Forsking på CO2-blandinger og CO2-strømning reduserer kostnaden for rørtransport av CO2

For å redusere bygge- og driftskostnader er det nødvendig å forske på design av CO₂-rørledninger, simuleringsverktøy, egenskaper til CO₂-blandinger og matematiske modeller for CO₂-strømning. En rapport fra prosjektet NORDICCS viser hvilke kunnskapshull som finnes.

• NORDICCS rapport: Recommendations on CO₂ transport models

Urenheter endrer CO₂-blandingens egenskaper vesentlig

Rørledninger for naturgass og olje har vært i drift i flere tiår. CO₂ oppfører seg annerledes enn naturgass, som gir nye forskningsspørsmål.

Før CO₂ pumpes gjennom et rør vil CO₂-gassen bli komprimert til høyt trykk og væsketilstand for å gjøre det lettere og mer effektivt å transportere. CO₂ som har blitt fanget fra industriprosesser inneholder vanligvis andre stoffer i tillegg, slik som nitrogen, oksygen og metan. Oppførselen til CO₂-blandingen kan endre seg vesentlig selv med bare små mengder urenheter.

Vi trenger mer data om CO₂-blandinger og CO₂-strømning

Når CO₂ pumpes gjennom en rørledning, utsettes den for friksjon fra rørveggen som gjør at trykket faller. Hvis trykket blir for lavt, vil CO₂ -væsken begynne å koke og danne gassbobler. Disse gassboblene kan øke friksjonen og trykkfallet og skape problemer for pumper og annet utstyr.

Dette gjør det nødvendig å kunne forutsi både trykkfallet og ved hvilket trykk gassbobler oppstår. Hvis trykkfallet ikke kan beregnes på forhånd, vil det være nødvendig med flere pumper for å være sikker på at trykket er høyt nok, som vil øke investeringskostnaden for en rørledning.
Friksjonen avhenger også av viskositeten til væsken, så for å beregne trykkfallet trenger vi nye og bedre målinger av viskositet for CO₂-blandinger. Det finnes også få eksperimentelle målinger av trykket der bobler oppstår (kokepunktet) for CO₂-blandinger.

Hvis rørledningen må tømmes på grunn av f.eks. vedlikehold vil trykket falle, og CO₂-væsken vil begynne å koke og danne gass. Dette vil også føre til at temperaturen faller. Stålet i rørledningen tåler ikke for lave temperaturer, så det er viktig å kunne forutsi hvor lav temperaturen blir under en slik tømming. Dette krever gode termodynamiske modeller for sammenhengen mellom trykk og temperatur i CO₂ -blandinger.

Riktig tetthet = riktig pris for transport og lagring

I en CCS-infrastruktur vil det være en pris per tonn med CO₂. Men hvordan måler du vekten til CO₂ som til enhver tid strømmer gjennom et rør? En vanlig metode for å måle vekten er å måle trykk og temperatur i blandingen, og så bruke en termodynamisk modell for å regne ut tettheten (vekten) basert på trykk og temperatur. Hvis industrien ikke har gode nok modeller til å predikere tettheten til CO₂-en de vil lagre, må de kanskje betale mer enn nødvendig for å få den transportert og lagret.

Hvis industrien ikke har gode nok modeller til å predikere tettheten til CO₂-en de vil lagre, må de kanskje betale mer enn nødvendig for å få den transportert og lagret.

Det samme problemet har oljeselskaper som selger naturgass i dag. Det mangler eksperimentelle målinger av tetthet for mange CO₂-blandinger, så flere eksperimenter trengs for å fylle hullene og utvikle bedre termodynamiske modeller.

Eksisterende simuleringsverktøy for rørledninger er ofte utviklet for å regne på strømning i kjølesystemet til atomreaktorer eller i olje- og gassrør. De gir derfor få eller ingen muligheter til å simulere CO₂ og CO₂-blandinger. Simuleringsverktøyene er også begrenset av den nevnte mangelen på eksperimentelle resultater for viskositet og termodynamiske egenskaper. Mer forskning på egenskaper til CO₂-blandinger og modeller for CO₂-strømning i rør kan bidra til å forbedre design av CO₂-rørledninger og redusere kostnader for både bygging og drift.

Mer forskning på egenskaper til CO₂-blandinger og modeller for CO₂-strømning i rør kan bidra til å forbedre design av CO₂-rørledninger og redusere kostnader for både bygging og drift.