Et nyt pionercenter for udvikling af materialer og teknologier til Power-to-X skal sætte fart på den grønne omstilling. Centeret ’Pioneer Center for Accelerating P2X Materials Discovery’ – i daglig tale CAPeX, skal blandt andet udvikle mere effektive og robuste materialer til at omdanne vand og CO2 til bæredygtige brændstoffer og kemikalier ved hjælp af grøn strøm fra vindmøller og solceller.

Pionercenteret er blevet muligt med en samlet bevilling på 300 millioner kroner fra Uddannelses- og Forskningsministeriet, Danmarks Grundforskningsfond, Carlsbergfondet, Lundbeckfonden, Novo Nordisk Fonden og VILLUM FONDEN.

De mest effektive materialer, der i dag bruges til at producere brint ved hjælp af elektrolyse er baseret på sjældne mineraler og jordarter. En af de vigtigste udfordringer for CAPeX er, at udvikle nye bæredygtige katalysatorer til elektrolyse, som kan skaleres og udbredes globalt, og at levere bæredygtige løsninger til bl.a. tung transport og flytrafik, som kan gøres så effektive og billige, at de lever op til FN’s klimamål.

”Vi håber, at pionercenteret vil danne skole for, hvordan vi i Danmark støtter transformativ strategisk forskning af højeste internationale kvalitet. Visionen om energiøer bliver kun til noget, hvis vi kan udnytte den store danske vidensbank inden for Power-to-X til at skalere teknologien. Det er netop intentionen med CAPeX,” siger Forskningsdirektør Thomas Bjørnholm fra VILLUM FONDEN på vegne af fondsgruppen bag bevillingen.

Onlineadgang til data og laboratorier

CAPeX samler førende eksperter og kompetencer fra de danske universiteter og tre internationale konsortier til udviklingen af en ny kraftfuld materiale-accelerations platform (MAP) til hurtig udvikling af materialer. En MAP kombinerer computersimuleringer, eksperimenter og synteserobotter i et lukket kredsløb blandt andet ved hjælp af kunstig intelligens. Platformen forventes at kunne 5-10 doble tempoet i udviklingen af nye materialer.

Centeret drives i et samarbejde mellem Danmarks Tekniske Universitet (DTU) og Aalborg Universitet (AAU), og placeres i et nyt tværfagligt "Climate Challenge Laboratory" på DTU. Her vil forskere fra DTU, AAU, Københavns Universitet, Aarhus Universitet, og Syddansk Universitet skabe et banebrydende tværfagligt miljø for power-to-X-teknologi i samarbejde med internationale partnere fra Stanford University, Utrecht University og University of Toronto.

”Klimakrisen er en presserende global udfordring, der kræver en radikal ny tilgang til udviklingen af materialer, hvis vi skal have nye grønne teknologier klar i tide. Opgaven overstiger hvad den enkelte forsker, det enkelte laboratorium eller det enkelte land kan løse. Derfor vil vi skabe et koncept og en platform for en helt ny tværfaglig måde at arbejde sammen på nationalt og internationalt. Det gør vi blandt andet ved at skabe online adgang til data, computere og udstyr i forskellige laboratorier, så vi kan dele og anvende data fra alle dele af udviklingsprocessen på den mest effektive måde,” siger professor på DTU og leder af CAPeX Tejs Vegge.

Digitale tvillinger

Professor Frede Blaabjerg fra Aalborg Universitet er co-lead i CAPeX, og står i spidsen for udviklingen af en såkaldt digital tvilling, hvor forskerne i et virtuelt univers kan designe, teste og analysere nye materialer, celler og systemer, inden de fremstilles. Den skal gøre det muligt at forudsige, hvordan materialer og systemer ændrer deres egenskaber og opførsel fra det atomare niveau helt op til at optimere en energiø.

”Den digitale tvilling er en virtuel simulering af de processer og de materialer, der skal afprøves og udvikles i CAPeX. I og med at tvillingen baseres på matematisk simulering, bremses vi ikke af det normale tids- og ressourceforbrug til opstilling af tests. På den baggrund kan vi både beskrive processer, der i realiteten kræver lang tid, og afprøve materialer med mange forskellige kvaliteter på en gang.” siger Frede Blaabjerg.

Grønne brændstoffer

En af de første opgaver i CAPeX bliver at udvikle nye materialer til produktion af flydende grønne brændstoffer, så teknologien bliver langt mere effektiv og bæredygtig end i dag, og kan udbredes globalt. Herefter følger opbygningen af et omfattende uddannelsesprogram for den næste generation af forskere og power-to-X-eksperter, som vil få adgang til mere end 100 ph.d.- og postdocstillinger i centerets løbetid, bl.a. gennem tre fellowship-programmer med udveksling på Stanford University, University of Toronto og Utrecht University.

Over den 13-årige projektperiode skal CAPeX udbygge platformen til forskning i sammensætning af nye materialer og nye power-to-X-teknologier, der bruger grøn strøm fra vindmøller til at producere bæredygtige kemikalier, plastik, medicin og ligefrem proteiner til fødevarer.