Innen 2030 må vi utvikle et system av fullskala, fleksible og kostnadseffektive logistikk-kjeder som gjør det mulig å samle, transportere, injisere og trygt lagre flere titalls millioner tonn CO2 hvert år. Dette kommer til å omfatte CO2 fra mange kilder rundt Nordsjøen, med varierende renhet. Ett konsept som muligens kan spare store kostnader er å transportere CO2-en med skip for utaskjærs lossing og direkte injeksjon i berggrunnen under havbunnen. I CO2FFER vil vi utføre grunnleggende forskning for å understøtte optimalisering og utvikling av slike konsepter.
Det flerfaglige prosjektlaget består av eksperter fra SINTEF Energi, SINTEF Industri og NTNU. Ny kunnskap vil skaffes gjennom både eksperimenter og modellering som omfatter tre laboratorieoppsett tilknyttet de europeiske CCS-laboratoriene ECCSEL, samt avanserte numeriske multi-fysikk-modeller. CO2FFER er et kompetanseprosjekt som er tildelt for å utfylle arbeidet i det nylig avsluttede NCCS-senteret. Alle resultater vil bli publisert og nøkkelmodeller har åpen kildekode.
Det er ansatt en PhD-stipendiat ved Institutt for energi- og prosessteknikk ved NTNU innen temaet «Trykk- og temperaturdynamikk i transporttanker for CO2 i væskeform». Kandidaten blir med-veiledet av, og jobber sammen med forskere fra SINTEF. Det er allerede oppnådd interessante eksperimentelle resultater for trykkavlastning av en tank fylt med romtemperert eller kald (-53 °C) CO2. De eksperimentelle dataene blir nå analysert og vil publiseres senere. Kandidaten har blitt tildelt et utenlandsstipend og vil høsten 2025 ha et forskningsopphold ved University of Western Australia.
Det er tiltenkt at skip pumper CO2 direkte inn i en brønn for lagring, og da vil det kunne oppstå pauser i CO2-strømmen fra ett skip losser til neste. Siden CO2 transporteres mye kaldere enn det temperaturen er dypt nede i geologiske formasjoner, vil slik start og stopping av pumpinga føre til temperatursvingninger i alle de materialene som utgjør en brønn, inklusive stålrør og sement. Temperatursvingningene vil føre til utvidelse og sammentrekning av de forskjellige materialene. Dette kan i sin tur føre til at det oppstår sprekker og gliper mellom materialene, som utgjør en risiko for lekkasje. Vi har gjennomført mekaniske simuleringer for å kunne forutsi hvilke situasjoner som vil være fordelaktige for å unngå risiko for sprekker og lekkasjer. Disse resultatene har blitt presentert på en internasjonal konferanse.
By 2030, there is a need to develop a system of large-scale, flexible and cost-effective logistics chains enabling collection, transport, injection and safe storage several tens of millions of tonnes of CO2/year. This could be as part of Longship or separately, and it includes handling CO2 from a variety of sources around the North Sea, all with different qualities. A potential major cost-saving concept is to transport the CO2 by ship with direct offloading offshore, heating through exchange with seawater and injection into saline aquifers. CO2FFER will perform fundamental research to support the optimization and further development of the concepts, with focus on the following topics:
CO2 ship transport: CO2FFER will (i) Provide new thermodynamic analyses to reduce the need for costly purification and dehydration of CO2 prior to liquefaction. (ii) Clarify the extent and consequences of dry-ice formation in transport vessels and loading/offloading equipment to increase operability and safety at optimal transport conditions close to the CO2 triple point.
Direct injection from ship: CO2FFER will (i) Perform simulations and experiments on vertical CO2 flow, well integrity and injectivity to draw up a safe operational window for relatively cold-temperature injection into saline aquifers (recommend injection temperatures, injection rates, duration of injection pauses and possibly alternative materials/fluids for well construction). (ii) Define reservoir selection criteria that can maximize practical storage capacity and minimize containment integrity problems.
The multi-disciplinary project team consists of experts from SINTEF Energy Research, SINTEF Industry and NTNU. In addition, external collaboration with LBL in the USA is planned. New knowledge will be gained through a combined experimental and modelling effort involving three ECCSEL laboratory set-ups and advanced multi-physics numerical models. All results will be published, and key models are open source.
