Av Mona Jacobsen Mølnvik, forskningssjef, SINTEF Energi, Svend Tollak Munkejord, sjefforsker, SINTEF Energi, og Cato Dørum, seniorforsker, SINTEF Materialer og kjemi
Skal CO2-håndtering slå gjennom som klimatiltak, er det ikke nok med effektiv fangst og trygg geologisk lagring alene.
Aktører på denne arenaen må også kunne frakte store mengder CO2 – sikkert og kostnadseffektivt.
Forsknings-Norge gjør nå sitt for å skaffe kunnskapen dette krever.
EU-prosjektet IMPACTS
I en framtid med CO2-håndtering, vil noe av den innfangede CO2-en fra fabrikker, gass- og kullkraftverk bli sendt til lagringsstedene med skip.
Men det meste vil gå i rørledninger, over land og på havbunnen.
Innenfor forskning på CO2-transport i rør, har Norge inntatt en sentral rolle. Vi i SINTEF er nylig tildelt koordinator-rollen i EU-prosjektet IMPACTS viet dette temaet.
|
CO2-transport i rør – fra fangstanlegg til lagringssted: Viten om hvordan CO2 oppfører seg under transporten gir føringer for drift og design av rørledningen, og for hvor mye CO2'en må etterbehandles etter fangst. Illustrasjon: SINTEF / Knut Gangåssæter |
Kostnadseffektiv design og god drift
CO2-rørledninger finnes alt. I USA går de til oljefelt der CO2 brukes til å øke oljeutvinningen. Også Snøhvit-feltet har sitt rør. CO2 som lagres på Snøhvit, sendes dit i en 140 kilometer lang rørledning, verdens lengste i sitt slag.
Så hvorfor forske videre når disse rørene alt ligger der og fungerer?
Jo, fordi verdenssamfunnet – ifølge det internasjonale energibyrået IEA – må håndtere hele 7 milliarder tonn CO2 årlig innen 2050, hvis vi skal nå tograders-målet.
Det gir atskillige mil med rørledninger! Transportkostnadene vil av den grunn utgjøre en betydelig del av totalen.
Derfor er det viktig at rør og utstyr lages av kostnadseffektive materialer, at rørveggene ikke gjøres unødvendig tykke og at rørsystemene blir drevet best mulig.
|
|
Forskningssjef Mona Jacobsen Mølnvik og sjefforsker Svend Tollak Munkejord demonstrerer ei likevektscelle. Dette lab-oppsettet forteller hvor mye væske og gass det blir i en blanding av CO2 og andre stoff under gitte trykk- og temperaturforhold. Foto: SINTEF / Thor Nielsen |
Tilbake til studerkammeret
Alt dette har gjort det nødvendig å gå tilbake til studerkammeret.
For oppskriftene fra naturgass-sektoren kan ikke uten videre kopieres. CO2 oppfører seg nemlig annerledes i rør enn naturgass gjør.
Skal designerne av rørsystemer for CO2 finne sikre løsninger uten å "trø til for å være ekstra sikre", trenger de derfor regneverktøy matet med ny forskningsbasert viten.
Gassaktig væske
Både naturgass og CO2 komprimeres før rørtransport, slik at trykket i røret er over hundre atmosfærer.
Naturgass forblir i gassform under slike betingelser, mens CO2 blir en gassaktig væske.
En av konsekvensene er at CO2-en blir ekstra kald når røret tømmes. For materialvalgets del, trengs detaljert viten om dette.
Skulle et gasskraftverk variere produksjonen i den ene enden av røret, kan noe av CO2-en i ledningen bli væske og noe bli gass. Kunnskap om strømningsforholdene som da oppstår, er i sin tur avgjørende for driften av rørsystemet.
Ønsker å hindre sprekkvekst
De som skal designe eller drifte en CO2-rørledning, ønsker ikke at røret skal springe lekk.
Skulle en lekkasje likevel oppstå, for eksempel som følge av et uhell med en gravemaskin, bør ikke sprekken vokse. Dette fordi CO2 er giftig i høye konsentrasjoner, i likhet med mange andre stoff, og fordi både fangst, transport og lagring vil stanse opp hvis røret må skiftes.
Derfor har vi nå laget en regnemodell som forutsier om en sprekk vil vokse eller ikke. Utfallet er avhengig både av strømningen av CO2, som bestemmer trykkreftene på røret, og av stålets motstand mot sprekkvekst.
Det spesielle her er at vi regner på strømning og stål på en gang.
Tørking og rensing
Før Snøhvit-ledningen kom, kartla vi hvor mye vann som kan være løst i CO2 før vannet felles ut som dråper. Kunnskap om dette må til for å få bestemt hvor mye CO2-en må tørkes før den sendes avgårde i røret. Et viktig felt, fordi CO2 i vann gir kullsyre som kan skape rust.
Mange sider ved CO2's oppførsel i rør, inklusive risikoen for utfelling av vann, bestemmes av hvor ren CO2-en er. Små mengder med for eksempel metan og nitrogen vil følge med CO2 fra utslippskilden. En viktig fellesnevner for forskningen vår er å klarlegge hvordan disse forurensningene påvirker CO2-ens "atferd" i rørledningen.
Metan og nitrogen kan fjernes ved rensing før CO2 legger ut på reiser i rør. Målet vårt er kunnskap som blant annet kan brukes til å avgjøre hvor grensa går mellom nødvendig – og unødvendig – rensing.
Viktig bidrag
Alt dette peker en og samme vei: Forbedret kunnskap om CO2-blandingers strømning i rør er et nødvendig – og viktig – bidrag til storskala reduksjon av CO2-utslipp til atmosfæren.
Artikkelen er tidligere publisert i Dagens Næringsliv (fredag 19. april, 2013)
