Teknologiske systemer og artefakter: teknologiske innovationer

Transkript

1 Teknologiske systemer og artefakter: teknologiske innovationer Kompendium til kursus på humtek, 1. semester, efteråret Redigeret af Niels Jørgensen.

2 Kursuskalender Ti forelæsninger Del I: Introduktion Niels Jørgensen 1. Introduktion til kurset og dimensionen "Teknologiske systemer og artefakter". Del II: Informationsteknologi Niels Jørgensen 2. Internettet. Case: musiktjenesten Spotify. Niels Jørgensen 3. Programmering. Case: Interaktiv visualisering i Processing. Jan Pries-Heje 4. Store Administrative It-systemer med POLSAG som eksempel Case: POLSAG. Hvorfor bruger politiet papir og blyant? Del III: Energiteknologi Rikke Lybæk 5. Vindmøller og udfasningen af fossile brændsler. Case: Samsøs vindmøller og nye ejerformer. Thomas Budde Christensen 6. Elbilen. Case: Firmaet Better Place i Danmark. Del IV: Urban teknologi Thomas Budde Christensen 7. Varmesystemer og byudvikling. Case: Solrød Biogasanlæg. Per Homann Jespersen 8. Trafiksystemer. Case: Ring 3 Letbanen. Del V: Sundhedsteknologi Erling Jelsøe 9. Bioteknologi. Case: Insulin - fra organekstraktion til gensplejsning og stamcelleterapi. Erling Jelsøe 10. Telemedicin. Cases: Behandling af kroniske lidelser som diabetes, KOL og hjerte-kar sygdomme. Fem øvelser Øvelsesmateriale om teknisk beregning Teknisk beregning (I). Vindmøllers produktion i fuldlasttimer og sammenlignet med husholdninger. Teknisk beregning (II). Energieffektivitet. Design af tabel som sammenligner elbil og dieselbiler. Øvelsesmateriale om visualisering Visualisering (I). Et interaktivt kort over RUC. Visualisering (II). En interaktiv graf over Danmarks elforbrug og produktion af vindkraf Visualisering (III). Et interaktivt kort over Ring 3 Letbanen. Forelæsningerne afholdes i rækkefølgen 1, 2, Rækkefølgen for øvelserne kan ses på moodle.ruc.dk.

3 Samlet liste over kursets obligatoriske litteratur (i den rækkefølge litteraturen står i kompendiet) Litteratur til Del I: Introduktion Chris Freeman. The Greening of Technology and Models of Innovation. Technological Forecasting and Social Change, 53 (1996), Jens Müller. A Conceptual Framework for Technology Analysis. John Kuada (ed.), Culture and Technological Transformation in the Sourth. Transfer og Local Innovation. Samfundslitteratur 2003, (Evt. kun uddrag). Litteratur til Del II: Informationsteknologi ]. G. Kreitz and F. Niemela, Spotify Large Scale, Low Latency, P2P Music-on-Demand Streaming. IEEE International Conference on Peer-to-Peer Computing, august, 2010, s William Stallings. Business Data Communications. 6/e, 2009, Pearson, s Casey Reas and Ben Fry. Getting started with processing. A hands-on introduction to making interactive graphics. O'Reilly, 2010, s Casey Reas and Ben Fry. Processing. A Programming Handbook for Visual Designers and Artists. MIT Press, 2007, s Mähring, M., Keil, M., Mathiassen, L. & J. Pries-Heje (2008). Making IT project De-Escalation Happen: An Exploration into Key Roles- I: Journal of the AIS, Vol. 9, Nr. 8, 2008, s Obligatorisk pensum heri er afsnit 4 til og med 5.1, side Resten af artiklen er supplerende læsning. Kildebogaard, J. (2012). Afsløring: Dårlig kodekvalitet lagde grunden for Polsag-skandalen. Downloaded 1. august fra: Litteratur til Del III: Energiteknologi. Regeringen, november Vores energi. Downloadet fra hjemmesiden for Energistyrelsen ( 17. august Thomas Budde Christensen, Peter Wells og Liana Cipcigan. Can innovative business models overcome resistance to electric vehicles? Better Place and battery electric cars in Denmark, Energy Policy, 48 (2012), R.J. Orsato og P. Wells. U-turn: the rise and demise of the automobile industry. Journal of Cleaner Production, 15 (2007), Litteratur til Del IV: Urban teknologi. Københavns Energi. District Heating in Copenhagen: an energy efficient, low carbon and cost effective energy system. (6 sider). Downloadet fra hjemmesiden for Danish Board of District Heating ( 17. august CTR, VEKS og Københavns Energi. Varmeplan Hovedstaden 2: Handlemuligheder for en CO2-neutral fjernvarme. Uddrag på 18 sider. September Downloaded fra d. 17. august Litteratur til Del V: Sundhedteknologi Nielsen, K., Nielsen, H. og Siggaard Jensen, H. (2008): Skruen uden ende. Den vestlige teknologis historie (3. udgave), København: Nyt Teknisk Forlag, s (kap. 17, Bioteknologi). Lauritzen, T., Hansen, B. og Sandahl Christiansen, J. (2011): Insulinbehandling, i: Hilsted, J., Borch-Johansen, K. og Sandahl Christiansen, J. (red.): Diabetes -sygdom, behandling og organisation, København: Munksgaard Danmark, s Teknologirådet (2006): Sundhedsydelser med IT Pervasive Healthcare i den danske sundhedssektor, Teknologirådets rapporter 2006/11, s og Sundhedsstyrelsen (2010): Brug af telemedicin mellem Rigshospitalet og Bornholms Hospital Rapport fra et pilotprojekt. Sammenfatning. Medicinsk Teknologivurdering puljeprojekter 2010:10(2).

4 Læringsmål for kurset Kurset introducerer til væsentlige teknologiske innovationer og til teorier og begreber som er knyttet dertil. De overordnede læringsmål er at de studerende opnår: - grundlæggende viden om teknisk-videnskabelige teorier, metoder og begreber knyttet til væsentlige teknologiske innovationer; - grundlæggende færdigheder i at anvende teknisk videnskabelige teorier, metoder og begreber, der indgår i analyse og konstruktion af teknologiske produkter og systemer; - kompetencer til at identificere og arbejde med problemstillinger inden for dimensionen 'teknologiske systemer og artefakter'; - kompetence til at gennemføre tværvidenskabelig analyse af teknologisk innovation med inddragelse af teorier, metoder og begreber inden for såvel teknisk-videnskab som innovationsteori; - basale færdigheder i at lave tekniske beregninger i forbindelse med et design, og i at lave visualisering af et design. De mere konkrete læringsmål for forelæsningerne er at de studerende opnår: - kendskab til et udvalg af teknologiske innovationer, teknologiområder og teknologiske temaer, der kan arbejdes med på humtek-bacheloruddannelsen; - kendskab til de tekniske principper, der ligger til grund for udvalgte teknologier, og til teknologiernes begrænsninger og uønskede effekter; - kendskab til centrale tekniske aspekter af teknologiernes livscyklus, herunder principper og metoder der bruges i design- produktionsprocesserne, hvor teknologierne skabes; - kendskab til basale begreber inden for teknologisk innovation, herunder distinktionen mellem radikal og inkrementel innovation, og kendskab til simple innovationsmodeller; - kompetence til at foretage tværvidenskabelig analyse af en teknologisk innovation, hvor en teknisk analyse indgår som et centralt element; - færdighed i at lave simple tekniske beregninger og kunne vurdere tekniske størrelsesforhold inden for energi- og miljøområdet; - kompetence til at inddrage tekniske beregninger i analyser af større teknologisystemer; - indsigt i opbygningen af simple interaktive programmer; - færdighed i at modificere og forbedre et it-værktøj til visualisering.

5 Forelæsning 1: Introduktion til kurset og til dimensionen "Teknologiske systemer og artefakter". Underviser Niels Jørgensen Læringsmål for kursusgangen: Udover at give overblik over kurset, er læringsmålene for kursusgangen at den studerende opnår: - kendskab til forskellige enkle definitioner af teknologi, herunder "teknologi = teknik + mennesker" og "teknologi = teknik + viden + organisation + produkt"; - kendskab til humteks dimension "teknologiske systemer og artefakter'; - kendskab til begreberne teknisk princip og operationelt princip; - kendskab til en lineær og systemisk model for innovation. Cases: Casen om musiktjenesten Spotify illustrerer hvilken rolle, fildeling som teknisk princip spiller for den nye musiktjeneste. Fildeling går ud på at Spotify-brugeren downloader musiknummre fra andre brugere, i stedet for fra Spotifys server. Dette princip mindsker belastningen på Spotifys servere. Casen om elbilen bruges til at illustrere teknologi-definitionen "teknik + viden + organisation + produkt", og forskellen på en lineær og systemisk innovationsmodel. Litteratur: Chris Freeman. The Greening of Technology and Models of Innovation. Technological Forecasting and Social Change, 53 (1996), (Det vigtigste i Freeman's artikel er introduktionen til innovationsmodellerne s ). Jens Müller. A Conceptual Framework for Technology Analysis. John Kuada (ed.), Culture and Technological Transformation in the Sourth. Transfer og Local Innovation. Samfundslitteratur 2003, Supplerende litteratur: I kan læse mere om de to cases i litteraturen til forelæsning nr. 2 og 6.

6 Forelæsning 2: Internettet Underviser Niels Jørgensen Læringsmål: At de studerende opnår kendskab til - packet switching som centralt teknisk princip på internettet; - protokoller som en central byggesten i kommunikationsnetværk, med eksemplet internetprotokollen tcp; - fildeling som et centralt teknisk princip ved musiktjenesten Spotify; - hvordan en teknisk analyse af Spotify bidrager til at forklare musiktjenestens store udbredelse. Case: Spotify er en musiktjeneste, som giver brugerne gavn af internettets fordele med direkte streaming af selvvalgte musiknumre. Samtidig giver tjenesten betaling til musikere og andre rettighedshavere. Spotify kan være med til at ændre musikforbrugsvanerne, fordi det er lettere at prøve nye bands og andre genrer. Denne nyskabelse er i høj grad baseret på det tekniske princip fildeling, hvor brugerne downloader musiknumre fra hinanden. Fildeling har dog også ulemper, blandt andre at fildeling kan gøre brugernes computere sårbare over for hacking. Uddybende beskrivelse. Vær forberedt på at Artiklen af Kreitz og Niemela er svær. Artiklen vil blive forklaret på forelæsningen. De vigtigste dele af artiklen er: Afsnit I, II (A-D) og III (A-E). Uddraget fra Stalling's bog giver en introduktion til internettets opbygning, herunder tcp-protokollen og andre begreber, som er omtalt i artiklen af Kreitz og Niemela. Litteratur ]. G. Kreitz and F. Niemela, Spotify Large Scale, Low Latency, P2P Music-on-Demand Streaming. IEEE International Conference on Peer-to-Peer Computing, august, 2010, s William Stallings. Business Data Communications. 6/e, 2009, Pearson, s

7 Forelæsning 3: Programmering Underviser Niels Jørgensen Læringsmål. At de studerende opnår: - Kendskab til grundlæggende begreber i tilknytning til programmering, herunder program, kildetekst, oversættelse og programmeringsmiljø; - Kendskab til interaktive, hændelsesdrevne programmer; - Kendskab til Processing, herunder færdighed i at bruge processing-udviklingsmiljøet til at modificere et simpelt progam, og en basal forståelse af hvilken rolle metoderne setup() og draw() spiller i et Processing-program. Case. Programmeringssproget Processing er casen på et overordnet niveau. Processing er udviklet på det amerikanske universitet MIT, med det formål at være et nemt værktøj til visualisering. Fx når designere vil visualisere et design, eller kunstnere vil lave en interaktiv installation med en visuel del. Cases på et konkret niveau er to interaktive, visuelle programmer: - Processing-programmet til at tegne cirkler, s. 10 i Reas & Fry, Dette program minder om programmet som I arbejdede med i crash-kurset om Processing under ruskurset. - Processing-programmet til visualiseringsøvelse 1. Det er et interaktivt kort over RUC. Uddybning. Under forelæsningen er der små øvelser, hvor I skal bruge processing på jeres egne computere. Derfor er det bedst at du på forhånd har processing installeret på din computer. Litteratur Casey Reas and Ben Fry. Getting started with processing. A hands-on introduction to making interactive graphics. O'Reilly, 2010, s Casey Reas and Ben Fry. Processing. A Programming Handbook for Visual Designers and Artists. MIT Press, 2007, s

8 Forelæsning 4: Store Administrative It-systemer med POLSAG som eksempel Underviser Jan Pries-Heje Læringsmål: Formålet er at de studerende opnår kendskab til store administrative it-systemer herunder aspekter af deres underliggende arkitektur, dilemmaet mellem standardteknologi og brugertilpasset teknologi, kvalitetsproblemer, samt kendskab til ledelsesstrategi over for fejlende projekter. Endvidere kendskab til den type systemer der betegnes sagsstyringssystemer. Case: Danske politifolk bruger stadig papir og blyant! Flere gange har man forsøgt at give politiet ny digital teknologi. Senest blev politiets sags-styrings-system POLSAG stoppet, efter at man havde brugt op imod en halv milliard på det. Nogle af problemerne med teknologien skyldtes et forkert valg af standardteknologi frem for brugertilpasset teknologi. Dertil kom årsager som dårlig kvalitet, dårlige arkitektur- og designbeslutninger, og måske også dårlig teknologiledelse. På forelæsningen ser vi først på store administrative it-systemer som teknologi. Herunder kommer vi ind på arkitektur-begrebet og systemtænkning. Derefter vender vi os mod teknologifrembringelses-processen og fokuserer på brugerens rolle, på hvordan man sikrer kvalitet, og på hvordan man sikkert kan afvikle fejlende teknologi-projekter som POLSAG. Uddybning: POLSAG er et eksempel på et sagsstyringssystem. Et sagsstyringssystem bruges sådan, at når politiet modtager en anmeldelse, fx af et bankrøveri, så oprettes en ny sag i systemet. Herefter skal alle relevante medarbejdere kunne læse, ændre og tilføje dokumenterne i sagen, fx nye vidneafhøringsrapporter og fotos. Sagen kan være åben helt indtil sagen er færdigefterforsket. Undervejs skal der laves forskellige dataudtræk, fx til de døgnrapporter politiet offentliggør løbende. Litteratur: Mähring, M., Keil, M., Mathiassen, L. & J. Pries-Heje (2008). Making IT project De-Escalation Happen: An Exploration into Key Roles- I: Journal of the AIS, Vol. 9, Nr. 8, 2008, s Obligatorisk pensum heri er afsnit 4 til og med 5.1, side Resten af artiklen er supplerende læsning. Kildebogaard, J. (2012). Afsløring: Dårlig kodekvalitet lagde grunden for Polsag-skandalen. Downloaded 1. august fra: Supplerende litteratur (ikke obligatorisk) Helle-Lise Ritzau Kaptain. It-eventyret der endte i skandale. Computer World, 19. juli Link: Eksternt review af POLSAG-programmet. THE BOSTON CONSULTING GROUP, Link:

9 Forelæsning 5: Vindmøller og udfasning af fossile brændsler Underviser Rikke Lybæk Læringsmål: Kurset vil give de studerende viden ifht hvorledes vi i Danmark fremover vil søge at reducere udslippet af drivhusgasser, og anvende alternativer til de fossile brændsler. De studerende vil erhverve indsigt i vigtige politiske planer og målsætninger ifht at reducere det danske drivhusgasudslip, og øge kendskabet til væsentlige vedvarende energiteknologier der skal bistå i den forestående transition af den danske energiforsyning. Kursusgangen vil gøre de studerende i stand til at forstå kompleksiteten i det at gå fra et hovedsageligt fossilt til et ikke-fossilt samfund; hvorledes vi vil bevæge os i retning af en mere og mere decentral energiproduktion - og forbrug; udfordringerne ifbm en mere fluktuerende energiproduktion; og hvordan forskellige teknologier skal integreres og spille sammen i en sådan proces. Case: Som en meget væsentlig fremtidig vedvarende energiteknologi vil kursusgangen hovedsageligt fokusere på vindkraft, som også eksemplificeres via en case. Samsø anvendes som case til at vise, hvordan energi fra vindmøller har erstattet fossile brændsler, samt til at vise hvordan forskellige ejerskabs-typer af vindmøller kan organiseres. Uddybende beskrivelse: Kurset beskriver den overordnede transition som den danske energiforsyning skal gennemgå de næste årtier, fra værende et hovedsageligt fossilt baseret samfund til et samfund uden brug af drivhusgas-udledende energiformer. Kurset gennemgår Klimakommissionens rapport og anbefalinger, ifht til implementering af vindkraft, biomasse og forskellige energibærere som biogas og syngas. Samsø casen vil eksemplificerer hvorledes man i et lokalsamfund har formået at opnå en høj grad af vedvarende energi i energiforsyningen herunder specielt fra vindkraft - og hvorledes forskellige både folkelige og kommercielle kræfter (energiselskaberne) har bidraget til dette. Litteratur: Regeringen, november Vores energi. Downloadet fra hjemmesiden for Energistyrelsen ( 17. august 2012.

10 Forelæsning 6: Elbilen Underviser Thomas Budde Christensen Læringsmål: Formålet med kursusgangen er at give de studerende indsigt i teknologisystemer og radikale teknologiske forandringer eksemplificeret ved elbilen og det etablerede teknologisystem, organiseret omkring den konventionelle forbrændingsmotor-bil. Beskrivelse: Teknologisk udvikling, klimaforandringer og stigende oliepriser har givet elbilen en renæssance. Batteriteknologien har taget et stort spring og de fleste bilproducenter forventer at producere mange elbiler i fremtiden. Øgede mængder af vedvarende energikilder i el-produktionen (i DK primært vind) betyder desuden, at der er behov for komponenter i elsystemet, der kan lagre den strøm, der produceres på tidspunkter, hvor el-produktionen overstiger efterspørgslen. Dette kan elbilen. På kursusgangen præsenteres elbilteknologien og der gives et overblik over teknologiske muligheder og barrierer (såsom infrastruktur og økonomi). Desuden gives en kort præsentation af den konventionelle skala-intensive (Fordistiske) bilproduktion. Der diskuteres, hvilke faktorer der har betydning for, at elbilen kan blive en konkurrent til den konventionelle forbrændingsmotor-bil i et større perspektiv. Case: Som case introduceres virksomheden Better Place, der tilbyder elektrisk mobilitet til elbilkunder, der i en abonnementsordning tilbydes en pakke bestående af batteri-leasing og ladeinfrastruktur. Forretningsmodellen muliggør samtidigt intelligent styring af batteriopladningen og knytter dermed an til den overordnede omstilling af energisystemet, hvori fossile energikilder udfases og fluktuerende vedvarende energikilder indfases. Litteratur: Thomas Budde Christensen, Peter Wells og Liana Cipcigan. Can innovative business models overcome resistance to electric vehicles? Better Place and battery electric cars in Denmark, Energy Policy, 48 (2012), R.J. Orsato og P. Wells. U-turn: the rise and demise of the automobile industry. Journal of Cleaner Production, 15 (2007),

11 Forelæsning 7: Varmesystemer Underviser Thomas Budde Christensen Læringsmål: Formålet med kursusgangen er at give de studerende forståelse for og indsigt i teknologisystemer (eksemplificeret med kraftvarmesystemet i København), der består af en række sammenkoblede teknologier Beskrivelse: Energiforsyningen er en betydningsfuld del af Københavns infrastruktur. I København findes et af verdens største fjernvarmesystemer. Klimaforandringer og stigende priser på fossil energi medfører, at systemet i dag er under rekonstruktion, i en proces, hvor de centrale kulfyrede værker erstattes med vedvarende energiressourcer. Samtidigt udvides fjernvarme systemet mod Køge og Roskilde i takt med at naturgasforsynede boligområder konverteres til fjernvarme. De studerende præsenteres for hvordan fjernvarmesystemet er opbygget og der lægges op til en diskussion af fremtidens varmesystem i København. Case: Casen tager udgangspunkt i Solrød kommune hvor varme- og klimaplanerne har resulteret i specifikke planer for etablering af et biogasanlæg. I anlægget udrådnes en kombination af industrielt affald, gylle og tang fra Købebugt og den producerede biogas anvendes til produktion af el og fjernvarme. Litteratur: Københavns Energi. District Heating in Copenhagen: an energy efficient, low carbon and cost effective energy system. (6 sider). Downloadet fra hjemmesiden for Danish Board of District Heating ( 17. august CTR, VEKS og Københavns Energi. Varmeplan Hovedstaden 2: Handlemuligheder for en CO2neutral fjernvarme. Uddrag på 18 sider. September Downloaded fra d. 17. august 2012.

12 Forelæsning 8: Trafiksystemer (Materialet til denne forelæsning er ikke med i kompendiet)

13 Forelæsning 9: Bioteknologi fra organekstraktion til gensplejsning og stamcelleterapi. Underviser Erling Jelsøe Læringsmål for kursusgangen: At den studerende opnår - Kendskab til bioteknologier og deres udviklingshistorie. - Forståelse for de grundlæggende principper, der ligger til grund for de moderne bioteknologier. - Viden om anvendelsen af bioteknologier i udviklingen af lægemidler. - Forståelse for en række af de problemstillinger, der gør sig gældende, når bioteknologisk baserede lægemidler anvendes i praksis ved patientbehandling. Case: Som gennemgående case vil vi bruge produktion og anvendelse af insulin ved behandling af diabetes. Vi følger insulinet historisk fra opdagelsen og produktionen baseret på ekstraktion fra dyreorganer til den moderne produktion af humant insulin ved hjælp af gensplejsede mikroorganismer og de igangværende bestræbelser på helt at komme ud over brugen af insulin som lægemidler ved at kurere diabetes gennem stamcelleterapi. Sideløbende vises, hvordan behandlingen af diabetespatienter med insulin har gennemgået en omfattende og til dels selvstændig både teknologisk og behandlingsmæssig udvikling og hvordan patientuddannelse i stigende grad inddrages for at styrke patienternes muligheder for at tage hånd om deres sygdom. Uddybende beskrivelse: Gennem eksemplet vedrørende bioteknologiens anvendelse i insulinproduktionen vises konkret, hvordan bioteknologierne i lægemiddelproduktionen har udviklet sig sammen med udviklingen af lægevidenskaben og efter 2. verdenskrig med molekylærbiologien. De teknologiske innovationer vedrører ikke bare selve overgangen til brugen af moderne bioteknologi i form af gensplejsning, men også udviklingen af nye insulinprodukter i takt med den øgede viden om insulinets virkning i kroppen. Samtidig sker der en udvikling af behandlingsmetoderne, der i stigende grad involverer patienten selv i behandlingen og derigennem dels illustrerer det komplekse samspil mellem mennesker og teknologi i sygdomsbehandlingen og dels kompleksiteten i de processer i den menneskelige organisme, som insulinet indgår i. Disse spørgsmål vil også blive belyst gennem den afsluttende diskussion af den forskning og udvikling, der er i gang for at kurere diabetes ved hjælp af stamcelleterapi. Litteratur: Nielsen, K., Nielsen, H. og Siggaard Jensen, H. (2008): Skruen uden ende. Den vestlige teknologis historie (3. udgave), København: Nyt Teknisk Forlag, s (kap. 17, Bioteknologi). Lauritzen, T., Hansen, B. og Sandahl Christiansen, J. (2011): Insulinbehandling, i: Hilsted, J., Borch-Johansen, K. og Sandahl Christiansen, J. (red.): Diabetes -sygdom, behandling og organisation, København: Munksgaard Danmark, s

14 Forelæsning 10: Telemedicin. Underviser: Erling Jelsøe Læringsmål: At den studerende opnår - Kendskab til telemedicin som et eksempel på et nyt felt inden for sundhedsområdet, hvor informationsteknologien spiller en afgørende rolle. - Forståelse for hvordan brugen af telemedicin ikke blot handler om behandling på afstand, men indebærer sociale og organisatoriske forandringer for både patienter og sundhedspersonale og at disse forandringer spiller en afgørende rolle ved implementeringen af de nye teknologier. Case: Telemedicin er i sig selv en case, der illustrerer udfordringer ved anvendelsen af informationsteknologi inden for sundhedsområdet. I løber af kursusgangen vil der endvidere blive givet en række eksempler på anvendelsen af telemedicin ved behandlingen af især kroniske lidelse såsom diabetes, KOL, hjerte-kar sygdomme m.fl. Uddybende beskrivelse: Kursusgangen vil indledningsvis fokusere på nogle af drivkræfterne bag det stigende fokus på fjernbehandling af patienter, som skal ses i relation til både økonomien i sundhedssektoren, demografiske ændringer (den stigende andel af ældre) og mulighederne for at behandle patienter i deres eget hjem. Eksemplerne på forsøg med telemedicin vil endvidere belyse de problemstillinger, der rejser sig ved teknologiske innovationer, der indebærer nye behandlingsformer og ændrede forhold både for patienter og sundhedspersonale. De vil herigennem både vise, hvordan informationsteknologierne i stigende grad holder deres indtog inden for sundhedsområdet, og samtidig illustrere hvordan teknologisk forandring altid indebærer et samspil mellem selve teknikken samt de organisatoriske og sociale forhold, der omgiver den. Litteratur: Teknologirådet (2006): Sundhedsydelser med IT Pervasive Healthcare i den danske sundhedssektor, Teknologirådets rapporter 2006/11, s og Sundhedsstyrelsen (2010): Brug af telemedicin mellem Rigshospitalet og Bornholms Hospital Rapport fra et pilotprojekt. Sammenfatning. Medicinsk Teknologivurdering puljeprojekter 2010:10(2).

15 Teknisk beregnings-øvelse 1: Vindmøller og størrelsesforhold Læringsmål: Øvelsen har to læringsmål: 1) at lære at foretage en simpel teknisk beregning og 2) at give indsigt i størrelsesforhold og skala indenfor energi- og miljøområdet. Opgaveformulering: Beregn hvor meget strøm en given vindmølle producerer på et år, og beregn hvor mange husstandes elforbrug, der kan forsynes med denne strøm. I eksemplet anvendes Vestasmøllen (V MW Offshore) 1. Møllen er en 3,0MW mølle, der ofte anvendes. Møllen har en effekt på 3,0MW (dvs. 3000kW). Strømproduktionen afhænger af vindhastigheden: Jo mere det blæser, jo mere strøm producerer vindmøllen. Dette kan ses i nedenstående figur. I figuren kan man også se, at møllen har en maksimal produktion ved en vindstyrke på 12m/s. Blæser det mindre end 3m/s er der for lidt vind til at drive møllen, og blæser det over 25m/s stoppes møllen for at undgå havari. 1Vestas Wind Systems A/S 2010: V Mw Offshore ( shoreuk/)

16 Man kan beskrive vindmøllens årsproduktion med begrebet "årlige fuldlasttimer". De årlige fuldlasttimer er det antal timer, vindmøllen skulle have brugt til årsproduktionen, hvis vindmøllen i disse timer producerede den maksimale effekt. Afhængigt af vindforholdene på den pågældende lokalitet svarer årsproduktionen for landmøller til og for havvindmøller til årligefuldlasttimer. Disse tal skal ses i forhold til at der er ca timer på et år.2 Husstande: Nedenstående figur viser det gennemsnitlige energiforbrug i de cirka 2,6 millioner danske husstande. Energiforbruget i husstande er afhængigt af vejrliget. Derfor korrigerer energistyrelsen tallene for klimatiske variationer (varme og kolde vintre). Som det fremgår, anvendes hovedparten af energien på opvarmning. Tallet indeholder ikke energiforbrug til transport. Figur: Energiforbruget per husstand i Danmark3 Det gennemsnitlige elforbrug per husholdning til apparater (dvs. belysning, køleskabe, computere, fjernsyn mv.) var i ,3 GJ svarende til 3430 kwh. En mindre del af husstandene bruger også el til opvarmning. Dem vil vi se bort fra, og regner udelukkende med elforbruget til apparater. 2 Energistyrelsen 2005: Havvindmøller - Danske erfaringer og løsninger 3 Energistyrelsen 2011: Energistatistik 2010

17 Spørgsmål: 1. Vi antager, at vores Vestas vindmølle har en årsproduktion på 3500 fuldlasttimer. Hvor meget strøm (hvor mange kwh) producerer vindmøllen så på et år? 2. En dansk husstand bruger i gennemsnit 3430 kwh per år. Hvor mange husstande kan vores havvindmølle forsyne? 3. Hvor mange vindmøller skal der til for at forsyne samtlige danske husstandes elforbrug? I spørgsmålene ovenfor er der ikke taget højde for at el-produktionen fra vindmøllerne ikke matcher det faktiske elforbrug, da vindmøllerne producerer strøm når det blæser, og ikke nødvendigvis når der er efterspørgsel efter strømmen. 4. Diskutér hvordan man kan designe energisystemet, så den fluktuerende vindmøllestrøm bedst indpasses, og anvis forskellige løsningsmuligheder.

18 Teknisk beregnings-øvelse 2: Elbiler og virkningsgrader Denne øvelse handler om at beregne virkningsgrader. I øvelsen skal i sammenligne to typer af bilteknologi henholdsvis en konventionel benzinbil og en elbil, der får strøm fra et kulkræftværk. I skal vurdere hvilken af disse biler, der samlet set udnytter energien bedst, hvis man indregner både bilens effektivitet og den energi der skal anvendes til producere og distribuere henholdsvis elektricitet og benzin. I skal desuden i et skema illustrere hvor stor forskellen er på de to teknologispor. Læringsmål: Øvelsen har tre læringsmål: 1) at lære at foretage en simpel teknisk beregning, 2) at give praktisk erfaring teknologivurdering med fokus på beregning af virkningsgrader og 3) at give indsigt i sammenhængende teknologisystemer Begrebet virkningsgrad: Begrebet virkningsgrad angiver en talværdi for en maskine eller et systems nyttevirkning beregnet som forholdet mellem den afgivne og den tilførte effekt. Værdien af den afgivne effekt vil som regel være mindre end den tilførte effekt pga. eksempelvis varmetab eller friktion. Når man taler om total virkningsgrad henvises der til den samlede virkningsgrad et system, der består af flere separate teknologier eller processer. Benzinbilen Benzin produceres af råolie, der hentes op af undergrunden. Råolien transporteres med tankskibe og raffineres på olieraffinaderier til benzin, diesel og andre produkter der efterfølgende distribueres til tankstationerne. I disse processer bruges en energimængde der modsvarer et tab på cirka 13%4 af energiindholdet i benzinen. I benzinmotoren afbrændes en blanding af benzin og ilt i nogle cylindre med et stempler i den ene ende. Ved afbrændingen udvides gassen (benzin/ilt blandingen) og stemplerne trykkes i bund. Stemplerne får en aksel til at rotere, som efterfølgende bruges til at dreje hjulene - dette er det 4 Energistyrelsen (2012): Alternative Drivmidler i Transportsektoren

19 operationelle princip i en benzinbil. Imidlertid omsættes kun en mindre del af energiindholdet i benzinen til bevægelsesenergi. Hovedparten af energien konverteres til varme, som ikke udnyttes til at bevæge bilen. Virkningsgraden i en benzinbil afhænger, derudover af en lang række forhold, der afhænger af hvordan bilen i øvrigt er konstrueret, og varierer fra bilmodel til bilmodel. I vores regnestykke regner vi med en virkningsgrad for en mellemklasse benzinbil i VW Passat klassen på 18%5, dvs., at 18% af energien i benzinen udnyttes til bevæge bilen mens 82% af energien spildes i varmetab og friktion. Elbilen En elbil er en bil der drives af en elektrisk motor. Elmotoren får strøm fra et batteri, der kan oplades via elnettet. I vores regneeksempel får elbilen strømmen fra et kulfyret kraftværk. I virkelighedens verden bliver strømmen i elnettet produceret af et mix af forskellige energikilder (kul, vindkraft, naturgas mv.), men for at gøre det hele mere simpelt regner vi med, at strømmen alene kommer fra et kulfyret kraftvarmeværk. Ved produktion og distribution af kul (minedrift, transport mv.) bruges en del energi. Energiforbruget til dette svarer til cirka 6% af energien i brændslet6. Efterfølgende skal energien i kullet konverteres til elektricitet. Dette sker på et kraftvarmeværk i en stor ovn, der opvarmer vand til damp, som efterfølgende driver en turbine, der producerer elektricitet. Elvirkningsgraden på et (nyt) moderne kulfyret kraftvarmeværk er cirka 45%7. Dette betyder, at 45% af den indfyrede energimængde konverteres til elektricitet. Resten af energien bliver til varme, der kan udnyttes som fjernvarme, og en mindre del (ca. 10% af den indfyrede energimængde) spildes. Det skal pointeres, at det på grund af sæsonvariationer i varmeforbruget ikke er praktisk muligt at udnytte al den producerede varme til fjernvarme. Desuden er størrelsen på de fjernvarmemarkederne, der er tilknyttet de centrale værker ikke altid store nok til at aftage al den producerede varme. Dette resulterede eksempelvis i et samlet energitab fra de centrale værker på 52% i Dette relativt store tab skal selvfølgelig ses i lyset af, at flere af de eksisterende værker er af ældre dato mindre effektive. Når strømmen er produceret skal den distribueres via el-nettet. I den forbindelse er der et tab på cirka 6%9. En elbil er generelt meget effektiv og virkningsgraden er på cirka 85%10. 5 Energistyrelsen (2012): Alternative Drivmidler i Transportsektoren 6 Energistyrelsen (2012): Alternative Drivmidler i Transportsektoren 7 Energistyrelsen (2012): Technology Data for Energy Plants 8 Dansk Energi (2010): Dansk Elforsyning 09 9 Dansk Energi (2010): Dansk Elforsyning Energistyrelsen (2012): Alternative Drivmidler i Transportsektoren

20 Opgaveformulering: 1. Du skal designe en tabel, der på en overskuelig måde, viser den totale virkningsgrad for henholdsvis elbilen og benzinbilen, baseret på de tal der er præsenteret ovenfor. Tabellen skal desuden vise hvor stort energitabet er i de forskellige led. 2. Lav en ny tabel, som er opbygget på samme måde som i spørgsmål 1, men hvor forudsætningerne i højere grad afspejler virkeligheden. Her er du velkommen til at komme at ændre på de tal og forudsætninger, der er opstillet ovenfor. 3. Udvid tabellen fra spørgsmål 2 med data om elbiler baseret på 50% vindproduceret el, som besluttet energiaftalen fra marts 2012.