Monitoring and Control of Networks for CCS

Karbonfangst og -lagring (CCS) er ansett som en lovende teknologi og et nødvendig bidrag til å oppfylle klimamålene. I nær fremtid vil CCS-verdikjeden bestå av ulike CO2-kilder med store variasjoner i egenskaper som strømningshastighet, driftsforhold og mengden urenheter i CO2 blandingen. Dette fremtidsbildet utfordrer transportvirksomheten og kan hindre en jevn flyt av CO2 til lagringsplassen. MACON CCS vil tilrettelegge for at CCS skal bli en utbredt teknologi og et effektivt klimapolitisk instrument ved å løse utfordringer innenfor overvåking og kontroll av kommende CO2-transportnettverk. Prosjektet jobber målrettet med å tette kritiske kunnskapshull for utviklingen av effektive og robuste prediksjonsmodeller for strømning, og utreder sensorteknologi for sanntidsovervåkning av CCS-strømmer. De vitenskapelige resultatene fra MACON CCS har som mål å bidra til å muliggjøre storskala bruk av CCS fra industrielle utslippskilder, samt styrke den langsiktige forretningsmodellen for det norske storskalaprosjektet for CO2-transport og lagringsinfrastruktur (Northern Lights). For å realisere potensialet, har MACON CCS samlet viktige industri- og forskningsaktører i et konsortium av partnere med lang erfaring innenfor kvalitet i innovasjon og forskning. Prosjektet koordineres av SINTEF Energi, som sammen med NTNU utfører kjernen i forskningsaktivitetene og utdanner én doktorgradsstipendiat. Industripartneren TechnipFMC har utdannet én mastergradsstudent innenfor termodynamikk og strømningsmodeller for CO2 flow assurance. De andre Industripartnerne, Roxar, KROHNE og Norsk Elektro Optikk bidrar med kunnskap og utstyr for blant annet sensorer, målere og systemer for overvåking og kontroll.

MACON CCS will be an enabler for large-scale deployment of CCS from industrial sources and the Northern Lights long-term business case by addressing selected and internationally recognized barriers in monitoring and control of diverse industrial CCS transport networks. Such networks, with CO2 sources like e.g., gas reforming for hydrogen and bio-energy processes, will have large local and temporal variations in flow rates, conditions, and impurity content, with distinctively different flow assurance challenges than in natural gas transport. Some species that originates from industrial sources, like H2, NOx, sulfuric components, water, ammonia, and amines may even in small concentrations have a large impact on the phase behaviour of CO2-rich fluids. The formation of a second phase could have consequences such as plugging, reduced lifetime of rotating machinery, and inaccurate metering. In addition, a minority phase will typically be enriched in the impurity, which could be toxic, corrosive and/or flammable. MACON CCS will close gaps in thermodynamic data for such species and develop efficient and robust thermodynamic models. Further, sensor technology needed for monitoring such networks in terms of flow rates, phase state, and composition will be evaluated. The thermodynamic models and acquired knowledge on sensors will be used to develop a metering and allocation philosophy for intelligent monitoring and control systems. Flow assurance and operability issues in CO2 networks will be investigated. A predictive module for dedicated control, leak detection and mass balance will be developed. MACON CCS will be coordinated by SINTEF Energy Research which will contribute in most project tasks. TechnipFMC will contribute with their know-how and systems for monitoring and control. Roxar and KROHNE will provide sensors, meters, and expertise on flow monitoring. Norsk Elektro Optikk will contribute industrial spectroscopy knowledge. NTNU will educate PhD and MSc candidates.