Til hovedinnhold

Tekst: Albert H. Collett

Bakgrunnen for EUs vedtak var nakne fakta: Olje, gass og kull vil være de dominerende kildene for strømproduksjon i Europa i lang tid framover. Det betyr at noe må gjøres med produksjonsmetodene hvis en skal ha det minste håp om å nå Kyoto-målene. Og det haster. EU hadde alt satt som mål at minst ti store demonstrasjonsanlegg skulle være i drift innen 2015.

Unionen sto også overfor en teknologisk utfordring fra USA, som hadde startet sitt eget program, FutureGen, med samme mål. EUs svar ble HYPOGEN. SINTEF Energi tok utfordringen, og fikk prosjektoppdraget. Barnets navn ble DYNAMIS. Prosjektet kom i gang i 2006, med 32 partnere fra 12 land.

Mange veier til Rom
Det fins mange måter å fange CO2 på. Med prosjektkoordinator Nils Røkke og kvalitetssjef Einar Jordanger i spissen har DYNAMIS konsentrert seg om to: Gassifisering av kull og reformering av naturgass.

Gassifisering er en prosess som omformer kull til en såkalt syntesegass. Fra denne gassen kan en hente ut CO2 før forbrenning. Denne metoden skiller seg fra regjeringens famøse månelanding på Mongstad, som tar sikte på å rense eksosgassen – etter at brenselet er omformet til varme i en dampkjel eller gassturbin.

Reformering av naturgass ofrer litt av gassen for å produsere nok varme i en reaktor til å splitte den i fraksjoner som gjør det mulig å produsere blant annet hydrogen.

Fullt mulig å få til
De viktigste konklusjonene fra DYNAMIS-prosjektet er:

  • Det er både teknologisk og økonomisk mulig å produsere strøm og hydrogen fra kull og naturgass kombinert med fjerning av CO2.
  • Det er behov for mer effektive gassifiseringsprosesser ved CO2-fangst før brenning. (Her trengs pionerarbeid).
  • Det kan være behov for nye standarder både for renhetsgraden av CO2 og hydrogen. (Riktig balanse er avgjørende for kostnadsnivået.)
  • Nye injeksjonsmetoder gjør det mulig å unngå økt trykk fra CO2 som blir injisert i dype, vannførende sjikt under havbunnen.

Helt rent er veldig dyrt
Seniorforsker Jens Hetland er en av dem som har brukt mye tid på DYNAMIS. Han forklarer punktet om balanse:

- Det handler om hvor strenge krav man skal stille til renhet. Eksempelvis vil urenheter i hydrogengassen kunne påvirke yteevnen og levetiden til brenselcellene i en hydrogendrevet bil. Dette må veies opp mot kostnadene ved (nær) 100 prosent renhet. Eksperimentelt arbeid som ble gjennomført i DYNAMIS-prosjektet viser at en grovere spesifikasjon av urenheter kan tolereres uten at dette får betydning for brenselcellenes funksjon, ytelse og levetid. Dette er grunnleggende erfaringer som vil få betydning for nye transportsystemer hvor en ser for seg hydrogen som drivstoff, simpelthen fordi produksjonskostnadene vil bli lavere.

Det samme gjelder CO2. Ettersom CO2 og vann danner korrosive forbindelser, er det viktig å vite hvor mye CO2-gassen må tørkes før den komprimeres. Likeledes må en ha kunnskap om konsekvensene av at andre gasser enn CO2 kommer seg gjennom fangstprosessen – om enn i små mengder. Dette har vært gjenstand for grundige studier i DYNAMIS.

Et tredje forhold er graden av fjerning av CO2 fra et anlegg: 100 prosent fjerning vil bli uhyggelig dyrt. DYNAMIS har basert seg på 90 prosent i samsvar med EUs målsetning.

Prisbelønt
På tampen av arbeidet med DYNAMIS kom en meget hyggelig nyhet: The Carbon Sequestration Leadership Forum, en internasjonal sammenslutning på ministernivå for å fremme CO2-fangst, hadde besluttet å tildele DYNAMIS sin “Recognition Award”. Prisen ble delt ut av olje- og energiminister Terje Riis-Johansen under en ministersamling for CSLF i London. Administrerende direktør Sverre Aam i SINTEF Energi tok imot.

Kina i førersetet
Et halvår etter at HYPOGEN kom i gang, innledet EU samarbeid med Kina om noenlunde samme mål. Kineserne hadde i 2004 startet utredningen av søsterprogrammet GreenGen, og arbeider etter hvert tett med SINTEF Energi. Det har gitt Jens Hetland flere turer til Beijing, Hangzhou og Xian:

- Kineserne er fulle av lovord om arbeidet vårt innenfor avansert, matematisk modellering. De sier rett ut at vi har kommet lengst i å forstå fundamentale, fysiske prosesser. Samtidig mener de selv at de er flinkest til å eksperimentere. I øyeblikket har de fire testpiloter i drift – riktig nok basert på eksosgassrensing, og flere demonstrasjonsanlegg er under bygging. Det første gassifiseringsanlegget, uten full CO2-rensing, skal stå ferdig allerede neste år. Det vil ha en generatorkapasitet på rundt 250 MW – hovedsakelig basert på kinesisk teknologi. Det neste, med full rensing, planlegges driftsklart i 2016 med kapasitet på 400 MW.

Det betyr i praksis at Kina har inntatt førersetet på vegen mot CO2-fri produksjon av strøm og hydrogen fra kull og gass.

- Mongstad for dyrt
Kostnader er naturlig nok et svært sentralt tema både for bygging av demonstrasjonsanlegg og for drift den dagen teknologien er på plass.

- Kineserne hevder selv at deres største testanlegg som ble satt i drift i desember 2009, har kostet 130 millioner RMB (dvs. rundt 125 millioner norske kroner) å bygge. På årsbasis renser dette anlegget 120 tusen tonn CO2 fra en del av eksosgassen fra et nytt kullkraftverk i Shanghai. Medregnet i kinesernes kostnad er oppgradering av CO2-gassen til næringsmiddelkvalitet, og videre komprimering for lagring i tank i flytende fase.

Testsenteret på Mongstad blir til sammenligning 45 ganger dyrere selv om kapasiteten er noe mindre (100 tusen tonn). Grunnen er i vesentlig grad at det norske testsenteret bygges innenfor et eksisterende oljeraffineri. Dermed stilles det vesentlig strengere krav til sikkerhet enn tilfellet er ved et kullkraftverk. Samtidig er en på Mongstad bundet av plassmangel. Dette medfører lange og kostbare stålstrukturer - godt hevet over bakkenivå - for å lede avgassen til prosessen som fjerner CO2. Men vel så viktig er det at jeg tror metoden Mongstad benytter blir alt for dyr til å kunne gjennomføres i Kina og andre lavkostland, sier Jens Hetland. Med dagens teknologi må en nemlig bruke typisk 25-30 prosent mer brensel for å fjerne CO2 fra et kraftverk. Derfor er det viktig å utvikle nye prosesser som er rimeligere og mer effektive.

Ennå er det alt for tidlig å si hvilke metoder som kommer til å vinne. Hittil ukjente metoder kan komme på banen. Det som er helt sikkert, er at arbeidet for å få til CO2-fri elektrisitetsproduksjon kommer til å fortsette å bli viet svært stor oppmerksomhet i årene som kommer, og at SINTEF Energi vil være en sentral aktør.

Kontakt:
Jens Hetland

 

Seniorforsker Jens Hetland er en av dem som har jobbet med DYNAMIS-prosjektet.
Eksperimentelt arbeid gjennomført i prosjektet har gitt grunnleggende erfaringer som vil få betydning for nye transportsystemer hvor en ser for seg hydrogen som drivstoff. Hensikten er å få ned produksjonskostnadene og begrense miljøbelastningen.
Foto: Albert H. Collett

DECARBit er neste skritt

Suksessen med DYNAMIS veide sannsynligvis tungt da SINTEF Energiforskning fikk ansvaret for EUs nye steg mot CO2-frihet, DECARBit.

Da EU-kommisjonen lyste ut et nytt prosjekt i kjølvannet av DYNAMIS, var SINTEF raskt på banen og sikret seg koordineringsansvaret.

DECARBit har tolv partnere fra ti land. Målet denne gangen er å gå dypere inn i renseteknologien før forbrenning. Mens DYNAMIS hadde sterkt fokus på behovet for å få demonstrasjonsanlegg raskt opp å stå, har DECARBit et lengre utviklingsperspektiv.

Prosjektet går så å si et skritt innover i prosessene, og ser på basisteknologien. Det vil blant annet innebære jakt på bedre membraner og nye solventer for å gjøre CO2-rensing enda mer økonomisk og praktisk gjennomførbar.