Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

Just Hydrogen: Energy-efficient and flexible CO2 capture and separation from hydrogen production with ultra-low emissions

Alternativ tittel: Just Hydrogen: Energieffektiv og fleksibel CO2-fangst og separasjon fra hydrogenproduksjon med ultra-lave utslipp

Tildelt: kr 9,1 mill.

Prosjektleder:

Prosjektnummer:

314635

Prosjektperiode:

2020 - 2023

Midlene er mottatt fra:

I Just Hydrogen-prosjektet har Aker Carbon Capture og SINTEF Energi utviklet en kryogen løsning for blått hydrogen, fra en naturgassreformert hydrogenproduksjon. Just Hydrogen (JH) konseptet er forventet å være både en fleksibel og effektiv metode for fangst av CO2, uten bruk av solventer. Bruk av rent hydrogen kan bidra til å avkarbonisere energisektorer som transport, husholdninger, kraftproduksjon og industrier og er ansett som en av nøkkelteknologiene for å nå målene for klimagassreduksjon. For Norge som gasseksportør kan produksjon av rent hydrogen fra naturgass med CO2-fangst og -lagring bli landets mest betydningsfulle bidrag til et grønt skifte og et internasjonalt lavutslippssamfunn. Nasjonalt kan rent hydrogen øke den industrielle konkurransekraften gjennom forsyning av lavutslippsløsninger. Hvordan ser ett fullskala prosessanlegg for blått hydrogen ut? De blå hydrogenprosjektene som er annonsert så langt er stort sett svært store, typisk med en kapasitet på over 200.000 Nm3/t. Det forventes at den første bølgen av prosjekter i stor grad er definert av oksygentilført autotermisk reformeringsteknologi (ATR) som har behov for store investeringer i oksygenseparasjon for å oppnå akseptabel økonomisk effektivitet. For mindre hydrogen anlegg med en kapasitet på 5.000–100.000 Nm3/t kan elektrisk oppvarmet reformering være et bra utgangspunkt for blå hydrogenproduksjon. Just Hydrogen-teknologien omfatter en nyskapende kryogen prosess for CO2-separasjon. Det er forventet at man kan levere flytende CO2 fra hydrogenproduksjon til skipsfrakt ved alle relevante trykk- og temperaturnivåer. I tillegg kan det designes for å levere trykksatt CO2 for rørtransport. IPN Just Hydrogen-prosjektet har gjort det mulig å modne Just Hydrogen-konseptet ved hjelp av testing i SINTEF Energis Cold Carbon Capture-pilotanlegg og gjennom utvikling av planer for et demonstrasjonsanlegg. Mulighetsstudien gav, på et høyt nivå, svar på gjennomførbarheten av Just Hydrogen-konseptet som en solvent-fri, fleksibel og effektiv metode for å fange CO2 fra naturgassbaserte hydrogenproduksjonsanlegg. Studien identifiserte at hver for seg er alle komponenter i fangstdelen anerkjent og utprøvd. TRL-utfordringen vil ligge i å få hver enkelt utstyrskomponent til å fungere sammen som prosjektert. Mulighetsstudien gjaldt for et tenkt industrielt storskala hydrogenanlegg på 230.000 Nm3/h (500 tonn/dag), integrert med et karbonfangstanlegg som ville fange 1,5 MtCO2 per år. Siden dette var en studie uten oppdragsgiver og derfor ingen spesifikk geografisk plassering, ble det gitt en illustrasjon av hvordan hydrogenproduksjonsanlegget ville passe inn på et norsk industriområde lokalisert på vestkysten av Norge. Fordeler med Just Hydrogen-teknologien: • Bygget på velkjent utstyr i en ny konfigurasjon • CO2 kan eksporteres direkte til skip eller rørledning, enten superkritisk eller i kjølt væskeform • Høytrykks restgasstrøm til resirkulering og gjenvinning i prosessen (positivt bidrag til kostnaden) • Høy renhet på CO2 produktet – Tilfredsstiller Northern Lights strikte spesifikasjon til lagring For å kunne foreta en sammenligning mellom JH-teknologien og konkurrerende teknologi, ble det utarbeidet et referanseprosjekt for et aminbasert pre-combustion karbonfangstanlegg. Det ble laget et grovt estimat av kostnad og ytelse for Referanseprosjektet. Man anså at Referanseprosjektet ville kunne oppnå en global CO2-fangstgrad på 95 % ved produksjon av veldig rent hydrogen. Arbeidet viste også at under visse forutsetninger vil Just Hydrogen-prosessen være å foretrekke fremfor konkurrerende teknologier. SINTEF Energi gjennomførte totalt åtte forskjellige eksperimenter med tilhørende simuleringer i Cold Carbon Capture-piloten. De tilhørende simuleringene ble hovedsakelig utført i Aspen HYSYS, mens enkelte beregninger av termofysiske egenskaper ble beregnet med ulike verktøy for å sammenligne resultatene oppnådd med forskjellige tilstandsligninger. Samlet sett viser de eksperimentelle resultatene at teknologiytelsen er i tråd med forventningene. Det er en relativt god overensstemmelse mellom eksperimentene og simuleringene med noen ikke-kritiske avvik. Prosessen er påvist å være stabil og sikker, driftsmessig så vel som HMS-messig, og en svært høy renhet av det endelige CO2-produktet er oppnåelig. Gjennom de vellykkede testene i Cold Carbon Capture-piloten i SINTEF Energis lokaler på Gløshaugen, anser prosjektet at teknologien er kvalifisert til TRL 5. Patenter som ble utarbeidet i IPN Just Hydrogen: • Method for production of H2 with high carbon capture ratio and efficiency – SINTEF Energi • Just Hydrogen – ACC + SINTEF Energi

Aker Carbon Capture ser på muligheten for å kommersialisere Just Hydrogen konseptet og inkludere teknologien i selskapets eksisterende CCUS-løsninger. IPN-prosjektet har bidratt til å gi bedre kunnskap om teknologien som vil styrke ACCs markedsposisjon. Dersom kommersialiseringen lykkes, vil JH kunne gi ACC nye inntekter samt et nytt ben å stå på. Muligheter • Just Hydrogen teknologien er en ny mulighet i det fremvoksende hydrogenmarkedet • Tett samarbeid med hydrogenleverandør(er) for å selge en kombinert løsning ved produksjon av blått hydrogen • Støtte nasjonal kompetansebygging og sikre sysselsetting • Verdiskapning fra norske ressurser for et internasjonalt rent energimarked For SINTEF har prosjektresultatene bidratt til en dypere forståelse av CO2-separasjon og flytendegjøring fra flerkomponentgassblandinger samt forbedret både den eksperimentelle og teoretiske kompetansen.

The Just Hydrogen concept for energy-efficient CO2 capture and separation from hydrogen production with ultra-low emissions is a result of several years of research effort at SINTEF Energy Research. Aker Carbon Capture’s objective is to verify the technology, fast track demonstration of the concept in an industrial scale pilot facility and lay the foundation for future full-scale implementation. Just Hydrogen has a technological and strategic fit with Equinor’s planned Northern Lights project for full-scale CO2 transport and storage in the North Sea and the HyDemo project for production, liquefaction and distribution of hydrogen. Clean hydrogen utilization has been identified as one of the key measures required to reach the climate targets through deep decarbonization of several sectors such as transportation, residential, power and industry. For Norway as a major natural gas exporter, production of clean hydrogen from natural gas in combination with CO2 capture and storage, could be the country’s most significant contribution to the green transition and a climate-neutral global society. The primary objective is to develop the Just Hydrogen process for optimal fit with the Northern Lights and to prepare for further increase in Technology Readiness Level from lab-scale to large-scale pilot, fit for industrial site testing. Key research challenges include (1) experimental testing of PSA-derived tail-gas compositions to verify CO2 separation yield and product purity against simulated results based on experimental equilibrium phase measurements; (2) optimization of process schemes and design of an industry-scale unit subject to a weighted set of central KPIs such as global carbon capture ratio, overall efficiency, CO2 dispatch conditions, and design flexibility to switch to other CO2 conditions due to changes in transport infrastructure.

Budsjettformål:

ENERGIX-Stort program energi