HPC simulation software for the gigatonne storage challenge

For at karbonfangst og -lagring (CCS) skal kunne bidra til reduksjon av klimagassutslipp og oppfylle globale utslippsmål innen midten av dette århundret må vi oppskalere lagringskapasitet fra dagens 10-talls millioner tonn til milliarder tonn (gigatonn).

Kontinentalmarginer som norsk sokkel er spesielt godt egnet for CO₂-lagring. Betydelige investeringer og tiltak er gjort i Norge, Australia, USA og andre steder for å stimulere til storskala CCS og starte en ny industri innen CO₂-transport og lagring. Investeringer og tiltak er hittil i stor grad rettet mot demonstrasjonsprosjekter (EU: «flagship projects»). Fremtidige CCS-forretningsmodeller må baseres på å bygge opp lagringskapasitet til gigatonn skala (Gt) i noen utvalgte områder som kan tilbys for avkarbonisering av energiintensive industri- og kraftsektorer.

Utvikling av Gt lagringskapasitet krever nye metoder og verktøy, f.eks. i forhold til evaluering av trykkrespons under oppskalering. En stor flaskehals i dagens arbeidsflyt er dynamisk simulering av CO₂-injeksjon på stor (basseng) skala med tilstrekkelig oppløsning og effektivitet. Dagens reservoarsimulatorer klarer ikke dette og en pålitelig Gt reservoarsimulator vil være nødvendig for oppskalering av CO₂-lagring.

Prosjektet HPC-G bygger på et tett samarbeid mellom NORCE, SINTEF og Equinor med fokus på utvikling av reservoarsimulatoren Open Porous Media (OPM) som en dedikert simulator for CO₂-lagring. Basert på eksisterende egenskaper i OPM Flow, vil prosjektet levere en High Power Computing (HPC)-kompatibel CO₂-lagringssimulator med avansert funksjonalitet for å kunne simulere lagring på Gt skala. Kodeutvikling vil være basert på konsepter utviklet i samarbeid mellom industri, forskning og forvaltning, med deltakere som Oljedirektoratet (Norge), CarbonNet (Australia), UT Austin Bureau of Economic Geology (USA), TNO (Nederland). Prosjektet vil ha en referansegruppe som skal bistå i å diskutere utfordringer, prioriteringer og muligheter for utvikling av ny simuleringsteknologi for å støtte storskala CO₂-lagring.

HPC-G vil ha to hovedleveranser: (1) demonstrasjon av HPC-ytelse på superdatamaskininfrastruktur, inkludert skybasert databehandling (Q2-2021), (2) demonstrasjon av dedikert CO₂-funksjonalitet på reelle case-studier (Q4-2021). Simuleringsverktøyet vil bli gjort åpent tilgjengelig for CCS-samfunnet. All nødvendig brukerdokumentasjon, inkludert opplæringsprogrammer og demonstrasjonsvideoer, vil bli levert av prosjektet.

HPC-G vil tilby den aller første simuleringsteknologien som oppfyller kravene til reservoarskala-simulering kombinert med nødvendige funksjoner for trykkstyring samtidig på flere steder i et sedimentbasseng. Prosjektet vil gjøre det mulig for operatører å vurdere Gt CO₂-lagring mer effektivt og planlegge for storskala feltutbygging. HPC-simuleringer med OPM Flow vil støtte teknisk-økonomiske analyser og gi bedre CAPEX / OPEX estimater.