Fangst, transport og lagring av CO2

Fossil kraftproduksjon og kraftkrevjande industri er forbundne med store utslepp av CO2. Fangst av CO2 og lagring i geologiske formasjonar peiker seg ut som eit viktig mogleg tiltak for å redusere globale klimagassutslepp.

Fossil kraftproduksjon og kraftkrevjande industri er forbundne med store utslepp av CO2. Fangst av CO2 og lagring i geologiske formasjonar peiker seg ut som eit viktig mogleg tiltak for å redusere globale klimagassutslepp.

Det har i mange år vore stor internasjonal interesse for utvikling av teknologi for fangst og lagring av CO2. I Noreg har ein konsentrert seg mest om fangst og lagring av CO2 frå gasskraftverk. Både IEA og FNs klimapanel viser til at fangst og lagring av CO2 vil vere naudsynt for å nå togradersmålet. FNs klimapanel framhevar i sin femte hovudrapport at kostnadene ved å nå togradersmålet vil meir enn doble seg utan CO2-handtering (IPCC, 2014b).

Vi har liten erfaring med drifting av ei heil CO2-handteringskjede. Teknologi for CO2-handtering er framleis dyr og det er behov for meir utprøving.  

Fangst av CO2

For storskala fangst av CO2 er det i hovudsak tre konsept som er mest aktuelle. Dei er delt inn etter kor i prosessen CO2 vert fanga:

  • Fangst etter forbrenning
  • Fangst før forbrenning
  • Fangst ved forbrenning med rein oksygen

Ved fossil kraftproduksjon vert det danna røykgass som inneheld CO2. Mengda CO2 i røykgassen frå kraftverk kan variere frå 3-4 pst. for gasskraftverk til 12-15 pst. for kolkraftverk. For industriutslepp kan konsentrasjonen variere meir. Når CO2 vert fanga etter forbrenning (post combustion) skiljer ein CO2 frå røykgassen etter forbrenninga i kraftverket ved hjelp av kjemisk reinsing. Det finnest fleire teknologiar for fangst etter forbrenning, mellom anna basert på aminblandingar og kjølt ammoniakk. Fordi CO2 vert skilt ut frå røykgassen kan desse fangstteknologiane bli brukt på eksisterande kraftverk utan store modifikasjonar på sjølve kraftverket. Fangst før forbrenning (pre combustion) skjer ved at naturgassen vert konvertert til ei hydrogenrik gassblanding. Gassblandinga vert behandla slik at CO2 vert fanga, og det nye brenselet er då «dekarbonisert», og røykgassen inneheld då svært lite CO2.

Ved forbrenning med rein oksygen (Oxyfuel) vert brenselet forbrent med rein oksygen i staden for luft. Oksygen kan bli produsert i eit anlegg som separerer oksygen frå luft.

Ei felles utfordring for dei tre konsepta er å få redusert kostnadene og energiforbruket ved fangst av CO2. Kolkraftverk har med dagens teknologi ei elektrisk verknadsgrad på 45-47 pst. Elektrisk verknadsgrad er forholdet mellom produsert elektrisitet og energiinnhaldet i brenselet. Gasskraftverk med ein kombinasjon av gass- og dampturbinar har ei tilsvarande verknadsgrad på 58-59 pst. Med CO2-handtering vil verknadsgraden for begge typar kraftverk gå ned med 10 prosentpoeng eller meir. Vidare er det store investeringar forbundne med fangst av CO2 og det gir også auka driftskostnader for kraftverket.

Utfordringane innan fangst av CO2 krev målretta forsking, utvikling og demonstrasjon.

Transport av CO2

CO2 kan bli transportert med røyrleidningar eller skip til eigna lokasjon for permanent lagring. Kva alternativ som er best, avheng av mengda CO2 som skal bli transportert, avstanden mellom kjelde og lager, samt kor lenge CO2-transport er aktuelt frå den enkelte kjelda. Mindre mengd, lange avstandar og/eller behov for CO2-transport over ein kortare periode favoriserer skipstransport, medan røyrtransport er aktuelt for større mengder, korte eller moderate avstandar og kjelder med fangst av CO2 med lang levetid.

Transport av CO2 har mange fellestrekk med transport av olje og gass, både når det gjeld røyr og skipstransport. CO2 i flytande form har spesielle eigenskapar som gir eigne utfordringar, og må difor bli analysert spesielt. Døme på utfordringar ved røyrtransport er korrosjon i røyrledningar, modellering av straumar i CO2-røret og modellering av spreiing ved eventuelle lekkasjar. Skipstransport av CO2 kjent teknologi og har skjedd i rundt 20 år i små mengder til næringsmiddelindustri. Skal CO2 bli lossa frå skip til eit undergrunnsreservoar vil det krevje teknologikvalifisering.

Lagring av CO2

Sikker lagring av CO2 forutset at CO2 vert injisert i ein eigna bergart utan at den kan lekke ut. Ei rekke forutsetnader må vere oppfylt for sikker lagring. Lagringsreservoaret må ha tilstrekkeleg kapasitet til å ta imot og lagre CO2 over heile levetida til prosjektet og det må vere ein forseglingsbergart som hindrar at CO2 bevegar seg oppover mot overflata. Plasseringa bør vere djupare enn 800 meter under havbotnen for å ha trykk og temperatur som sikrar at CO2 er i ei komprimert, flytande form som maksimerer mengda CO2 som kan bli lagra.

Det er eit stort teknisk potensial for lagring av CO2 i geologiske formasjonar rundt om i verda. Både produserande olje- og gassfelt, gamle olje- og gassfelt og andre formasjonar er aktuelle for slik lagring.

Noreg har lang erfaring med lagring av CO2 i geologiske strukturar. Siden 1996 er ein million tonn CO2 per år skilt ut fra gassproduksjonen på Sleipner Vest i Nordsjøen og lagra i Utsira, ein geologisk formasjon 1000 meter under havbotnen. Sidan 2008 har det blitt skilt ut CO2 frå brønnstraumen frå Snøhvitfeltet ved det landbaserte LNG-anlegget på Melkøya.

CO2 kan også bli injisert i oljefelt for auka utvinning (EOR). Dette er gjort sidan 1970-tallet på land i USA. Det er også gjort studiar av potensialet for å bruke CO2 til auka utvinning på Norsk sokkel. Med dei forutsetnadene som ligg til grunn i dag er det ikkje lønnsomt å gjere dette. Når CO2-gass vert injisert i eit oljereservoar, vil gassen blande seg med oljen og få oljen til å svelle. Vidare reduserer CO2 overflatespenninga mellom olje og vatn. Alt dette fører til at olja flyt lettare. Resultatet er at det blir lettare å utvinne olja, og ein kan hauste meir av eit oljereservoar. Ein forutsetnad for å bruke denne metoden, er at trykket i reservoaret er over løysingstrykket til CO2, elles vil ikkje CO2 blande seg med olja. Ei anna utfordring er at noko av CO2 som vert injisert i reservoaret, vil følgje med olja. Difor må anlegget ha utstyr for å fange CO2 på ny og sende den tilbake til reservoaret, og det gir store ekstra kostnader.