CCS Teknologiutfordringer – CO2 transport Project Invest Energy as CCS Teknologiutfordringer – CO2 transport John O. Pande, Project Invest Energy Hans Aksel Haugen, Tel-Tek Nils Eldrup, Tel-Tek ©Tel-Tek 2017.04.03

Transportkjeden – Teknologiske utfordringer Erfaringer med CO2 til kommersielle forhold Omstilling til CO2-lagring (og kanskje EOR) Fysikalske egenskaper Klargjøring for transport - Kompresjon og tørking 2. Transport - Rørledninger - Skip, komprimert - Skip, nedkjølt flytende Project Invest Energy as 2

CO2 til kommersielle formål Etablert industri Yara (tidl. Hydrogas) har fraktet CO2 i skip i >15 år 4 skip på ca 1000 t går i skytteltrafikk 15 baro trykk (- 28 oC), uten kjøleanlegg (overtrykk betegnes ”baro” = barg = bar abs -1,013) < 0,2 bar/d trykkstigning pga kuldetap (oppvarming) Snøhvit-rørledning i drift I Nord-Amerika er det mange års erfaring med rørledninger for CO2 Project Invest Energy as 3

Eksempel på skip for nedkjølt flytende CO2 for Yara International Project Invest Energy as 4

Eksempel på design basis CO2 rågass ved ”battery limit”: 1,5 bara (0,49 baro), 28 oC 124 t/h (420 MW gasskraftverk, 85 % fangst av CO2) Mettet med vanndamp. Inneholder normalt <0,5 % ikke kondenserbare “inerter”, f.eks. CH4, N2, O2, CO For transport av CO2 “dense phase” i rørledning: >80 baro, 25 oC, <600 ppmv H2O, for å unngå korrosjon For skipstransport av komprimert CO2: 40 - 80 baro, 0 - 25 oC, <600 ppmv H2O, for å unngå korrosjon For skipstransport av nedkjølt flytende CO2: 5,8 baro, –50 oC <50 ppmv H2O for å unngå hydratdannelse Project Invest Energy as 5

Fysikalske egenskaper til flytende CO2 Lettflytende væske, nesten som vann (ca 1,1 t/m3) Bare flytende under trykk Trippelpunkt ved –56,6 oC og 4,17 baro (5,18 bara). ”Tørris” med tetthet 1,6 t/m3 og -80 oC Kritisk punkt 31 oC og 73 baro Ikke blandbar med vann, noe løselig Project Invest Energy as 6

Project Invest Energy as Dense Liquid Gas Two-phase Project Invest Energy as 7

DENSE CO2 Betegnelsen "dense phase” benyttes for superkritisk CO2 ved trykk nær eller over Pc = 73 baro og nær eller under Tc = 31 oC. I det superkrititiske området er det ingen definerte eller synlige grenser mellom flytende - dense - gass. “Dense phase CO2” har tetthet i området 900 ± 100 kg/m3 og oppfører seg som en kompressibel væske Project Invest Energy as 8

Project Invest Energy as 9

HMS for CO2 Ikke brennbar eller eksplosiv Ikke giftig i moderate konsentrasjoner (ca 4 % CO2 - tilsvarende åndedrettet - kan tåles i en rømningssituasjon) Svært farlig i store konsentrasjoner (brå død) Ved utslipp dannes en kald tung gass som fordeler seg langs bakken Eventuelt dannes tørris á ca -80 oC (fangdam er uten hensikt) Ingen varige lokale miljøfarer Project Invest Energy as 10

Kompresjon og tørking Flytendegjøring For å overføre CO2-gass til flytende, må gassen komprimeres, kjøles og til slutt avspennes til lavere trykk Temperaturen styres av trykket. Ved å ”flashe” av 20 – 40 % av mengden kan temperaturen senkes til -50 oC Project Invest Energy as 11

Project Invest Energy as Energi for drift av skip (”bunkers”, er ikke med Project Invest Energy as 12

Transport - Rørledning - Komprimert i skip - Nedkjølt flytende i skip Project Invest Energy as 13

Eksempel på 900 m3 tank levert i et stykke Lager på land bør være ≥1,5 ganger skipsstørrelsen Project Invest Energy as 14

Design av tanker og skip Veggtykkelsen, og derved vekten av sylindriske tanker, er proporsjonal med diameteren og det interne overtrykket Tanker for nedkjølt flytende CO2 forutsettes derfor designet for drift så nær trippelpunktet ved -56,6 oC og 4,8 baro som praktisk mulig, dvs. rundt -50 oC og 5,8 baro (f.eks. 7 baro mekanisk design = åpningstrykk for sikkerhetsventiler) Tanker for komprimert CO2 vil derfor ha vesentlig større stålvekt Dette kompenseres ved å lage tanker basert på lengder av standard rørkvalitet, fremstilt så rasjonelt som mulig i et stålverk spesialisert på produksjon av rørledninger. Isolasjon er da unødvendig Project Invest Energy as 15

Fremtidsperspektiv Om det bygges 1000 renseanlegg i Europa av størrelse Kårstø (1 million tonn CO2 per år), blir det omlag 25 % reduksjon av Europas utslipp av fossilt CO2 Langtidsperspektiv Et internasjonalt nettverk av store rørledninger må etableres for å håndtere slike CO2 mengder Kortidsperspektiv Skip kan være aktuelle som en startløsning i en overgangsperiode 16 Project Invest Energy as

”Fangbare” CO2–utslipp Industrien i Grenland: 2,0 mill t. Raffineri Lysekil: 1,7 mill t Totalt ca. 10 mill. t ”fangbar” CO2 pr. i dag Borealis i Stenungsund: 0,6 mill t To raffineri + kraftverk og avfallsforbrennings- anlegg i Gøteborg: 1,7 mill t Kraftverk og sementfabrikk i Ålborg: 3,0 mill t Värö bruk, tremasse, 1,0 mill t ©Tel-Tek 2017.04.03

Transport av CO2 fra kilde til permanent lager Rørledninger Skip – flytende, nedkjølt Skip – komprimert Ulike kombinasjoner av rør og skip CO2 foreligger på 3 – 8 lokasjoner, Skal den fraktes til ett eller flere lagre? (= 100 km) ©Tel-Tek 2017.04.03

Oppsummering CO2 fra røykgass fra post combustion fangst i aminanlegg er meget ren og forventes å være uproblematisk å håndtere (dette er ikke like opplagt ved andre teknologivalg) Kompresjon og transport av CO2 er kjente teknologier Transport av komprimert CO2 i skip er en spennende ny mulighet Korrosjon og hydratdannelse kontrolleres ved å begrense vanninnholdet Temperaturen styres v.h.a. trykket for å unngå ukontrollert avblåsning og trykksenking som kan føre til lave temperaturer og tørris av -80 °C Hovedutfordringen er å gjøre det enkelt og kostnadseffektivt Project Invest Energy as 19