Senter for kjernefysisk fremdrift på skip etableres

Nå etableres senter for kjernefysisk fremdrift på skip i hos NTNU i Ålesund. I konkurranse med 95 andre ble Senter for forskningsdrevet innovasjon (SFI) Sustainable, Applied and Industrialized Nuclear Technology (SAINT) tildelt 96 millioner kroner av Norges Forskningsråd før jul. SFI SAINT bygger videre på prosjektene Nuclear Propulsion for Merchant Ships (NuProShip) I og II, som også er finansiert av Norges Forskningsråd. 

NTNU med enormt gjennomslag: - Dominerer mer enn noen gang

SFI SAINT skal forske på kjernekraft som nullutslippsteknologi for skipsfart, med mål om å utvikle, teste og skalere løsninger for kommersiell bruk. Senteret skal jobbe med regelverk, tilpasning til maritime operasjoner, energieffektivitet, integrering i skip, opplæring, utdanning, risikohåndtering og forretningsmodeller. Industrialisering og tverrfaglig samarbeid er sentralt for å nå målene i dette prosjektet, og drift av kommersielle kjernekraftdrevne skip i perioden 2030-2035.

Hvorfor ønsker vi kjernekraft som fremdriftssystem på sivile skip?

Hvis skipsfarten var et land ville klimagassutslippene tilsvare litt mer enn Tysklands utslipp, eller omtrent 3% av de globale utslippene. Siden skipsfarten står for nesten 90% av verdenshandelen er det viktig å løse denne utfordringen. Det finnes i dag ingen sannsynlige løsninger heller for de større skipene. Hvis man skulle erstatte alt maritime fossilt brensel med grønn ammoniakk, måtte nesten all kraft i hele OECD brukes kun til dette formålet. 

Det er med andre ord enten fossilt brensel eller kjernekraft som er mulighetene for de fleste skip. Hvilke kjernekraftteknologier som passer til bruk som fremdriftssystem for skip/ulike fartøy ble evaluert på bakgrunn av over 30 kriterier og alle kjernekraftteknologier som fantes ved utgangen av 2023 ble evaluert. Dette resulterte i tre mulige kjernekraftteknologier, som vist i Figur 1. Fra venstre mot høyre ser vi en høgtemperatur heliumgass kjølt reaktor (GFR), en saltsmeltereaktor (MSR) og en flytende by reaktor (LFR) – alle sammen tilhører det som kalles Generasjon IV kjernekraft. 

Toppsjefen for det internasjonale atomenergibyrået (IAEA) ble forelagt arbeidet, se Figur 2, og han var av den oppfatningen at prosjektet er sannsynligvis det ledende prosjektet i verden for tiden fordi vi forsker på konkrete demonstrasjonsprosjekter, konkrete rederier, konkrete handelsruter, konkrete teknologier, og så videre. Denne graden av konkretisering er viktig for å kunne lykkes med komplekse prosjekter. Dette førte til flere møter med hans direktører og samarbeid innledet.

I Figur 3 ser vi de to demonstrasjonsprosjektene som er allerede definert og utgjør en slik konkretisering. Det første er en LNG-tanker eiet av Knutsen OAS og det andre er et konstruksjonsskip eiet av Island Offshore. Disse prosjektene vil bli finansiert utenfor SFI SAINT, og målet nå er å få de seilingsklare i første halvdel av 2030-tallet.

Dette gjør det mulig å jobbe på et konkretiseringsnivå som muliggjør reelle diskusjoner, topp forsking og utvikling fremover i stor hastighet. 

Hvilke utfordringer må løses?

Skip krever mye energi – et eneste stort skip bruker mer energi enn alle norsk ferger til sammen. Å erstatte fossile brensler er vanskelig fordi de har høyt energiinnhold, de er enkle å håndtere og fossile brensler er kostnadseffektive – ulempen er utslippene. Reaktorer på skip har en rekke andre typer utfordringer, men gir til gjengjeld ingen utslipp og har mye mer energi til rådighet: skipene skal kunne gå i 5 år uten skifte av brensel. Det er ingen fossile skip som klarer det! 

Ytring

Klimapolitikken er på feil kurs, kjernekraft kan halvere tiden mot målene

Hele hensikten med skip er å bevege seg mellom destinasjoner – ofte i ulike land. Det gir utfordringer med hensyn til regelverket fordi kravene til lisenser for kjernereaktorer varierer litt fra land til land. I tillegg beveger skip seg i bølgene, som gir utfordringer der reaktorene har lavt trykk og bruk av sirkulasjonspumper. Attpåtil har skipene lite plass slik at teknologien må være kompakt. Dessuten må reaktorene håndterer energibehovet til skipene. Noen skip krever mye justering opp og med av effekten i tråd med skipets bruk mens andre krever mer jevn effekt. Til slutt, kostnadene må være sammenlignbare med dagens fossile brensler. Hittil tyder forskingen på at det er oppnåelig og vel så det. Kjernekraftdrevne skip vil dessuten kunne gå med høyere hastigheter, mindre dødtid til fylling av brensel o.l. og de har mindre brannrisiko (da det fossile brenselet ikke trengs). 

I NuProShip II pågår dette arbeidet og i tillegg er det satt fokus på maritime operasjoner, interessent involvering, forsikring og forretningsmodeller. Tildelingen av SFI SAINT representerer en viktig milepel i det videre arbeidet fordi vi har nå fått på plass et tverrfaglig konsortium som gjør det mulig å faktisk sikte mot første halvdel av 2030 tallet for nukleære skip i kommersiell drift.

Hvordan forskingen foregår

Konkretisering er viktig som nevnt før, men derav følger behovet for en stor grad av tverrfaglig samarbeid, som er helt nødvendig om et slikt ambisiøst prosjekt skal lykkes. På den akademiske siden er Universitetet i Bergen, både Juridisk fakultet- og Institutt for fysikk og teknologi, IFE, Uppsala Universitet, Kungliga Tekniska Högskolan, ENIDH, UC Berkeley og Imperial College involvert. Det pågår samtaler med flere andre universiteter for å kunne løse alle utfordringene med selve demonstrasjonsprosjektene også. 

Industripartnerne er mange, men av de større deltagerne har vi DNV, Knutsen OAS, Vard Group, Island Offshore, Gard, Kairos Power, Peregrine Turbine Technologies, Blykalla, Emerald Nuclear, Amazon og Siemens Energy. Totalt skal det utføres arbeid for omtrent 200 millioner kroner av industrien selv. Teamet har også avtaler med en rekke internasjonale eksperter for å sikre at all kompetanse som trengs er tilgjengelig. 

Lykkes vi med verdens første sivile generasjon IV reaktor på skip, kan det bli like viktig som da de fossile skipene erstattet seilskipene. At Norge er være i front, vil kunne gi ditto store muligheter for verdiskaping og arbeidsplasser. Indikative tall tyder på et marked for nukleære fremdriftssystemer for skip på rundt 3000 miliarder dollar, eller nesten 50 prosent større enn oljefondet. Fremtiden vil vise hvordan det går, men med finansieringen fra Norges Forskningsråd i bunnen, skal vi gjøre vårt ytterste.