Forsker for lite på alternativ energi

Denne saken handler om en gammel idé som aldri helt fikk fotfeste: en varmepumpe nesten uten bevegelige deler og helt uten kjølemedium. Ved Universitetet i Stavanger (UiS) jobbet fysikeren Jan Kåre Bording og materialteknologen Vidar Hansen med såkalte termoelektriske varmepumper, og historien ble kjent fordi den reiste et større spørsmål: forskes det for lite på alternativ energi i Norge? Nedenfor forklarer vi hva teknologien er, hva den lovet, hvorfor den aldri ble hyllevare – og hvor den står i dag.

Hva handler saken om?

Kjernen i saken er at Universitetet i Stavanger ifølge den opprinnelige omtalen takket nei til 16 millioner kroner til å utvikle nye varmepumper, og at Jan Kåre Bording etterlyste mer vilje til å forske på alternativ energi. Dette tallet stammer fra den opprinnelige nyhetsomtalen og lar seg ikke uten videre bekrefte i offentlige primærkilder, så det bør leses som et poeng fra den aktuelle saken snarere enn et dokumentert budsjettvedtak.

Det som derimot er godt dokumentert, er selve forskningen bak. De termoelektriske varmepumpene – uten væske og uten bevegelige deler i selve varmepumpen – vakte oppsikt rundt 2010–2011, og flere norske og nordiske medier omtalte dem. Saken ble opprinnelig presentert på norskvvs.no.

Hva er en termoelektrisk varmepumpe?

En termoelektrisk varmepumpe flytter varme ved hjelp av elektrisitet i halvledermaterialer i stedet for en kompressor og et kjølemedium. En vanlig varmepumpe bruker en kompressor til å presse et kjølemedium (en gass som fordamper og kondenserer) rundt i et rørsystem. En termoelektrisk pumpe har verken kompressor, rør eller kjølegass – bare faste halvlederbrikker og en eller flere vifter som flytter luften.

Forskerne ved UiS bygde pumpene av svært mange miniatyrenheter. Hver enkelt enhet er omtrent én kubikkmillimeter stor, og for å varme opp et rom trengs flere tusen av dem. Enhetene kan settes sammen til større moduler i ulike former – høye og smale eller lave og brede – og fordeles på flere steder i boligen i stedet for i ett sentralt apparat.

Peltier-effekten forklart

Peltier-effekten er fenomenet som gjør teknologien mulig. Når strøm sendes gjennom et skjøtepunkt mellom to ulike halvledermaterialer, blir den ene siden kald og den andre varm. Snur man strømretningen, bytter de varme og kalde sidene plass. Det betyr at samme enhet kan både varme og kjøle, bare ved å endre strømmen – akkurat som en vanlig varmepumpe kan reverseres mellom varme og kjøling.

Hovedmaterialet i de testede pumpene var vismut-tellurid (bismuttellurid), som Bording selv beskrev som «etter hvert et gammelt materiale». Hvor godt et termoelektrisk materiale er, måles med en tallstørrelse kalt ZT (ytelsestallet): jo høyere ZT, desto mer varme får man ut per watt strøm. Materialene i Stavanger-forsøkene hadde en ZT på rundt 1, mens nyere materialer sikter mot en ZT nærmere 2. Et godt materiale må lede strøm godt, men lede varme dårlig – derfor brukes halvledere og ikke metaller, som leder varme for lett.

Hvorfor ble pumpen kalt «nærmest evigvarende»?

Den lange levetiden kommer av at pumpen nesten ikke har bevegelige deler. En konvensjonell varmepumpe slites ut etter typisk 10–20 år, ofte fordi kompressoren svikter. En termoelektrisk pumpe har i praksis bare viftene som slites, og Bording anslo at selve de termoelektriske enhetene kunne holde seg og være like effektive svært lenge – i den mest spissformulerte varianten ble det snakket om «10 000 år». Dette er en teoretisk projeksjon ut fra at det er lite som kan gå i stykker, ikke et testet resultat. I en dansk omtale ble levetiden mer forsiktig oppgitt til «minst 100 år».

En annen fordel forskerne trakk fram, er at pumpen ikke bruker kjølemedium som kan lekke ut. Luft-til-luft-varmepumper kan tape kjølegass over tid og må etterfylles, og regelverket rundt fluorholdige gasser stiller egne krav til kontroll. Du kan lese mer om kjølemedium og lekkasjekontroll i en egen artikkel.

Slik skiller den seg fra en vanlig varmepumpe

Forskjellen ligger først og fremst i at den termoelektriske pumpen er en «solid-state»-løsning uten kjølekrets. Det gir fordeler på miljø, vedlikehold og levetid, men koster på virkningsgraden. Tabellen under oppsummerer de viktigste forskjellene slik de framsto i forsøkene.

Fordelene forskerne vektla, var at pumpen kan formes fritt, fordeles i rommet, tåler lang bruk og ikke trenger miljøskadelig kjølegass. Vidar Hansen pekte på at «det er bedre med flere, mindre varmekilder» enn ett stort apparat. En aktuell plassering var i gulvet, som en form for gulvvarme, fordi en større flate gir mer varme.

Hvor effektiv er teknologien?

Den store svakheten er virkningsgraden: termoelektriske pumper har historisk hatt klart lavere virkningsgrad enn kompressorbaserte varmepumper. Peltier-elementer taper mye energi når temperaturforskjellen mellom varm og kald side blir stor, og det er nettopp store temperaturforskjeller man trenger for å varme opp en kald bolig en norsk vinterdag. Professor Johan Taftø ved Universitetet i Oslo, som ledet grunnforskningen, beskrev at prototypene fortsatt brukte «litt mer strøm» enn vanlige pumper, men mente forskjellen ikke var så stor – og at teknologien var tidlig i utviklingen, mens vanlige varmepumper er finpusset gjennom flere tiår.

I praksis var pumpene på forsøksstadiet ikke effektive nok til å varme opp en hel bolig. Bording mente de egnet seg best for mindre rom og trange steder. Til sammenligning har moderne luft-til-luft-varmepumper en årsvarmefaktor (SCOP) som ofte ligger mellom 3 og 5, altså 3–5 ganger mer varme ut enn strøm inn. Vil du forstå hvordan slike tall faktisk måles, forklarer vi hvordan varmepumper testes, og hvordan du leser energimerket.

For å forbedre materialene planla forskerne å innføre bevisste «defekter» i strukturen, som reduserer varmeledningen uten å ødelegge den elektriske ledningsevnen. Det er en av flere veier mot høyere ZT og dermed bedre effektivitet.

Hva ville 16 millioner kroner betydd?

Poenget i saken er at manglende forskningsmidler bremser utviklingen av umoden, men lovende teknologi. Termoelektrisk forskning i Norge har faktisk fått betydelig offentlig støtte: prosjektet THELMA, finansiert av Norges forskningsråd under NANO2021-programmet, hadde en samlet ramme på nær 40 millioner kroner over fire år. Prosjektet ble ledet fra Senter for materialvitenskap og nanoteknologi ved Universitetet i Oslo, med partnere blant annet fra universitetene i Stavanger, Trondheim og Agder samt SINTEF, IFE og FFI. Grunnforskningen startet i et prosjekt (BATE) ved UiO allerede i 2006.

Et enkeltbeløp på 16 millioner kroner til én institusjon ville med andre ord vært stort i denne sammenhengen. Samtidig viser den nasjonale satsingen at termoelektrisitet ikke har vært fullstendig oversett – men at veien fra lovende materiale til ferdig produkt er lang og kostbar. Det er dette spennet mellom potensial og modenhet saken egentlig handler om.

Hvor står teknologien i dag?

Termoelektriske varmepumper er fortsatt ikke kommersielt tilgjengelige som boligvarme. THELMA-prosjektet er avsluttet, og det finnes ingen hyllevare-varmepumpe for hjemmet basert på Peltier-elementer. Teknologien lever videre i nisjer der det ikke finnes alternativ – for eksempel kjøling av elektronikk og romfart, der termoelektriske elementer har levert strøm på sonder som Voyager i over 35 år nettopp fordi de er så driftssikre.

Den mest aktive fronten for «kompressorfrie» varmepumper i dag er ikke termoelektrisk, men elastokalorisk og elektrokalorisk teknologi, som utnytter at enkelte materialer blir varme eller kalde når de strekkes eller utsettes for elektriske felt. Fraunhofer-instituttene i Tyskland avsluttet i 2025 flaggskipprosjektet ELKAWE, der elektrokaloriske varmepumper ifølge simuleringer allerede kan nærme seg kompressorsystemer. Elastokaloriske materialer kan i laboratoriet ha svært høy teoretisk COP, men mekanisk slitasje og lav ytelse per volum gjør at heller ikke disse foreløpig er markedsklare.

Til sammenligning har den vanlige, kompressorbaserte varmepumpen tatt helt av i Norge: det er nå installert godt over to millioner varmepumper i landet. For varmepumper regnes dessuten som fornybar energi i deler av regelverket, noe du kan lese mer om i artikkelen om varmepumper og EUs miljøkrav.

Vanlige misforståelser om termoelektriske varmepumper

Flere av påstandene fra den gang blir lett misforstått. Her er de viktigste nyansene:

• «Evigvarende» betyr ikke vedlikeholdsfri. Selve enhetene slites lite, men viftene må byttes – forskerne anslo omtrent hvert tiende år, noe eieren selv kan gjøre.
• Ingen kjølemedium betyr ikke automatisk mer effektivt. Fraværet av kjølegass er bra for miljø og vedlikehold, men virkningsgraden er lavere enn for en kompressorpumpe, ikke høyere.
• «10 000 år» er en projeksjon, ikke et måleresultat. Tallet illustrerer at det er lite som kan gå i stykker, men ingen har testet en pumpe i nærheten av så lenge.
• Billige deler betyr ikke billig produkt. Rundt 10 000 Peltier-elementer kunne koste under 2 000 kroner, men et helt, ferdig og effektivt boliganlegg er noe annet enn løse komponenter.
• Konkurransedyktig i forsøk er ikke det samme som markedsklar. At prototypene kunne måle seg med vanlige pumper under gitte forhold, betyr ikke at de var klare for norske vinterboliger.

Hvem passer teknologien for?

Slik teknologien sto, egnet den seg best for små rom, punktvarme og nisjebruk – ikke som eneoppvarming av en hel enebolig. For vanlige boligeiere er en moderne kompressorbasert varmepumpe fortsatt det klart mest effektive valget, og for dem som vil utnytte en annen fornybar varmekilde, er bergvarmepumper et modent alternativ. Den termoelektriske varianten er mest interessant for forskere, utviklere og spesielle bruksområder der driftssikkerhet, fravær av kjølemedium og fri utforming veier tyngre enn ren virkningsgrad.

Saken er derfor et godt eksempel på avstanden mellom en spennende idé og et ferdig produkt – og på hvorfor langsiktig forskning på alternativ energi betyr noe for hvilke løsninger vi får tilgang til i framtiden.

Vanlige spørsmål (FAQ)

Hva er en termoelektrisk varmepumpe?

Det er en varmepumpe som flytter varme ved hjelp av Peltier-effekten i halvledermaterialer, uten kompressor og uten kjølemedium. Sender du strøm gjennom elementet, blir den ene siden varm og den andre kald, og snur du strømmen, bytter sidene plass.

Kan en slik pumpe virkelig vare i 10 000 år?

Nei, det er en teoretisk projeksjon, ikke et testet resultat. Poenget er at pumpen nesten ikke har bevegelige deler som kan slites ut; i praksis må likevel viftene byttes med jevne mellomrom.

Hvorfor brukes ikke termoelektriske varmepumper i vanlige boliger?

Fordi virkningsgraden er for lav. Peltier-elementer taper mye energi ved store temperaturforskjeller, og prototypene klarte ikke å varme opp en hel bolig effektivt nok sammenlignet med en vanlig kompressorvarmepumpe.

Hvem sto bak forskningen i Stavanger?

Fysikeren Jan Kåre Bording og materialteknologen Vidar Hansen ved Universitetet i Stavanger, i samarbeid med fysikkmiljøet ved Universitetet i Oslo. Arbeidet inngikk i en større nasjonal satsing på termoelektriske materialer.

Finnes teknologien på markedet i dag?

Ikke som boligvarmepumpe. Termoelektriske elementer brukes i nisjer som elektronikkjøling og romfart, mens den mest aktive forskningsfronten for kompressorfrie varmepumper nå er elastokalorisk og elektrokalorisk teknologi – også den foreløpig på forsknings- og prototypestadiet.