Til hovedinnhold

GT-02 Trygg CO2-injeksjon

GT-02 Trygg CO2-injeksjon

Numerisk løsning av termodynamiske modeller for dynamisk rørsimulering

 Bildet illustrerer en injeksjonsbrønn, som injiserer CO2 i ett akvifer reservoar. For en celle i beregningsdomenet må man løse energi-tetthets-flash for å finne trykk (P), temperatur (T) og fasefordeling (n CO2(g) ,  n CO2(l) ,  n CO2(s)   ).
Bildet illustrerer en injeksjonsbrønn, som injiserer CO2 i ett akvifer reservoar. For en celle i beregningsdomenet må man løse energi-tetthets-flash for å finne trykk (P), temperatur (T) og fasefordeling (n CO2(g) , n CO2(l) , n CO2(s) ).

Motivasjon og relevans
Framtidens energisystem vil være basert på fornybare energikilder, men i flere tiår framover vil vi være avhengige av fossile kilder som gir utslipp av klimagassen CO2. CO2-fangst, -transport og -lagring (CCS) er den eneste teknologien som kan redusere CO2-utslipp fra fossile drivstoff og industriprosesser i betydelig grad og er en essensiell del av praktisk talt alle IPCC-scenarier der den globale oppvarmingen er under 2,3 °C. SINTEF bidrar til gjennomføringen av CCS gjennom bla. teknologiutvikling og bevisstgjøring av CCS i befolkningen. Denne sommerjobben vil gi et bidrag til teknologiutvikling for sikker CO2-injeksjon.

Bakgrunn
CO2 fanget fra for eksempel stål- og sementindustrien og den petrokjemiske industrien kan lagres trygt i undergrunnen. I Norge finnes de mest aktuelle reservoarene på kontinentalsokkelen, og består av porøs sandstein fylt med saltvann (akvifer). Dette er demonstrert ved at Equinor har pumpet inn 1 million tonn CO2 årlig i sandsteinen i Utsiraformasjonen siden 1996.

For å regne på CO2-transport i en injeksjonsbrønn og inn i sandsteins-reservoarer trenger man nøyaktige termodynamiske modeller som kan beskrive en blanding som er rik på CO2, men som også inneholder andre stoffer. Dette er såkalte tilstandsligninger som typisk beskriver Helmholtz fri energi som funksjon av temperatur, tetthet og sammensetning av fluidet. Et fluid kan videre dele seg i faser med forskjellig komposisjon, som beskrives av den samme tilstandsligningen.

Ved simulering av brønninjeksjon gjennom rør må man løse Euler ligningene i tid, dvs. partielle differensialligninger for bevaring av masse, energi og bevegelsesmengde. Dette gjør vi i dag med endelig-volum-metoden. Etter hvert tidsskritt vil masse, energi og tetthet være kjent for hver beregningscelle i domenet. Gitt en generell tilstandsligning trenger man å finne temperatur, trykk og fasefordeling i cellen. Dette kalles for en flash-beregning, og vil i dette tilfellet være en maksimering av entropien.

For sandsteins-reservoarer vil man formulere andre bevaringsligninger, som krever andre flash-beregninger.

Ved avdeling Gassteknologi har vi utviklet et termodynamisk rammeverk for numerisk løsning av slike flash-problemer over mange år. Sommerjobben vil bestå i å utvide funksjonaliteten av rammeverket for å bidra til å løse energi-tetthets-flash.

Veiledningen vil tilpasses kandidatens fagbakgrunn. Søkere som er interessert i prosjekt- og hovedoppgave i forlengelsen av sommerjobben blir prioritert.

Oppgaven består i å

  • Sette seg inn i problemstillingen, teori og eksisterende kode-rammeverk.
  • Implementere og teste numeriske algoritmer for å minimere termodynamiske potensial i samarbeid med SINTEF-forskere. Dette vil i praksis si global minimering av ikke lineære system med lineære og ikke-lineære likhetsbegrensninger.
  • Skrive en rapport.
  • Holde en kort presentasjon av resultatene.

For mer informasjon, se f.eks.

Forutsetninger

  • Interesse for fysikk og matematikk.
  • Interesse for numeriske metoder.
  • Interesse for programmering.

Medveileder  Hans Langva Skarsvåg


 

Slik søker du

Søknad sendes til: 
EN-sommerjobb2019@sintef.no

Vi trenger søknadstekst, CV og karakterutskrifter samlet i ett pdf-dokument. Hos SINTEF Energi kan du søke på opptil 3 energisommerjobber. Om du søker på flere jobber sender du en samlet søknad.

I tittel-/subjectfeltet skriver du navnet ditt og jobbnummeret på de sommerjobbene du søker på. Søker du på flere ber vi deg skrive jobbnumrene i prioritert rekkefølge (f.eks GT-01, TE-04 ...)

Søknadsfrist er 1. mars, aktuelle kandidater vil bli kontaktet fortløpende. Vi oppfordrer deg derfor til å søke tidlig.