

Ny metode kan afsløre Alzheimers sygdom

Ny lynhurtig test af fjerkræ

A B SOLU T BÆREDYGT I GH ED

NATURENS BÆREEVNE SOM MÅLESTOK

TJE K A F MATE MATIS KE MODE LLE R:

TEMA

FORSKERE ØDELÆGGER BETONHUS DYNAMO SPØRGER OM

Sådan tøjler vi CO2-udslippet

drug delivery i mikrokapsler

Verdens umættelige energibehov har ført til rekordhøjt udslip af CO2. Ny teknologi kan mindske det.

ENERGILAGRING I STEN VIRKER

G ODE RE S U LTATE R:

TEMA

Fusionsenergi Hvad er de største udfordringer? Hvornår får vi verdens første fusionskraftværk? Hvor stor bliver ITER – verdens største fusionsreaktor? Hvorfor har DTU sin egen tokamak?

DYNAMO SPØRGER:

Er meget fisk meget sundt? ELEKT ROM AGN ET I SM E

H.C. ØRSTEDS FANTASTISKE OPDAGELSE

FÅ DYNAMO TIL DØREN venner. Igen fik en kommunikationsteknologi en uventet rolle i privatlivet. Elektromagnetismen kunne også anvendes til motorer, men de kom først for alvor på banen efter 1880’erne, hvor de elektriske forsyningssystemer vandt frem. Elektromotoren fandt bl.a. vej til en række husholdningsapparater, men den vandt ikke på alle felter. Da bilerne kom frem i slutningen af 1800tallet, brugte opfindere både damp-, elektro- og forbrændingsmotorer, hvor sidstnævnte endte med at blive industri­ standarden. Elektromagnetisme og verdensbillede Opdagelsen af elektromagnetismen kom til at påvirke vores forståelse af

verden. En af de forskere, som arbejdede videre på den teoretiske forståelse af elektromagnetismen, var James Clerk Maxwell. I midten af 1800-tallet formulerede han en teori, som forenede elektricitet, magnetisme og lys samt viste teoretisk, at de var manifestationer af det samme fænomen. Maxwell viste også, at elektromagnetiske felter ikke kun virker lokalt, men at elektromagnetisk stråling kan rejse gennem rummet med lysets hastighed. I 1886 observerede fysikeren Hertz disse bølger, og med tiden blev det almindeligt at opfatte lys som elektromagnetisk stråling.

– HELT GRATIS

Hvis du ikke allerede er abonnent på Dynamo, eller hvis du kender nogen, der kunne tænke sig at få magasinet tilsendt, så husk, at det er ganske gratis. Send en mail med navn og arbejdseller privatadresse til dynamo@dtu.dk. Så lander magasinet i din postkasse eller på dit skrivebord fire gange om året.

Skriv til dynamo@dtu.dk – og få Dynamo tilsendt.


ZOOM

M J - F O T O

DYNAMO

60

03

20

Kig ind i North Tokamak Den lille fusionsreaktor, North Tokamak, kom til DTU Lyngby Campus i efteråret 2018. Fotoet er et kig ind i tokamakkens vakuumkammer, hvor forskerne kan frembringe plasma. Tokamakkens ydre radius er på 25 cm, og hele maskinen vejer et halvt ton. Læs mere om North Tokamak på side 24.

Profile for DTUdk

Dynamo no. 60  

Dynamo nr. 60 med tema om Fusionsenergi

Dynamo no. 60  

Dynamo nr. 60 med tema om Fusionsenergi

Profile for dtudk