CO2-en som skilles ut fra fangstanlegg ved kraftverk eller industri skal som regel transporteres over lange avstander til lagringsplassen.

Statoils anlegg på Melkøya utenfor Hammerfest fører for eksempel CO2 i en 153 km lang rørledning ut til Snøhvitfeltet der den injiseres i reservoarer under havbunnen. CO2-en komprimeres til flytende form før den sendes inn i røret.

I egne lokaler på Rotvoll i Trondheim har Statoil bygget opp to testrigger for å forske på hele transportsystemet for CO2 med spesiell vekt på overgangen fra fangstanlegg til rør og fra rør til lagringsanlegg.

I forskningsprosjektet ”CO2 Interface Transport Interface Storage”, ser Statoil på hva som skjer ved et plutselig trykkfall og hvordan urenheter i CO2-en påvirker CO2-transporten.

− Målet med prosjektet er å øke kunnskapen om termodynamikk, trykkavlastninger og andre transiente operasjoner, varmeoverføring, urenheter, vertikal CO2-transport og naturgass med høyt CO2-innhold, sier prosjektleder Gelein de Koeijer, principal researcher i Statoil.

Han har med seg et team på rundt ti personer i Statoil og SINTEF.

Temaene er viktige for sikker operasjon av CO2-transport i rør.

− Statoil er operatør av tre anlegg der CO2 transporteres og har en god del erfaring, men den kan forbedres med bedre design, sier de Koeijer.

De tre anleggene som behandler naturgass med høyt innhold av CO2, er Snøhvit og Sleipner i Norge og In Salah i Algerie.

Den viktigste utfordringen er hvordan operatørene kan unngå plutselige trykkfall. Med bedre kunnskap kan designerne velge riktig materialtype og riktig tykkelse på rørene, noe som vil øke sikkerheten og redusere kostnadene. 

Spesiell

CO2 har egenskaper som er ganske forskjellig fra naturgass og olje. Over det såkalte kritiske punktet går væsken gradvis over i gassfase uten koking som den vil gjøre ved lavere trykk og temperatur.

Under det såkalte trippelpunktet går gass over i faststoff uten å gå via væskefase når trykk og temperatur faller. Ved lekkasje og brått trykkfall vil CO2 gå direkte over til tørris.

Bedre kunnskaper om hvordan CO2-en oppfører seg ved plutselige trykkfall skal bidra til bedre rutiner og sikrere drift.

Avanserte rigger

Statoil har bygget to laboratorierigger for forskning på CO2 i transport i forbindelse med Snøhvitutbyggingen. De står i Statoils forskningssenter i Trondheim.

Den ene kan teste trykkavlastning der CO2 i væskefase stenges inne og utsettes for plutselig trykkfall. Røret som er 130 meter langt med en diameter på en cm, ligger mellom to trykktanker slik at forskerne kan teste ut trykkfall mellom ulike trykk, ikke bare mellom røret og atmosfæren.

Riggen brukes også til å teste tofasetransport der CO2 opptrer både i væske og gassform. Dette er en svært komplisert blanding å håndtere, og noe operatøren vil unngå. Men den kan oppstå ved brå trykkfall og når CO2 komprimeres.

Den andre riggen er en stor kasse der en bit av et rør av samme type som Snøhvit-ledningen, er montert. Røret fylles med CO2 i væskeform mens kassen kan fylles med vann. Slik kan forskerne måle varmeoverføringen mellom omgivende vann og CO2-en i røret ved ulike trykk og temperatur. Den kan variere mye.

− For eksempel kan det dannes is på røret, noe som endrer varmeoverføringskoeffisienten, sier de Koeijer.

Kunnskapen fra forsøkene skal blant annet brukes til å designe og drifte transportledningen slik at det ikke legger seg is på utsiden.

Urenheter

Før transport vil operatørene fjerne urenheter som vann, naturgass og andre stoffer for å unngå problemer i rørsystemet.

For å fjerne vannet går CO2-en gjennom en tørkeprosess, der vannet enten vaskes ut med glykol eller bindes av zeolitter. Tørkeprosessen er gjerne integrert i komprimeringsanlegget som gjør CO2-en flytende før den sendes av gårde.

Også naturgass er en urenhet. Metan påvirker kritisk punkt for CO2-en og dermed om den holder seg i væskefase.

Prosjektet skal også simulere hva som skjer med CO2-en når den strømmer gjennom de vertikale rørene ned i lagringsreservoaret. På slutten av prosjektperioden vil forskerne bygge opp kunnskapen om hvordan naturgass med høyt innhold av CO2 oppfører seg.