CO2-håndtering Gassteknologi Subsea

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.

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.

Bildetekst: Snorre Foss Westman gjør justeringer på en forsøksrigg for å måle faselikevekter (foto: Sigurd W. Løvseth)
Snorre Foss Westman gjør justeringer på en forsøksrigg for å måle faselikevekter (foto: Sigurd W. Løvseth).

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.

0 comments on “Forsking på CO2-blandinger og CO2-strømning reduserer kostnaden for rørtransport av CO2

Legg inn en kommentar