Safety and environmental consequences of unintended releases from offshore CO₂ pipelines

Mål:
Prosjektets mål er å få frem simuleringsverktøy som kan brukes i forbindelse med miljøkonsekvensanalyser skulle en rørledning springe lekk.

Teknisk innhold:
Prosjektet bruker numeriske simuleringsverktøy, noe selvutviklet mens noe er lisensiert programvare (ANSYS).
Ved Heriot-Watt University er det over år blitt utviklet en modell for simulering av bobbleplumer. Denne modellen er i bruk andre prosjekter, spesielt med tanke på lekkasje fra geologisk lagret CO₂. Koden blir verifisert og kalibrert i forbindelse med EU FP7 prosjektet ECO₂, samt det UK initierte QICS prosjektet. I Secure brukes modellen med rater som tilsvarer utslipp fra en trykksatt rørledning.
Ved UiB og Uni er det under utvikling en forenklet modell som skal simulere termodynamikken og hydrodynamikken nært utslippspunktet. Modellen må fange opp volumekspansjonen grunnet faseovergangen. Dette vil være en tidsuavhengig modell som tilsvarer den som blir brukt for utslipp av trykksatt CO₂ til luft.
Ved Polytec brukes ANSYS til å simulere tofase tidsavhengig utslipp gjennom en åpning som skiller CO₂ under trykk på ene siden, og sjøvann på den andre. ANSYS er et velprøvd simuleringsverktøy .

Tekniske fordeler:
To av modellene som blir brukt er egenutviklet, og vi har dermed grundig kjennskap løsningsmetoder og har en fleksibilitet til å gjøre endringer i metode og å legge til nye prosesser, eller egenskaper, til modellene.
Samtidig er ANSYS et anerkjent verktøy for industrien og kan i mange sammenhenger erstatte eksperimenter.

Forskningsutfordringer:
Prosjektet lider under mangel på eksperimenter og dermed tilgang på data. Har dermed vært nødt til å ty til generell litteratur for gas utslipp til sjø. Selv om DNV sine data ble sluppet midt i perioden er disse fra et eksperiment med utslipp til luft. De har dermed begrenset verdi for utslipp til vann.

Det har vært en utfordring at de tre modelleringsmiljøene er spredt over tre byer, Haugesund, Edinburgh og Bergen. At disse miljøene også bruker egne modeller har ført til at informasjonsflyten og dermed det interne samarbeidet har blitt mindre enn planlagt.

Oppnådde resultater:
En samling av Matlab rutiner for Span-Wagner termodynamikken er kodet opp. Dette biblioteket av rutiner er essensiell for den forenklede bulk modellen som er utviklet. Denne modellen er basert på en kombinasjon av termodynamiske og hydrodynamiske grunnsetninger og representerer en utvidelse av tilsvarende modell brukt i forbindelse med utslipp til atmosfæren. Modellen er designet for mange realiseringer og kan dermed inngå i Monte Carlo simuleringer i forbindelse med konsekvensanalyser.

Bobbleplume modellen ved HWU er videreutviklet og prosjektet delfinansierer en stipendiatstilling hvor kandidaten bruker data fra QICS og ECO₂ aktiviteter til å forbedre prosessmodeller, spesielt slipphastighet og masseovergang. Dette er en ressursmessig noe tyngre modell, krever større regnekapasitet. Den er tenkt brukt i forbindelse med transport og blanding av CO₂ utslipp til havet.

ANSYS modellen ved POLYTEC er satt opp og de første resultatene er i ferd med å bli publisert. Profiler på tvers av den resulterende jeten er produsert, og vil bli sammenlignet med generell teori. Disse profilene kan også brukes for å forbedre bulk modellen nevnt først. Oppsettet vil i fortsettelsen bli brukt til å undersøke oppdeling av jeten, og gi et mål på bobblestørrelser som er viktig for simuleringene ved HWU.