Energy Generating Carbon Capture, EGCC

Bakgrunn
Det er dyrt og tungvint å fange CO₂ i de fleste sammenhenger. Samtidig er CO₂-fangst svært energikrevende og energitilgang samt kostnad blir således en begrensende faktor i ellers gode prosjekter. EGCCs hensikt var å starte arbeidet med å utvikle en billigere og enklere måte å fange CO₂ på samtidig som man genererer energi.

EGCC-prosjektet ble startet i 2020 som en prosjektsøknad til Gassnova. I februar 2022 startet prosjektet. Bakgrunnen for prosjektideen var at teamet så en mulighet for å redusere og unngå klimagassutslipp fra skip. Syngas fra industriell aktivitet ble også sett på som en potensiell mulighet, da karbonfangst ikke bare er veldig dyrt per tonn, men krever store mengder energi.

Tanken med prosjektet var å teoretisk verifisere om det ville være mulig å ha en positiv energiproduksjon og samtidig fange opptil 100% av CO₂.

Målet til prosjektet
Målsetningen med dette prosjektet var å komme til en forståelse av hvorvidt det var mulig å bruke en gassmotor med forskjellige drivstoff (syngass, NG eller LNG) samtidig med at man kjører motoren i en optimalisert atmosfære med så høyt innhold av CO₂ som mulig og bruker tilgjengelig kulde til å separere, fange og flytendegjøre CO₂.

Aktiviteter
Prosjektet ble i all hovedsak utført under COVID-19, så mesteparten av aktivitetene ble utført i form av møter online. Vi fikk dog til en workshop hos Sintef i Trondheim der alle partnere var tilstede. Vi har utført simuleringer av hvordan en gassmotor fra Bergen Engines ville fungere med forskjellige blandinger av oksygen og CO₂ og hvordan motoren vil virke hvis vi benytter CO som forbrenningsgass.

Resultater
Hovedmålet med prosjektet var å utvikle planen for et karbonfangstsystem som genererer karbonnøytral energi ved hjelp av industriell syntesegass (CO) eller LNG/NG.

For å oppfylle dette målet ble det planlagt to hovedaktiviteter:

For det første å skape grunnlag og grenser for prosjektet i et designgrunnlag og konseptene som skal vurderes ved å vurdere de forskjellige varmeintegrasjonskonseptene.

For det andre, definere grensegrensene i form av I/F-ratio, oksygenkonsentrasjon i ladningen og overflødig oksygenforhold for å tilpasse en ICE-motor til kontrollert atmosfæremodus ved hjelp av en modell av en LNG ICE-motor. Vi brukte Bergen Engines som modell, som representerer den typiske motoren som jobber etter lean-konseptet, samme som Jenbacher, som er den motoren Eramet foretrekker. Vi ønsket å validere motorene i konvensjonell luftmodus (numerisk modell), og en rapport om ytelsen til en CA ICE-motor, og til slutt et forslag om veien videre for realisering av en eksperimentell pilot.

For det tredje, produsere en forretningsoversikt for konseptet.

Samlet sett har prosjektet til en viss grad validert hypotesen som ble satt opp i begynnelsen av prosjektet, men noen områder må fortsatt undersøkes nærmere. Det gjenstår fortsatt arbeid for å forstå fullt ut hvordan motoreffektiviteten kan opprettholdes uten å være i konvensjonell luftmodus, men i en optimalisert CO₂/O2-blanding, og hvordan temperaturene kan kontrolleres for å unngå temperaturtopper og eksostemperaturer utover det motorene tåler.

EGCC trenger fortsatt mer forskning for å bli verifisert, og kommersialiseringsprosessen for prosjektet kan derfor ikke igangsettes på dette tidspunktet. Dette påvirker hva vi kan si om markedsmulighetene i virksomhetsoversikten. Vi ser fortsatt et stort potensial for et lite fotavtrykk karbonfangst, energigenererende system, spesielt nå med strammere forskrifter for både on- og off-shore aktiviteter med Fit For 55 og inkludering av skipsfart i ETS som kommer på plass.

Konsortiet hadde ambisiøse mål for prosjektet, og ressursbegrensninger har begrenset mengden forskning i dette første prosjektet.

Fremtidige planer
Prosjektet økte vår innsikt i hvordan dette kan gjøres, samt hvilke områder vi må se nærmere på. De største utfordringene ved å kjøre i en oxycombustion mode istedenfor med vanlig luft har vært forårsaket av forskjellen i egenvekt mellom nitrogen og CO₂. I oxycombustion modus senkes forbrenningshastigheten når nitrogenet erstattes med CO₂. Konsekvensen er at motorens effekt reduseres. Utfordringer har vært tenning, flammehastigheter, høyere motortemperatur mm.

Sintef anbefalte å kjøre en laboratorietest for å verifisere de resultater som framkom fra simuleringene. Denne testen vil kunne utføres på NTNUs motorlab. Deretter bør det følge opp med en pilottest. Dette kan foretas på TCM Mongstad eller på K-Lab på Kårstø.
Initiativtakerne arbeider videre innenfor to felter:
1) Direkte fangst og flytendegjøring av CO₂ på motorer som benytter syntesegass som drivstoff.
2) Større gasskraftverk som bruker naturgass eller LNG som drivstoffkilde. Dette arbeides det videre med sammen med Bergen Engines

Som beskrevet i Sintefs rapport, kan man finne en akseptabel løsning, uten vesentlige endringer på den motoren som var brukt som grunnlag for simuleringene. Det kreves, som nevnt ovenfor, verifisering av resultatene fra prosjektet gjennom videre laboratorietester og demonstrasjonsprosjekt.