Suksess for Statoils CO2-lagring i sokkelen

Siden 1996 har Statoil pumpet over fem millioner tonn CO2 inn i sandsteinen under Sleipnerfeltet i Nordsjøen. Nye seismiske bildedata viser at lagringen har vært meget vellykket. Fremtidens teknikk for å redusere klimagassutslipp er enkel.

Published

Forsøket på Sleipnerfeltet er det første i verden som undersøker deponering av CO2 i kommersiell skala. Tidliger i år vant Statoil en internasjonal forskningspris for prosjektet.

Det er ikke bare olje- og gassindustrien som kan bruke teknologien. Deponering av CO2 er for eksempel en forutsetning for de mye omtalte CO2-frie gasskratftverkene. Med de nye resultatene nærmer vi oss et svar på spørsmålet om undergrunnsdeponering er en farbar vei for europeisk energi- og klimapolitikk.

Sprøytet tilbake i undergrunnen

På gassbehandlingsplattformen Sleipner T (T står for treatment) skilles karbondioksid (CO2) ut fra metangassen som blir hentet opp fra Sleipner Vest. Karbondioksid representerer en “urenhet” i metangassen på hele ni prosent.

Mens resten blir ført i land, blir drivhusgassen transportert til Sleipner A, hvor CO2 blir sprøytet i væskeform inn i sandsteinen i Utsiraformasjonen. Utsira er en grunn geologisk sone som egner seg som deponi for CO2.

Reservoaret består av gjennomtrengelig og porøs sandstein. Porene inneholder saltvann, men dette blir erstattet av karbondioksid som blir pumpet inn. Gassen sprer seg så ut i sandsteinen, og blir fanget mellom lag av oljeskifer og leirskifer.

Mange gode lagringssteder i Nordsjøen

"Fjerningsanlegg for CO2 på Sleipner."
"Fjerningsanlegg for CO2 på Sleipner."

Et CO2-deponi må ligge minst 800 meter under havoverflaten for å ha et trykk som gjør CO2 tilnærmet flytende. Deponeringen må skje i en bergart som er porøs nok til at gassen kan pumpes inn, og som ligger under et overdekke av tettere bergarter. I tillegg er det viktig at den geologiske formasjonen ikke er preget av jordskjelvaktivitet, sprekker eller forkastninger.

Ute i Nordsjøen og Norskehavet finnes mange geologiske formasjoner som tilfredsstiller de grunnleggende kravene til deponier. Blant annet er undergrunnen preget av store magasiner med salt grunnvann (akvifer), som for eksempel Utsiraformasjonen.

De seismiske bildene fra Utsira viser at gassen ikke lekker opp til havbunnen. I løpet av de siste årene har gassen flyttet seg til toppen av sandsteinlaget, og ligger der som en 1 700 meter gigantisk boble under leirskiferen.

- Dette kan tyde på at teoretiske forskningsresultater stemmer, og at CO2-deponiene vil være varig stabile, kanskje i 10 000 år, sier Bjørn Kvamme, professor ved Fysisk institutt ved Universitetet i Bergen.

Enormt potensial

Utsiraformasjonen har potensial til å lagre 600 milliarder kubikkmeter med CO2. En studie som EU-kommisjonen fikk gjennomført i 1996 viste at den teoretiske kapasiteten for deponering av CO2 i Europa var på drøyt 800 milliarder tonn.

Mesteparten av kapasiteten befinner seg på norsk sokkel, hvor man antar at 500 milliarder tonn kan deponeres i store magasiner med saltholdig grunnvann, og i tomme olje- og gassreservoarer. I teorien er dette nok til å ta unna alle CO2-utslipp i Europa i mange tiår framover.

- Dette er en gjennomførbar måte å redusere de industrielle CO2-utslippene på. Men det finnes kostnadsimplikasjoner, og man må finne egnede steder for lagring. De åpenbare lagringsstedene er tømte olje- og gassfelt, siden vi vet at gass ikke lett slipper ut derfra, sier britiske Andrew Chadwick til NewScientist.

Hver dag blir rundt 2 800 tonn karbondioksid separert fra gassproduksjonen på Sleipner Vest, og sprøytet inn i sandsteinformasjonen Utsira. Denne løsningen har vært i bruk siden feltet startet opp høsten 1996, i det såkalte Saline aquifer carbon dioxide storage (SACS)-prosjektet.

Finansiert av EU-kommisjonen

"Leder for SACS-prosjektet, Tore A. Torp."
"Leder for SACS-prosjektet, Tore A. Torp."

Et av målene for prosjektet har vært å dokumentere hva som skjer med gassen etter at den er sprøytet inn i sandsteinen. Statoil har vært vertskap for prosjektet, og mottatt finansiering fra Europakommisjonen, i tillegg til flere store energiselskaper og nasjonale myndigheter i landene rundt Nordsjøen.

- Kjernen i SACS-prosjektet er å komme fram til en begrunnet mening om hvorvidt CO2 blir i Utsiraformasjonen, og om det går an å overvåke utviklingen, sier prosjektleder Tore A. Torp på Statoils nettsider.

Seismiske undersøkelser

Registreringen av spredning av karbondioksid i Utsiraformasjonen har blitt gjort med seismiske undersøkelser hele veien. Før innsprøytningen startet, ble det innhentet seismikk, og høsten 1999 ble det innhentet nye data.

Fagfolk har stilt seg tvilende til om det er mulig å skille flytende karbondioksid og saltvann fra hverandre på grafiske fremstillinger av seismiske data, men forskerne ved Statoils Forskningssenter i Trondheim har fått bekreftet at lydbølger som treffer karbondioksid reflekteres på en annen måte enn de som treffer saltvann.

Ved å sammenligne seismikk fra før og etter injiseringen startet, har forskerne påvist hvordan karbondioksid som injiseres dypt nede i Utsiraformasjonen brer seg utover under det 80 meter tykke taket av leirskifer.

Nytt seismisk billedmateriale

Ved British Geological Survey har Andrew Chadwick og kollegene hans hele veien samlet inn seismisk billedmateriale fra Utsiraformasjonen for å spore CO2-gassen, og for å finne ut hvor den samler seg. For øyeblikket er gassen begravd under et lag av ugjennomtrengelig leirskifer, 1 000 meter under havbunnen.

- Denne metoden for beslaglegging av karbondioksid er sannsynligvis en av de mest kraftfulle teknikkene vi har til å redusere CO2-utslippene de neste 50 årene. Vi tror det er trygt, teknisk gjennomførbart, og at det helt klart har meget få miljømessige ulemper, sier Chadwick til New Scientist.

Det massive leirtaket dekker hele den 100 kilometer lange og rundt 150 kilometer brede formasjonen. Injeksjonen fra Sleipner utgjør én million tonn i året, noe som er svært lite sammenlignet med hva formasjonen har kapasitet til å romme.

Til karbonalderen er over?

"Sleipnerområdet: Sleipner A-plattformen med betongunderstell fremst. Til venstre Sleipner B, og i midten Sleipner T."
"Sleipnerområdet: Sleipner A-plattformen med betongunderstell fremst. Til venstre Sleipner B, og i midten Sleipner T."

- Dersom alle kraftverkene i Europa injiserte sine CO2-utslipp i Utsiraformasjonen, ville den kunne motta disse mengdene i 600 år, sier Torp på Statoils nettsider.

Men ingen kan si noe sikkert om hvor lenge gassen blir nede i sandsteinsformasjonen, og forskerne kan ikke love evig lagringsplass.

- Hvis karbondioksiden blir der til neste istid, om 5 000 til 10 000 år, må det være bra, sier Torp, som mener det ikke er sannsynlig at det vil komme lekkasjer fra deponiet på flere hundre år. Da vil karbonalderen være over, og menneskene vil ha funnet fram til renere energiløsninger, tror han.

- Den mest effektive teknikken for å redusere utslippene

Det har blitt foreslått at denne typen deponering kan bli et praktisk redskap for at menneskene kan fortsette å bruke fossilt brensel uten å bidra til global oppvarming.

- Dersom vi vil stabilisere de atmosfæriske konsentrasjonene av CO2 på dagens nivå, betyr det at vi må redusere utslippene til null i løpet av de neste 50 årene, sier Chadwick til BBC.

Han mener karbondeponering sannsynligvis er den mest effektive teknikken vi vil ha i dette tidsrommet for å redusere utslippene. I 1990 ble det sluppet ut 950 millioner tonn CO2 fra kilder i EU og Norge til sammen. I Kyotoavtalen forplikter vi oss til at utslippene i 2008-2012 ikke skal være mer enn én prosent høyere enn 1990-nivået.

Norges samlede utslipp av klimagasser har imidlertid økt med hele åtte prosent i perioden 1990-2001, og det er neppe mulig i overskuelig fremtid å redusere det globale forbruket av fossile brensler i et tilstrekkelig omfang til å møte de politiske ambisjonene. Ved å lagre CO2 i undergrunnen, er håpet at vi kan kjøpe oss tid til å finne mer ideelle og langsiktig bærekraftige energikilder.

Kostnadene er problemet

Men produksjonskostnadene ved en slik løsning er relativt store. Kostnadene for et kull- eller gasskraftverk som går over til å injisere CO2 vil øke betraktelig. På den andre siden ville lisenshaverne for Sleipner Vest være nødt til å betale én million kroner i døgnet i CO2-avgift til den norske stat dersom CO2-gassen ble sluppet ut i atmosfæren.

Ved å sprøyte karbondioksinden inn i sandsteinen betaler de omtrent det samme, samtidig som løsningen karakteriseres som mer miljøvennlig. Selve prosessen med å skille CO2 fra metangass er relativt enkel og billig, men det vil bli dyrere å finne en praktisk metode for å flytte utslippene fra kraftstasjoner.

Krever infrastruktur

"Injeksjon av karbondioksid i undergrunnen på Sleipner Vest (til venstre). Lengre nede henter rørledningene opp naturgassen."
"Injeksjon av karbondioksid i undergrunnen på Sleipner Vest (til venstre). Lengre nede henter rørledningene opp naturgassen."

- Denne løsningen er blant de sentrale løsningene hvis utslippsreduksjoner virkelig skal monne, sier Torp. Han tror løsningene først vil bli tatt i bruk etter at det er innført et internasjonalt avgiftssystem på CO2-utslipp.

En stor satsing på CO2-fri energiforsyning basert på fossile energikilder forutsetter bygging av en infrastruktur som kan transportere CO2 i rørledninger fram til deponeringsstedene. Det er vanskelig å si hvilke kostnader dette vil påføre forbrukerne, men det er antatt at kvotehandel og CO2-avgifter kan bidra til at metoden blir lønnsom og konkurransedyktig.

- Teknologisk sett er dette enkelt å gjennomføre, og kan gjøres fra dag én. Det er kanskje noe av det enkleste vi kan gjøre for å redusere utslippene, og samtidig føle oss trygge, sier professor Bjørn Kvamme. Han tror det kan ligge store muligheter for norsk industri i å utvikle denne typen teknologi.

Nytt forskningsprosjekt i Bergen

Ved Universitetet i Bergen har man nå satt i gang et nytt forskningsprosjekt under Centre for integrated petroleum research, som fikk status som Senter for fremragende forskning før sommeren. Reservoarmekanikk ved Matamatisk institutt, som i 20 år har utdannet ressurspersoner for petroleumsindustrien, er en del av senteret.

Forskningsprosjektet skal se på muligheten for å bli kvitt CO2 gjennom lagring i undersjøiske reservoarer. Det er et tverrfaglig samarbeid mellom flere institutter ved Universitetet i Bergen. Finansieringen kommer fra Forskningsrådet (9,5 millioner) og Norsk Hydro (1,75 millioner), og prosjektet skal vare frem til 2005.

Klimakonvensjonen anbefaler mer forskning

Prosjektet er i tråd med anbefalinger fra FNs Klimakonvensjon, om at man i tillegg til å intensivere arbeidet for å redusere utslippene av klimagassen, også må forske på metoder for lagring av CO2, for eksempel i skog, berggrunn eller i havvann.

Bakgrunnen for denne anbefalingen er de minimale utsiktene til en rask kontroll med utslippene av CO2 til atmosfæren, og ønsket om å ha metoder tilgjengelig som kan hindre at konsentrasjonen av CO2 i atmosfæren blir så høy som prognosene tilsier.

Men deponering av CO2 kan være et kontroversielt tema. Nylig stoppet Miljøverndepartementet et internasjonalt forskningsprosjekt som skulle undersøke havlagring av CO2 i Norskehavet, etter påtrykk fra miljøvernorganisasjoner og internasjonal opinion.

Vil kartlegge problemer

- Vi ønsker å undersøke nærmere potensialet for oppbevaring av CO2 i tomme oljereservoarer eller undersjøiske grunnvannsreservoarer. Det er ennå ikke godt nok kartlagt om man med denne metoden unngår de problemer man er redd for at havlagring av CO2 kan gi, sier Helge Dahle, professor i anvendt matematikk, som sammen med Bjørn Kvamme leder forskningsprosjektet ved Universitetet i Bergen.

Meningen er å undersøke i hvor stor grad CO2 kan komme til å lekke ut fra reservoarene, og hvordan klimagassen eventuelt reagerer og binder seg kjemisk med bergartene i reservoarene.

- CO2 i deponiet kan reagere med mineralene i bergarten. For eksempel kan kalsiumoksid, magnesiumoksid og andre oksider reagere med CO2, og danne kalkstein. Dette vil øke stabiliteten til nærmest uendelig tid, sier Kvamme.

Linker

Norges geologiske undersøkelse: Hvor kan CO2 deponeres i Norge?
Et internasjonalt samarbeid: International Energy Agency Greenhouse Gas R&D Programme
IEAGreen: Saline Aquifer CO2 Storage
Internasjonalt nettverk:CO2NET
Statoil: CO2 storage 1 000 meter down
Statoil: Prisverdig CO2-lagring
Bellona: Rensing og deponering av CO2
Eurogeosurveys: GESTCO NewScientist: Success for carbon dioxide burial
BBC: Carbon burial experiment works

Alle foto: Øyvind Hagen, Statoil
Illustrasjoner: Statoil