Prosjektet ble gjennomført i SINTEF-regi i perioden 2020-24, og mottok 14,7 millioner kroner i støtte fra Forskningsrådet.

CleanExport. Illustrasjon: SINTEF

Bakgrunn

CleanExport ble utviklet i kjølvannet av Parisavtalen og et økende behov for avkarbonisering av det europeiske energisystemet. Prosjektet så på hvordan norsk eksport av ren energi vil utvikle seg i møte med redusert etterspørsel etter fossile brensler i Europa. Prosjektets hovedmål var å gi strategisk veiledning og investeringsstøtte for å styrke Norges posisjon som fremtidig leverandør på området.

Under arbeidets gang kom to uforutsette hendelser; Covid-19-pandemien og russisk invasjonen av Ukraina. Begge endret det europeiske energisystemet betydelig. Dette førte til store variasjoner i energietterspørsel, tilbud og pris. I tillegg ble det innført ny lovgivning i EU gjennom revisjon av «Renewable Energy Directive», «European Green Deal» og «REPowerEU».

Viktig betydning

Prosjektets fokus på optimaliseringsmodeller for energisystemer gir både industrien og forskningspartnere oversikt over eksisterende modeller og deres fordeler, ny versjon av en sektorkoblet europeisk elektrisitetsmodell (EMPIRE), samt en ny fleksibel energisystemmodelleringsramme (EMX). Den kan tilpasses spesifikke behov i individuelle analyser. EMX er åpent tilgjengelig for alle på GitHub.

Fordelen med EMX ligger i å gi brukeren stor grad av fleksibilitet i utformingen av en spesifikk modellinstans. Eksempler kan være hvilke kostnadsbeskrivelser som brukes for en teknologi i hver region, hvordan effektiviteten modelleres, eller hvilke teknologier som er tilgjengelige i de enkelte regionene.

– Studiene i prosjektet ga både industripartnere og beslutningstakere kunnskap om hvordan Norge kan forbli en energieksportnasjon i fremtiden. Det er viktig for å forstå hvordan norsk energieksportinfrastruktur påvirkes av eksterne omstendigheter. Dette gir ny innsikt i de enkelte energieksportalternativene, sier Aage Stangeland i Forskningsrådet.

Ny innsikt

Nøkkelfokus i prosjektet var utviklingen av et optimaliseringsrammeverk for energisystemmodeller. Fremtidige energisystemscenarier ble simulert, som ga denne innsikten:

• Norge kan opprettholde og videreutvikle rollen som en energieksportnasjon i et avkarbonisert europeisk energisystem

• Investeringer i fornybar kraftproduksjon er avgjørende for fremtidig eksport av ren energi – uavhengig av om energien eksporteres som hydrogen, ammoniakk eller elektrisitet

• Utsiktene for fremtidig norsk hydrogeneksport indikerer hydrogenproduksjon fra naturgassreforming med CCS i den innledende fasen. Senere med potensiale for hydrogen fra elektrolyse. Den initiale dominansen av naturgass skyldes mangel på tilgjengelig kraft de kommende årene
• Utviklingen av EnergyModelsX (EMX) – en modulær, flerenergimodelleringsramme. I tillegg kom store forbedringer av den eksisterende kraftsystemmodellen EMPIRE.

CleanExport-prosjektet hadde også delmål:

• Integrasjon og harmonisering av verktøy for utvidelsesplanlegging av energisystemet, for å muliggjøre teknisk-økonomisk kvantitativ analyse

• Studie av komplementaritet og synergier mellom fornybare kilder, naturgass, hydrogen, ammoniakk og CCS – innen enenergisystemkontekst

• Etablering av høykvalitetsdata og definering av de mest relevante casestudiene

• Studere hvordan storskala norsk hydrogenproduksjon for energieksport kan utløse et innenlandsk hydrogenmarked

• Utdanning av en PhD-student og en postdoktor innen temaer relatert til matematiske optimaliseringsmodeller for integrerte naturgass- og kraftmarkeder,
  og driftsfleksibilitet for lavkarbon energisystemer

Formidling

CleanExport-prosjektet har resultert i flere publiserte artikler, og utkast til nye. I løpet av prosjektperioden er resultatene presentert for industripartnerne under halvårlige seminarer.
I tillegg er CleanExport-resultatene presentert på flere konferanser og brukt som bakgrunn i kronikker.

– En viktig arv fra CleanExport-prosjektet er relatert til EMX-modelleringsrammeverket og modifikasjonene til EMPIRE-modellen. EMX ble presentert gjennom JuliaCon 2023 og to åpne webinarer. Dette anvendes i flere påfølgende EU-prosjekter, NFR-prosjekter og FME InterPlay. Videre er SINTEF i kontakt med flere industripartnere for å tilrettelegge integreringen av EMX i deres organisasjoner, sier prosjektleder Julian Straus i SINTEF.

CleanExport arrangerte et seminar med tittelen «Clean Energy Export from Norway» i Oslo. Dit kom 35 deltakere fra forskning, industri og NGOs. Seminaret formidlet kunnskap fra prosjektet langt utover selve prosjektgruppen og de deltakende partnerne. Resultatene fra CleanExport-prosjektet kombineres også med resultater fra flere ulike FME-prosjekter, alle ledet av SINTEF.

IEAGHG på besøk i Danmark

I den forbindelsen arrangerte INNO-CCUS et seminar dagen før for å vise frem Danmarks fremgang med CCS-distribusjon. Seminaret beskrev motivasjonen bak Danmarks ambisjoner og landets fremgang til dags dato med å implementere CCS.

Vårmøtet ble avsluttet med besøk til bl.a. Amager Ressourcecenter (ARC) som er Københavns største CO₂-utslippskilde. Det er et avfallsforbrenningsanlegg midt i byen, med en vakker skibakke på toppen av bygningen (Amager Bakke).

ARC tester for tiden CO₂-fangst med et demonstrasjonsprosjekt kalt Net Zero, der formålet med demonstrasjonsanlegget er:

1. Å få en bedre forståelse av teknologien for å kunne bygge et best mulig fullskalaanlegg.

2. Å redusere energibehovet ytterligere utover det som ble oppnådd i pilotanlegget.

3. Å simulere tilkoblingen til fjernvarmenettet og maksimere utnyttelsen av varmen som genereres.

GHGT-17

En viktig milepæl for IEAGHG i år er GHGT-17 konferansen som går av stabelen 20.-24. oktober 2024 i Calgary, Canada.

IEAGHG har nå fått ny branding og nettside og framkommer i et mer moderne design IEAGHG – Facilitating technology advancements, addressing barriers, and enabling deployment. Her finnes informasjon om arrangementer, studier og rapporter som gjennomføres og andre nyheter.

Rapporter publisert siden høsten 2023

Title	Contractor	Report number	Publication date
Components of CCS Infrastructure – Interim CO2 Holding Options	TNO	2023-04	27/11/2023
Classification of Total Storage Resources and Storage Coefficients	BGS	2023-05	20/12/2023
International Standards and Testing for Building Materials	Imperial College (ICON)	2023-06	20/12/2023
The Role of Indices in Assessing the Maturity of CCUS Technologies and their Readiness for Deployment	Foresight Transitions Ltd.	2024-01	29/02/2024
Clean Steel: An environmental and technoeconomic outlook	Element Energy	2024-02	05/03/2024
TEA of Small-Scale Carbon Capture for Industrial and Power Systems	Element Energy (w/ Uni. of Manchester)	2024-03	21/03/2024

Tekniske studier som snart vil bli publisert

Title	Contractor	Proposal number	Expected publication date
Evolution of Conformance and Containment Risk	BGS	59-12	May 2024
Air quality implications of CO2 capture deployment in industry (was: ‘Co-benefits of CCS Deployment in Industry’)	Element Energy	60-02	May 2024
Compatibility of CCUS with Net Zero Power*	Wood Italiana Srl	59-02	July 2024
Comparative Analysis of Electrolytic Hydrogen Production Technologies with Low-Carbon (CCS-Abated) Hydrogen Production Pathways	Element Energy	62-04	Aug 2024

Studier som er under arbeid

Title	Contractor	Proposal number	Draft Report date
The Role of Low Emissions Dispatchable Power Generation in the Lowest Cost Net Zero System (was: ‘Multi-metric Analysis of Dispatchable Gas and Coal Power Plants with CCS in the Energy Storage Industry’)	Red Vector Ltd.	61-04	June 2024
Air Quality Implications of CO2 Capture Deployment in Industry (was: ‘Co-benefits of CCS Deployment in Industry’)	Element Energy	60-02	July 2023
Managing the Transition from Depleted O&G Field to CO2 Storage	TNO	62-06	Dec 2023
Seal Integrity Review	CO2CRC	62-09	Dec 2023
CCUS and Public Perception (Phase 1)	Curtin University	60-14	Feb 2024
Measuring, reporting and verification (MRV) for carbon dioxide removal (CDR) (was titled: Monitoring, reporting and verification (MRV) for greenhouse gas removals (GGRs))	Carbon Counts	61-12	March 2024
Reviewing the Environmental and Public Health Implications of CO2 Migration to the Surface or Shallow Subsurface (was titled: Consequences of CO2 Migration to the Surface or Shallow Subsurface)	CSIRO	61-07	March 2024
The Value of Direct Air Carbon Capture and Storage (DACCS)	Foresight Transitions	62-12	April 2024
A Critical Study on Waste to Low Carbon Abated Hydrogen with CCUS	NSW Decarbonizati on Innovation Hub	63-05	April 2024
Transport and Storage Cost Review	Xodus	63-07	July 2024
CO2 Transportation & Storage Availability – Expected Rates and Options for Improvements	TNO	63-08	August 2024
Modular Approaches to CO2 Capture and Transport Technologies	Costain	64-10	Oct 2024
Efficiency, Cost and Scale of Net Zero Energy Technologies for Electricity or Hydrogen Production (was: Exploring the Impact of the Global Deployment of Net Zero Energy Technologies)	ERM	64-07	Oct 2024
CO2 Fiscal Meetering	SINTEF	63-12	Nov 2024
Market Models for CCUS / CDR – A Global Screening	ERM	62-13	Nov 2024
Review of CO2 Storage in Mafic and Ultramafic Rocks: Risks and Monitoring	PNNL	63-09	Dec 2024

Det ble vedtatt å starte fem nye studier

Risk tolerance criteria: Determining which legacy wells require remediation

Financing models and policy support for regional CO2 transport infrastructure

Chain of custody system for shared transportation and storage infrastructure

Incorporating dispatchable users into CO2 networks

International Carbon Flows

CO₂LOS IV er et samarbeid mellom hovedpartnerne Brevik Engineering AS og SINTEF AS,
med et budsjett på 10,5 millioner kroner. CLIMIT bidrar med 37 prosent av finansieringen.
Brevik Engineering er prosjekteier og prosjektansvarlig, og samarbeider tett med SINTEF og de øvrige partnerne om å gjennomføre prosjektet.

Copyright: Brevik Engineering

Flere tidligere faser

Prosjektet bygger videre på erfaringer og resultater fra tidligere faser, CO₂LOS II og III. Her var fokuset å utvikle flere verktøy for å redusere kostnadene ved CO₂-transport, og å undersøke ulike aspekter som flytendegjøring, mellomlagring og terminaler. I CO₂LOS IV benyttes denne kunnskapen til å teste realistiske tilfeller, både i Europa og Asia. Prosjektet studerer både hvordan CO₂ kan transporteres mellom havner, og hvordan CO₂ kan transporteres fra innlandsområder til havner og videre til lagringssteder.

– CO₂LOS-prosjektene startet i 2018 som et samarbeid mellom Brevik Engineering og SINTEF, med finansiering fra CLIMIT. Vi fikk med oss flere store partnere som Equinor, TotalEnergies og Gassco. Utover i prosjektet har det vært økende interesse og store aktører som Mitsubishi Heavy Industry, Mitsubishi Cooperation, BP, Mitsui OSK, IMODCO/ SBM og Exxon Mobil er kommet med, sier Ragnhild Skagestad i SINTEF AS, prosjektleder for CO₂LOS-prosjektene.

Kostnadsestimeringsverktøyet «CO₂LOS Cost Tool»

«CO₂LOS Cost Tool» er utviklet for å estimere kostnader i hele logistikk-kjeden. Her kan ulike scenarier kjøres for å se hvordan endringer i volum, trykk eller transportmetode påvirker kostnadene fordelt på det enkelte segment – både når det gjelder rør og skipstransport. Verktøyet er utviklet i samarbeid med prosjektpartnerne, og eies av Brevik Engineering og
SINTEF AS.

Miljøpåvirkning og offentlig aksept

– Vi ser på utslipp i hver enkelt del av transportkjeden og estimerer hvordan våre endringer påvirker, for eksempel med hensyn til skipets drivlinje. Vi legger stor vekt på miljøvennlige løsninger. Dessuten er offentlig aksept en utfordring. Her er det viktig med god kommunikasjon og forståelse fra myndigheter og lokalbefolkningen – spesielt i prosjekter som involverer transport gjennom sårbare områder. En del av løsningen er å være åpne og transparente om planer og resultater, sier Ragnhild videre.

Tekniske utfordringer

Kjerneutfordringene i CO₂LOS IV har vært å optimalisere hele logistikk-kjeden for CO₂-transport. Dette inkluderer alt fra flytendegjøring og komprimering, til mellomlagring og terminaler. Prosjektet har undersøkt muligheten for å injisere CO₂ direkte i reservoarer offshore – noe som ikke er problemfritt, men som kan redusere kostnadene betydelig.

– Skipstransport av CO₂ er en svært fleksibel løsning, spesielt med tanke på fremskrittene innen autonomi og lavutslippsskip. Vi tror at dette blir en viktig del av fremtidens løsninger for CO₂-håndtering. Skipstransport kan være kostnadseffektivt og tilpasses ulike geografiske og logistiske behov. Det gjør denne løsning svært attraktiv, avslutter Ragnhild Skagestad i SINTEF AS.

Nøkkelfaktoren for suksess

Ernst Petter Axelsen i Gassnova er CLIMITs representant i CO₂LOS IV. Han mener at grunnlaget for den gode dynamikken i prosjektet er det sterke samarbeidet mellom de ulike partnerne. – Dette har gjort det mulig for prosjektet å dele kunnskap og erfaringer på en effektiv måte. Det har også vært avgjørende å ha god balanse mellom forskning og praktisk ingeniørarbeid,
noe som tilrettelegger for realistiske og anvendbare løsninger. Dette er noe av kjernen i CLIMITs målsettinger og noe vi vektlegger ved tildelingen av midler, sier Ernst Petter i Gassnova.

Etter planen skal CO₂LOS IV ferdigstilles medio 2025.  

KDC-IV arbeidet er ledet av Institutt for energiteknikk (IFE) på Kjeller.

Prosjektet skal bidra til å optimere sikkerhet og reduserte kostnader for CO₂-transport, og er støttet av CLIMIT med om lag 5,6 millioner kroner. Industripartnere er Shell, TotalEnergies, Equinor, Gassco, Vallourec, BP, Chevron, ExxonMobil, ArcelorMittal, Air Products, ENI, Saudi Aramco, Wintershall Dea, EBN, Fluxys og Gasunie.

Vann skaper korrosjon

Valget av materialer spiller en vesentlig rolle i de totale kostnadene ved CO₂-transportsystemer for karbonfangst og -lagring. Av kostnadshensyn er karbonstål det foretrukne materialet for lange rørledninger og for skipstransport. Imidlertid vil karbonstål korrodere i nærvær av vann eller vannholdige faser, som kan dannes ved at urenheter reagerer. Derfor er det avgjørende å kontrollere CO₂-sammensetningen og driften av systemet, for å unngå dannelse av vannholdige faser.

I dag finnes det en rekke spesifikasjoner og anbefalinger for type og konsentrasjon av urenheter som tillates i CO₂-strømmen. Tradisjonelt er disse grenseverdiene satt ut fra helse-, miljø- og sikkerhetsperspektiv, og ikke i like stor grad basert på materialintegritet. Årsaken er mangel på kunnskap. Kunnskapsmangelen har gjort det utfordrende å definere spesifikasjoner som sikrer trygg drift og langsiktig materialintegritet.

Kompetanse på Kjeller

Det er IFE på Kjeller utenfor Oslo som leder dette CLIMIT-finansierte prosjektet. Opprinnelig var IFEs fokus på atomkraftforskning. – Rundt 1980 ble det klart at kjernekraft for energiproduksjon ikke ville bli en stor sak i Norge. IFE måtte derfor utvide forskningsaktiviteten til flere felt.

I starten var olje og gass spesielt viktig. Etter hvert ble det også fokus på vind, sol, hydrogen og batteriteknologi – og CO₂-fangst og lagring, sier Gaute Svenningsen – prosjektleder ved IFE.

Aktivitetene i KDC-IV

Prosjektet innebærer omfattende forsøk med urenheter i CO₂, både med og uten korrosjonsprøver. Flere av forsøkene omfatter betingelser og urenheter som ikke tidligere har blitt testet. Forsøkene gjennomføres under betingelser for både skipstransport (lav temperatur og moderate trykk) og rørledningstransport av flytende CO₂ (omgivelsestemperatur og høye trykk). Ved slike betingelser vil CO₂ være flytende eller superkritisk.

Resultatene fra tidligere KDC-prosjekter har blitt brukt til å videreutvikle den termodynamiske modellen til OLI Systems, slik at den nå også kan brukes til å simulere reaksjoner i flytende og superkritisk CO₂. Resultatene fra KDC-IV vil bli sammenlignet med OLI-beregninger for å gi en god oversikt over modellens nøyaktighet. Denne kunnskapen er svært nyttig for operatører som skal bruke verktøyene i reelle prosjekter – ved utarbeidelse av designbasis eller i drift av fullskalaprosjekter.

– Vi må hele tiden finne nye metoder for å håndtere urenhetene. Hvis du fanger CO₂ fra ulike kilder, er det mange ulike komponenter som må hensyntas. Det er viktig å finne balanse mellom hvor mye man må rense og hvor mye urenheter man kan leve med. Hvis du har en uheldig kombinasjon av urenheter kan det skape reaksjonsprodukter som ikke er ønsket i anlegget – som syreutfellinger, partikler eller elementært svovel. Dette kan være korrosivt og gjøre stor skade, sier Gaute videre.

Funn i forskningen

Hos IFE er det fire forskere som jobber med KDC-IV og to som arbeider med brønn- og reservoarrelaterte problemstillinger for CO₂-injeksjon. IFE har en rekke prosjekter som pågår samtidig, og det er stor pågang fra eksterne aktører som ønsker data fra IFE innen CO₂-transport.

Arbeidet i KDC-IV viser så langt at mange kombinasjoner av urenheter i hovedsak er inerte, mens andre fører til kjemiske reaksjoner. Noen kombinasjoner resulterer i dannelse av en separat vannfase. Den inneholder høye konsentrasjoner av svovelsyre, salpetersyre og elementært svovel. Denne vannfasen er korrosiv for karbonstål.

– Vi har veldig gode teknikere og ingeniører her i IFE, og et meget kompetent verksted. Vi bestiller mest mulig av forskningsutstyret som komponenter utenfra, og setter dette sammen selv. Det er mer effektivt enn å bestille alt ferdig, sier Gaute.

Kompetent miljø

Ernst Petter Axelsen i Gassnova er CLIMITs representant for KDC-IV. – IFE er ledende på feltet, og har kanskje det eneste miljøet i verden som kan utføre slike forsøk på det nivået prosjektet krever. Alt er arbeidskrevende og innebærer dyrt utstyr, og forutsetter mange års laberfaring. Vi har derfor store forventinger til hva IFE får til frem til prosjektavslutningen i 2027.

Videre arbeid i KDC-IV

Prosjektet KDC-IV skal studere utfelling av separate syreholdige faser i flytende CO₂, med forskjellige kombinasjoner av urenheter. Sammensetningen av disse syreholdige fasene blir undersøkt. Hvordan dråper av slike faser oppfører seg i CO₂-rørledningen, studeres i en høytrykks strømningsloop. Forsøk skal også studere effekten av forskjellige urenheter i CO₂-transportert gassfase (lave trykk).

KDC-IV-prosjektet skal gi omfattende kunnskap om korrosjon og kjemiske reaksjoner i CO₂. Dette er essensielt for å fastsette spesifikasjoner for sikker transport av CO₂ – i rørledninger og på skip.

Et lavtrykks transportsystem er et alternativ til mellomtrykk, og er den foretrukne løsningen for de fleste prosjekter som håndterer lastvolumer større enn 20 000 m³.

Transportforhold

Under lavtrykksforhold blir flytende CO₂ transportert ved trykk og temperatur nærmere trippelpunktet, sammenlignet med dagens industripraksis. Det reduserte trykket og temperaturen tillater større lasttankdiameter, og drar også nytte av økt massetetthet – noe som fører til større lastekapasitet per skip, samtidig som de totale fraktkostnadene reduseres.

CETO-prosjektutvikling

Prosjektet «CO₂ Efficient Transport via Ocean» (CETO) ledet av DNV, er et samarbeid mellom Equinor Energy AS, Gassco, TotalEnergies, EP Norge AS og Shell Global Solutions International B.V. CLIMIT støttet CETO-prosjektet med over 8,2 millioner NOK, som utgjør 32 % av deres totale budsjett.

CETO-prosjektets formål

CO₂-transport med skip har blitt utført i flere tiår – men i begrenset omfang for bedrifter i mat-, rengjørings- og kjemisk industri. For tiden er det ingen operasjonell erfaring med lavtrykks skipsfart av CO₂, som er forbundet med høyere risiko sammenlignet med mellomtrykk. Slike risikoer minimeres med riktig design av prosessene i transportkjeden, sier Ernst Petter Axelsen i Gassnova.

CETO undersøker de grunnleggende aspektene ved en lavtrykks verdikjede – og har som mål å redusere usikkerhetene knyttet til design, konstruksjon og drift samt, forbedre løsninger for skipstransport av CO₂.

Prosjektfaser

Prosjektet var delt inn i en planleggingsfase og en gjennomføringsfase. I planleggingsfase (Q2 til Q4 2020), var målet å identifisere nye elementer, tekniske usikkerheter og etablere relevante kvalifikasjonsaktiviteter nødvendige for å håndtere risiko og usikkerhet.

I gjennomføringsfase (Q3 2021 til Q1 2024) inkluderte kvalifikasjonsaktivitetene:

• Konseptdesign av et landbasert kondisjonerings- og kondenseringsanlegg, og eksperimentell demonstrasjon av kondensering ved lavtrykk (i samarbeid med SINTEF industri)
• Utvikling av et egnet skipsdesign og lasthåndteringssystem for transport av 30 000 m³ CO₂
• Design av lastsikringssystemet og kvalifikasjon av materiale for å håndtere stor lastvekt, sikre konstruksjonen og drift ved designtemperatur
• Design, konstruksjon og idriftsettelse av en testrigg som ligner et lasthåndteringssystem. Dette for å undersøke overnasjonaliteten til et lavtrykks system, og sette en sikker ramme for operasjonene
• Benchmarking og validering av simuleringsverktøy for vurdering av lasthåndteringsoperasjoner i lavtrykksområdet.

• Eksperimentelle og modelleringsaktiviteter innen CO₂-termodynamikk for å redusere usikkerhet i digitale designverktøy.

Prosjektresultater så langt

– Resultatene fra kvalifikasjonsaktivitetene indikerer ingen tekniske hindringer for implementering av en lavtrykks CO₂-skipsfart verdikjede. Selv om det er tekniske elementer som krever oppfølging i den videre utviklingen, har CETO demonstrert gjennomførbarheten av et lavtrykks kondenseringsanlegg ved å utvikle et konseptdesign som oppfyller designspesifikasjonene. Konseptdesignet av skipet, lasttanken og lasthåndteringssystemet viser at en dedikert 30K lavtrykks LCO₂-frakter kan utvikles, i samsvar med gjeldende regler og forskrifter – sier Gabriele Notaro, prosjektleder i DNV.

Kampanjen på testriggen demonstrerte at lasthåndteringsoperasjoner kunne gjennomføres uten dannelse av tørris, ved damptrykk i området 6 til 9 barg. Til slutt ble nøyaktigheten og egnetheten til simuleringsverktøyene «benchmarket» med god overensstemmelse mot eksperimentelle tester. Disse aktivitetene ga verdifull erfaring og forståelse av de grunnleggende elementene i en lavtrykks verdikjede, og resultatene indikerer at lavtrykk er teknisk gjennomførbart.

CLIMITs bidrag

– CLIMIT har vært en viktig tilrettelegger, og gitt verdifulle råd om håndtering av prosjektet i ulike faser. Til tross for tekniske utfordringer, vil prosjektpartnerne bruke resultatene og kunnskapen i egne, interne beslutningsprosesser og spesifikke CCS-infrastrukturaktiviteter – konkluderer Gabriele Notaro i DNV.

Fremtidige planer

CETO-partnerne vurderer videre aktiviteter relatert til operasjoner under lavtrykksforhold, inkludert:

• Alternative materialer egnet for bruk ved lave temperaturer, med fokus på produksjons- og sveiseteknologi – for å identifisere en kostnadseffektiv løsning for relevante temperaturområder
• Evaluering av gjennomførbarhet, fordeler og tekniske barrierer ved bruk av re-kondensering på lavtrykks CO₂-skip under transport, og dermed redusere designtrykkmarginer for lasttanker
• Løsninger for forskjellige urenheter, inkludert syre produsert ved kjemiske reaksjoner under lavtrykksforhold
• Undersøkelse av kjemiske reaksjoner mellom urenheter under lavtrykksforhold, og mulig korrosjonseffekt
• Velge representativ CO₂-produktspesifikasjon for lavtrykksalternativet, som kan innebære å analysere balansen mellom å redusere nivåer av urenheter og redusere korrosivitet.

Publikasjoner etter CETO-prosjektet

Frem til nå har følgende publikasjoner blitt utgitt basert på prosjektets arbeid:

• Gabriele Notaro, Jed Belgaroui, Knut Maråk, Roe Tverrå, Steve Burthom, Erik Mathias Sørhaug “CETO: Technology Qualification of Low-Pressure CO₂ Ship Transport” 16th Greenhouse Gas Control Technologies Conference, Lyon 23-27 October 2022
• Michael Drescher, Adil Fahmi, Didier Jamois, Christophe Proust, Esteban Marques-Riquelme, Jed Belgaroui, Leyla Teberikler, Alexandre Laruelle. “Blowdown of CO₂ vessels at low and medium pressure conditions: Experiments and simulations” 0957-5820/© 2023 Institution of Chemical Engineers. Published by Elsevier Ltd.
• GHGT16 Proceedings, Poster presentation, “BLOWDOWN OF CO₂ VESSELS AT LOW AND MEDIUM PRESSURE CONDITIONS: EXPERIMENTS AND SIMULATIONS”; Michael Drescher, Adil Fahmi, Didier Jamois, Christophe Proust, Esteban Marques-Riquelme, Jed Belgaroui, Leyla Teberikler, Alexandre Laruelle. 16th Greenhouse Gas Control Technologies Conference, Lyon 23-27 October 2022
• Rod Burgass, Antonin Chapoy “Dehydration requirements for CO₂ and impure CO₂ for ship transport,” Fluid Phase Equilibria. Volume 572, September 2023, 113830
• Antonin Chapoy, Pezhman Ahmadi, Rod Burgass “Direct Measurement of Hydrate Equilibrium Temperature in CO₂ and CO₂ Rich Fluids with Low Water Content,” Fluid Phase Equilibria Volume 581, June 2024, 114063
• Franklin Okoro, Antonin Chapoy, Pezhman Ahmadi, Rod Burgass “Effects of non-condensable CCUS impurities (CH4, O₂, Ar and N₂) on the saturation properties (bubble points) of CO₂-rich binary systems at low temperatures (228.15–273.15 K)” Greenhouse Gases: Science & Technology, 26 December 2023

Minox-prosjektet er støttet av CLIMIT-programmet med i overkant av 3,2 millioner kroner. Teknologien er testet hos Universitetet i Sørøst-Norge (USN) i deres CO₂-fangstrigg.

– Minox kompakte CO₂-fangstsystem har som mål å redusere energiaktørers karbonfotavtrykk ved å muliggjøre fangst på steder der konvensjonell teknologi er vanskelig å benytte, blant annet av plasshensyn – sier Ole Morten Isdahl i Minox Technology AS.

Innvilget CLIMIT støtte oktober 2022, og har tre prosjektmålsettinger

• Dokumentere drift og ytelse av Minox «CO₂ Capture System» under ulike forhold
• Vurdere teknologiens potensiale for anvendelse i offshore olje- og gassoperasjoner med tanke på plass- og vektbegrensninger
• Utvikle kunnskap og ekspertise for oppskalering av systemet og videre storskala-testing

Aktiviteter og Gjennomføring

Prosjektet omfattet en forsknings- og utviklingsinnsats – med engineering, bygging og testing ved USN, i tillegg til analyser utført av Minox og deres partnere. Det CLIMIT-støttede prosjektet har resultert i to publikasjoner, som ble presentert på Offshore Technology Conference Brasil (oktober 2023) og Offshore Technology Conference i Houston (mai 2024). I Houston deltok Minox med stand, og presenterte publikasjonen under seansen «Innovative Topside Design». – Vi formidlet både kjerneteknologi og mulighetene for kompakt CO₂-fangst for energiselskapene under konferansen. Interessen er økende for mer kompakte og plassbesparende løsninger – sier Ole Morten Isdahl videre.

Resultatene

Den kompakte solventbasert fangstteknologien har gjennomgått omfattende tester i USNs testrigg. Målet var å kvantifisere effektene på prosessvariabler knyttet til CO₂-fangst fra røykgass-strømmer, med både lave og høye CO₂-konsentrasjoner. Teknologien baseres på statiske miksere og separatorer for gass- og væske kontakt. Testene ble utført med den veldokumentert CO₂-fangstvæsken (MEA).

– Fire måneders drift viser lovende CO₂-fangstrater for både lave og høye CO₂-konsentrasjoner. Testingen viser også forbedring i masseoverføring av CO₂, kombinert med reduserte krav til størrelse. Teknologien kan etter-monteres i anlegg med eksisterende utslippspunkter, og er spesielt egnet for offshore-installasjoner – avslutter Ole Morten Isdahl.

Planene fremover for Minox

Arbeidet fremover omfatter skala-testing og demonstrasjon under reelle driftsbetingelser, hos en utslippsaktør. Minox ønsker også å samarbeide med flere partnere for å realisere pilotanlegg – med komplett integrering av CO₂-fangst, energioptimalisering og øvrig prosessering.

Ved hjelp av internasjonalt anerkjente standarder kan viktige barrierer for utbredelse av CO₂-håndtering bygges ned.

Standarder skaper verdier

– Internasjonale standarder er viktige for å komme videre med CCS, særlig for CCS-verdikjeder på tvers av landegrenser. Norge har dyktige eksperter på området, og vi er glade for at CLIMIT kan bidra til å støtte IOM Law i dette viktige arbeidet – sier Camilla Bergsli, seniorrådgiver i Gassnova.

ISO TC265 ble etablert i 2011, og i dag deltar 28 land i forhandlingene. ISO TC265 har seks arbeidsgrupper, som hver dekker et element av verdikjeden – fangst, transport, lager, «cross-cutting issues», CO₂-skipstransport og CO₂-EOR. «Carbon Dioxide Enhanced Oil Recovery» (CO₂-EOR) er en metode som brukes i oljeindustrien for å øke mengden olje som utvinnes fra letefeltet – der CO₂ som injiseres og brukes, blir lagret i reservoaret. En egen komité under Standard Norge koordinerer norske eksperters deltakelse i de ulike arbeidsgruppene – og representerer bredden av norsk CCS- og CCUS-kunnskap.

Standardene og de tekniske rapportene som utvikles, skaper felles forståelse, samler og sprer teknisk kompetanse og gir kommersielt grunnlag for teknologiene. Dessuten gir trygg og effektiv implementering av CCS og CO₂-EOR større aksept blant beslutningstakerne og i samfunnet for øvrig.

Målet for prosjektet

Formålet med dette CLIMIT-støttede prosjektet er å bidra til at dokumentene i ISO TC265 ferdigstilles og publiseres, å støtte norske eksperter med å fremme landets interesser, og spre kunnskap om standardene og arbeidet. Norske hensyn og behov må ivaretas slik at dokumentene får korrekt anvendelse i Norge, og ikke kolliderer med norsk rammeverk. ISO TC265 skal bidra til forutsigbarhet, kostnadsreduksjoner og operasjonelle rammer innenfor de juridiske forutsetningene i et norsk, europeisk og internasjonalt rammeverk.

– Standardisering er en viktig byggestein for kommersialiseringen av CCS. Vi ser at stadig flere selskaper tar i bruk TC265-standardene i sine prosjekter. Myndigheter fra hele verden har tatt i bruk disse standardene, eller vurdere å gjøre det, for å tette gap eller regulere tekniske detaljer i eget CCS-rammeverk. I sin «Industrial Carbon Management»-strategi fra februar i år, har EU formidlet økt fokus på bruk av standarder for Europeisk CCS-rammeverk, for å legge til rette for et kommersielt Europeisk marked for CCS. Det understreker at arbeidet som gjøres i norsk speilkomité er viktigere enn noen gang – sier Ingvild Ombudstvedt, advokat i IOM Law.

Ingvild Ombudstvedt klar for innsats for nye standarder.

Aktivitetene

Lagringsstandarden (27914) fra 2017 er gjenåpnet for revisjon, blant annet for å inkludere verktøy for kvantifisering og verifisering av CO₂-volumer som lagres. Her ble det lagt mye arbeid i første del av prosjektet. Det siktes mot en oppdatert standard i 2025. Videre ble teknisk rapport for omgjøring av CO₂-EOR til ren lagring så godt som ferdigstilt høsten 2023. Publisering forventes å skje i løpet av 2024. Høsten 2023 ble også teknisk rapport for CO₂-skipstransport sendt til høring i den internasjonale komiteen. Publiseringen her ventes å skje i 2024.

I 2023 har det vært en rekke aktiviteter knyttet til formidling av prosjektresultater og bistand til nye ISO TC265-land. Presentasjoner er gjennomført på TCCS i Trondheim og ved Standard Norges 100-årsmarkering i Oslo. I tillegg kommer workshops for asiatiske utviklingsland, arrangert av «U.S. Department of Commerce», der eksperter fra Norge, USA, Canada, Japan og Australia har delt synspunkter og erfaringer fra standardiseringsarbeidet.

Noen høydepunkter

Prosjektet har bidratt til ferdigstillelse av tekniske rapporter som omhandler omgjøring av CO₂-EOR til ren lagring og om CO₂-skipstransport. «U.S. Department of Commerce – Commercial Law Development Program» (CLDP) har sett nytten av ISO TC 265 for regelverksutvikling for CCUS i utviklingsland.

Siste del av 2023 ble det opprettet en teknisk komité for CCUS i «European Committee for Standardization». Komiteen skal fokusere på å gjøre flere av standardene under TC265 til europeiske, samt forhandle frem nye standarder som ISO-standardene ikke tar høyde for. Norske representanter deltar også i dette arbeidet fremover.

Ragnhild Skagestad i SINTEF Industri leder studiet, som kan resultere i et innspill til «Nasjonal transportplan» for CO₂ – på linje med dagens Nasjonale transportplan (NTP), et plandokument som skisserer Norges transportpolitikk og investeringer for en periode på tolv år.

Studiefase – transport

– Vi i SINTEF fokuserer nå på å utvikle et veikart for CO₂-håndtering, som inkluderer transport av CO₂ mellom og i klyngene som allerede er i gang med CO₂-håndtering. Prosjektet er i en studiefase, med potensiale til å bli fullskala nasjonalt. Målet er å utvikle en holistisk tilnærming som integrerer de ulike segmentene i industrien, for bedre samarbeid og effektivitet – sier Ragnhild.

En av de største utfordringene er å koordinere transport av CO₂ fra ulike fangststeder, til lagringsstedene. Prosjektet ser på ulike transportmetoder – som rørledninger, skip, tog, og lastebil – hver med sine unike utfordringer og krav. Det er viktig å lage infrastruktur som også dekker fremtidige behov, slik at rør og lagertanker gir plass til økende CO₂-volumer.

Standardisering

Ragnhild og kollegaene i SINTEF vurderer hvordan standardiserte CO₂-transportmetoder for å effektivt håndtere ulike geografiske og industrielle forhold kan brukes, samtidig som de stedspesifikke fordelene kan utnyttes. – For eksempel kan rørledninger være ideelt i noen regioner, og skipsfart bedre egnet i andre deler av landet. CO₂-transport over landegrensene kan gi andre transportbehov igjen.

Det ble nylig signert en avtale mellom flere land, deriblant Norge, som gjør transnasjonal CO₂-frakt lovlig.  

Norge har en unik posisjon takket være avansert teknologikunnskap og erfaring fra offshore- sektoren. Dette prosjektet har potensiale til å sette standarder som også kan gjennomføres i Europa. SINTEF er i dialog med EU for å utvikle en felles strategi som i tillegg hensyntar landenes spesifikke forhold og behov.

Samarbeid er nøkkelen

– Vi jobber tett med industrielle klynger for å sikre at løsningene vi utvikler er skalerbare og tilpasningsdyktige. Dette innebærer utveksling av kunnskap og teknologier som kan fremme standardisering av infrastrukturen. Samkjøring av CO₂-nettverkene er helt essensielt for å få
en effektiv nasjonal strategi – sier Ragnhild videre.

Gjennom prosjektet skal SINTEF gå i dialog og samarbeid med det pågående klyngearbeidet som er i gang flere steder i Norge. Dette inkluderer alt fra store industrikonsern til innovative startups. I løpet av idéstudien arrangeres en workshop der aktuelle samarbeidspartnere blir invitert. Samarbeidet strekker seg også til akademiske institusjoner for å sikre at prosjektet er oppdatert på den nyeste forskningen.

Hva skjer fremover?

Ragnhild er optimistisk og ser frem til å kunne gå fra idéfasen til en mulighetsstudie, der et veikart for CO₂ infrastruktur skal utvikles. Dette inkluderer detaljert kartlegging av CO₂-kilder og potensielle lagringssteder, sammen med utvikling av en effektiv og bærekraftig infrastruktur. Målet er å skape et robust system for en fremtidig infrastruktur for CO₂ som ikke bare tjener Norge, men som også løser utfordringer globalt.

– Dette CO₂-infrastrukturprosjektet har potensiale til å styrke Norges posisjon som ledende innen CO₂-håndtering. Ved å utvikle teknologier og deretter dele dem, kan SINTEF-arbeidet bidra inn i det Europeiske samarbeidet mot klimaendringene. Det handler om både industriell utvikling og bærekraft – sier Gassnovas seniorrådgiver Ernst Petter Axelsen i CLIMIT-programmet.

Flytende absorbentløsninger, for eksempel aminer, kan brukes for å fange CO₂ i røykgasser fra forskjellige typer prosesser. Prosjektet tok for seg utfordringene ved absorpsjonsbaserte CO₂-fangstprosesser, som har vist seg å være mindre effektive når de håndterer fortynnede gass-strømmer. Utslippskilder med lav CO₂-konsentrasjon kan variere mye avhengig av industri, teknologi og tiltak for utslippsreduksjoner.

Ulike utslippskilder

Et eksempel på utslippskilder med lav-CO₂ er røykgasser fra forbrenning av naturgass, som generelt har lavere konsentrasjon sammenlignet med kull eller tungolje.

– Formålet med dette prosjektet var å utforske og forbedre effektiviteten av karbonfangst knyttet til røykgasser med lavere CO₂-konsentrasjoner og undersøke hvorvidt nedbrytningsprodukter i absorpsjonsmiddelet påvirket fangstevnen – sier Svein Bekken, seniorrådgiver i Gassnova.

Omfattende pilot- og laboratorietester

Forskningsteamet utførte en serie pilot- og laboratorietester. En mobil testenhet (MTU) ble brukt for å undersøke karbonfangstprosesser ved CO₂-konsentrasjoner på 2,5 til 5 %. Testene viste at selv med lave CO₂-konsentrasjoner, var det mulig å oppnå fangsteffektivitet på mellom 85 og 95 prosent. Resultatene viste også betydelig økning i energiforbruket for karbonfangst ved lavere CO₂-konsentrasjoner. Dette var forventet ut fra teoretiske beregninger.

Det ble også gjennomført laboratorietester for å studere effekten av degraderingsprodukter på absorpsjonsegenskapene til løsningen. Testene indikerte at de undersøkte degraderingsproduktene ikke hadde signifikant påvirkning på løsningens evne til å absorbere CO₂.

Viktig for videreutviklingen

Prosjektet har nådd sine hovedmål ved å vise realismen av effektiv CO₂-fangst ved lavere konsentrasjoner, uten samtidig å kunne påvise fundamentale hindringer for bruk av teknologien. Forskningen viser også at noen nedbrytningsprodukter delvis kunne regenereres, som åpner for besparelser i forbruket av løsningsmidler.

– Disse funnene representerer viktige skritt fremover for anlegg som opererer med lavere CO₂-konsentrasjoner i røykgassene. Innsikten vil benyttes videre i implementeringen av mer effektive karbonfangstløsninger for en rekke industrielle applikasjoner – sier Svein Bekken videre.

Prosjektpartner: Universitetet i Sørøst-Norge

Prosjektleder: Aker Carbon Capture

Aminet som brukes til å fange CO₂ brytes ned over tid, hovedsakelig på grunn av kontakt med oksygen. MeDORA-prosjektet kan ha løsningen på dette, og vil demonstrere at bruk av en membranteknologi i tillegg vil redusere driftskostnader ved karbonfangstanlegg som bruker amin-løsninger for å fange CO₂. – Ved å unngå aminløsningens degradering, forbedres både effektiviteten og levetiden til CO₂-fangstteknologien. Dette vil redusere kostnader, sier prosjektleder Luca Ansaloni, SINTEF.

Ambisiøse mål

MeDORA står for “Membrane-assisted Dissolved Oxygen Removal Apparatus”. Kjerneutfordringen i prosjektet er å effektivt fjerne oksygenet slik at amindegraderingen reduseres betydelig. Målsettingen er å fjerne 90 prosent av oksygenet, noe som kan resultere i 70 % OPEX-reduksjon og redusert miljøpåvirkning fra fangstanlegget (mindre avfallsgenerering, reduserte utslipp). Som en bieffekt forventes MeDORA også å oppnå bedre kvalitet på CO₂-produktet, og redusere etterbehandlingskostnader for å møte CO₂-transportspesifikasjoner. – Dette er ambisiøse mål, men vi tror de er oppnåelige, sier en håpefull Aage Stangeland, ACT-koordinator i Norges Forskningsråd.

MeDORA-prosjektet startet rett etter sommeren i fjor og er fortsatt i en tidligfase. Dette er et internasjonalt samarbeid med bidragsytere som SINTEF, NTNU, Aker Carbon Capture, RWE Power, TNO og HVC. De norske partnerne er tildelt åtte millioner kroner fra CLIMIT-programmet gjennom det internasjonale ACT-samarbeidet for perioden frem til 2026.

 

Felles utfordringer

Utvikling av CCS-teknologier som MeDORA representer, står ovenfor spesielt tre utfordringer:

• Teknisk kompleksitet
  Utvikling av effektive og pålitelige metoder for fangst, transport og permanent lagring av CO₂ er teknisk utfordrende. Innovasjoner innen materialteknologi, kjemi og prosessdesign er nødvendige for å øke effektiviteten og redusere kostnadene.
• Skalerbarhet
  Å demonstrere at teknologien kan skaleres opp fra pilot- eller laboratoriestørrelse til fullskala industrielle applikasjoner, er en utfordring. Dette krever betydelige investeringer og et sterkt samarbeid mellom industri, myndigheter og forskningsinstitusjoner
• Kostnadseffektivitet
  Kostnadene ved CCS er fortsatt relativt høye. Kostnadsreduksjon gjennom teknologisk innovasjon og effektivisering er viktig for å gjøre CCS til en levedyktig løsning i global skala.

Katalysator for internasjonalt samarbeid

MeDORA er en del av ACT-programmet, som akselererer og modner CCUS-teknologier ved å finansiere internasjonale forsknings- og innovasjonsprosjekter. Forskningsrådet og Gassnova er norske representerer i ACT, der CLIMIT-programmet bidrar med midler inn i ACTs utlysninger.

Det er gjennom initiativer som ACT at norske virksomheter kommer i samhandling med  ledende miljøer internasjonalt – som blant andre Aker Carbon Capture nå gjør gjennom MeDORA-prosjektet.