Undervannsanlegg for elkraftproduksjon og fullstendig CO₂ fangst for CCS

Bakgrunn og hensikt med prosjektet?
Krypton konseptet er en forbedring av et konvensjonelt oxy-fuel anlegg ved at forbrenningen skjer (a) ved høyt trykk, (b) nær brønnhodet, og (c) under vann.

(a) Ved å brenne ved høyt trykk trenger man ikke fordyrende rensing og post-prosessering av avgassen for å gjøre den flytende og dermed pumpbar. Ved det høye trykket trenger man kun tilstrekkelig kjøling for å gjøre den pumpbar.

(b) Ved å plassere anlegget nær et brønnhode vil man få trykket direkte ved å bruke det naturgitte trykket i brønnen. Nær brønnhodet vil man også kunne bruke brønngassen rå og uprosessert. I tillegg kan brønngassen inneholde mye CO₂ da dette bare forbedrer kontrollen av forbrenningen.

(c) Ved å plassere anlegget under vann (subsea) vil man få kjølingen direkte ved å bruke det naturgitte sjøvannet som er kaldt, fritt tilgjengelig og i uendelige mengder.

Den elektriske kraften fra Krypton, hvis også brukt til å generere O2, vil være 100 % grønn.

Pga. forholdene over vil Krypton være særlig egnet som subsea-anlegg, men kan også plasseres onshore. Som subsea-anlegg kan Krypton forsyne offshore- og undervannsprosessanlegg med grønn strøm, men strømmen kan også eksporteres til land.
I sum tror vi Krypton representerer en «step-change» og at den vil være konkurransedyktig som null-utslippsløsning både onshore og offshore; Krypton er en global applikasjon og har dermed et globalt marked.

Hva var målet til prosjektet?
Forprosjektet har som mål å identifisere og evaluere teknologi-gap og eventuelt identifisere om disse representerer tekno-økonomiske show-stoppere. Studiene vil adressere mulighetene for å kontrollere høytrykks oksygenforbrenning av naturgass med ulik sammensetning. Underleverandør skulle utarbeide et kostnadsestimat for et onshore høytrykks oxy-fuel anlegg. Dette skal i første omgang sammenlignes med et «konvensjonelt» onshore lavtrykksanlegg. Hvis studien viser at et høytrykksanlegg ikke gir noen besparelser sammenlignet med et lavtrykksanlegg så vil Aker Solutions vurdere om prosjektet skal gå videre. Hvis konseptet passerer den første beslutningsmilepælen vil Aker Solutions studere mulige showstoppere som følge av at anlegget skal stå under vann.

Hva har prosjektet gjort i form av aktiviteter?
Prosjektet har definert studierammen for en mulig undervannsinstallasjon slik at det vil være mulig å realitetsbehandle om det kan la seg gjøre å designe et høytrykks oxy-fuel anlegg som er sannsynlig at kan modulariseres og plasseres under vann. Underleverandør har studert om det er sannsynlig at et slikt anlegg kan benyttes med naturgass og høytrykks oksygengass, og om det er mulig å få en effektiv dampgenerator ut av dette. Videre har underleverandør vurdert effektiviteten av en dampturbin/generator for produksjon av elektrisk strøm. Dette har da blitt sammenliknet med landbasert anlegg. Aker Solutions har delvis i parallell med underleverandørens s studie arbeidet med muligheten for å ha et slikt prosessanlegg med en design som er rettet mot å kunne installeres og driftes under vann. Dette har inkludert å evaluere resultater fra underleverandørs studier og å lage en konseptdesign på et undervannsanlegg. Underleverandør har også arbeidet med et forslag til undervannsdesign basert på sine landbaserte erfaringer.

Hva har prosjektet oppnådd? Ble målene til prosjektet oppnådd?
Angående beslutningsmilepæl 1:
Studien fra underleverandør viste at et høytrykks oxy-fuel anlegg gir en betydelig besparelse på CAPEX – mer enn halvering – i forhold til et lavtrykksanlegg. Disse besparelsene er først og fremst relatert til redusert størrelse på dampkjele og på bortfall av post-prosessering av eksosgass.

Angående beslutningsmilepæl 2:
Den etterfølgende studien fra Aker Solutions viste at de reduserte størrelsene og redusert kompleksitet vil gjøre en undervanns variant mulig. Vektene kan håndteres både for installasjon, vedlikehold og reparasjon. Videre, estimert CAPEX/OPEX gir en pris på elektrisitet levert offshore som konkurrerer med kraft fra land.

Med dette er det rimelig å konkludere at målet med prosjektet er fullt og helt nådd. Ingen showstoppere funnet; tvert imot, det ble funnet så store besparelser ved å gå på høytrykk at dette kan være teknologien som gjør karbon fangst spiselig. Videre, med redusert størrelse og kompleksitet er denne teknologien ikke bare mulig men vel innenfor hva som har vært gjort før, ref. «Åsgard Subsea Compressor Station» som nå har operert i over ett år.

Fremtidige planer ?

Videre arbeider bør bestå i å bevise hvordan høytrykks oxy-fuel forbrenning styres og at eksos lar seg kondensere som antatt fra analyser. Dette bør gjøres med småskala forsøk. Etter dette bør det demonstreres en nedskalert stasjon med brenner og dampkjele.