Klar for hydrogenproduksjon på Lillestrøm

project-news Claude R. Olsen
10. mai 2013

ZEG-teknologien (Zero Emission Gas Power) er på vei ut fra laboratoriene og over i realistiske utprøvinger. Nå testes den første prototypen i verden der hydrogen produseres av biogass samtidig som CO2-en fanges ved hjelp av et fast stoff.
 

​​Institutt for energiteknikk (IFE) på Kjeller og CMR Prototech AS i Bergen har siden 2001 samarbeidet om å utvikle en kompakt enhet som produserer både elektrisk kraft og hydrogen samtidig som den fanger CO2. Laboratorietestene har vært lovende.

Hydrogen_lillestrøm.jpgNå skal teknologien prøves i større skala i et anlegg i Akershus energipark på Lillestrøm. Kapasiteten er 50 kW energi, fordelt på 30 kW hydrogen og 20 kW strøm. Reaktorsystemet som skal produsere hydrogen, kom på plass i begynnelsen av mai. Nå skal teknologien testes frem til oktober. Da kobles brenselcelleanlegget på, og hele systemet skal langtidstestes i 2014.

Ved å integrere produksjonen av hydrogen og produksjonen av strøm kan selv småskala anlegg få en svært høy virkningsgrad. Et fullverdig ZEG-anlegg kan utnytte over 80 prosent av energiinnholdet i fødegassen og samtidig fange all CO2-en som produseres.

‒ I testanlegget regner vi med vil få en virkningsgrad rett under 70 prosent siden det ikke er optimalisert, sier prosjektleder Ivar Wærnhus i CMR Prototech. Han har ledet prosjektet ZEG Tech som ble støttet av CLIMIT-programmet.

HyNor Lillestrøm skal få hydrogen fra pilotanlegget på innsiden. Foto: IFE

ZEG kort fortalt

Anlegget består av to hoveddeler:

Den ene er en reformerreaktor som omdanner metan til hydrogen og CO2 i en såkalt SE-SMR reformeringsprosess. I prosessen bindes CO2-en til et faststoff (absorbent) og danner kalsiumkarbonat. CO2-en frigis igjen ved at kalsiumkarbonatet varmes opp i en annen reaktor, regeneratoren. Absorbenten føres tilbake til reformeren og brukes om igjen. Det produserte hydrogenet kan brukes til å drive en brenselcelle, enten til lokal kraftproduksjon eller til å drive en bil.

Den andre delen er en pakke brenselceller (SOFC) som produserer strøm og høytemperatur varme av hydrogenet. Strømmen går ut på nettet mens varmen overføres til regeneratoren og bidrar til å frigjøre CO2 fra absorbenten. Overføring av høytemperatur varme med minimalt varmetap er en nøkkel til å få høy virkningsgrad på anlegget.

ZEG-teknologien er modulær slik at den lett kan bygges ut til den størrelsen kunden har bruk for. Brensel kan være naturgass, biogass eller syntesegass.

Konkurransedyktig hydrogen- og strømproduksjon

Ifølge IFE- og Prototechforskerne vil kostnadene for å produsere hydrogen med integrert CO2-fangst i et ZEG-anlegg bli lavere enn tradisjonell reformering fra naturgass, og kostnaden for produksjon av kraft er konkurransedyktig.

‒ Litt avhengig av hvordan man priser ulike brensler samt CO2-kvoter, vil kostnadene for å produsere strøm i brenselcellene konkurrere med et konvensjonelt gasskraftverk uten CO2-håndtering, hovedsakelig på grunn av ZEGs høyere virkningsgrad, sier Wærnhus.

Fordelen med ZEG er at CO2-håndteringen er innebygd og er en nødvendig del av prosessen. Et gasskraftverk får fangstkostnaden i tillegg.

Johann Mastrin og Julien Meyer.jpg
 

Johann Mastin og Julien Meyer er klare for å prøve ut hydrogenanlegget i Akershus energipark. Bak de to er absorbsjonsreaktoren (t.v.) og desorbsjonsreaktoren. Foto: Claude R. Olsen

Slites raskt ut

CO2-absorbenten er en av de viktigste komponentene i ZEG-teknologien, men er også et svakt ledd. I rundgangen fra reformeren der CO2 fanges, til regeneratoren der CO2 frigjøres, og tilbake igjen, utsettes absorbentmaterialet for mekanisk påkjenning. Naturlige materialer som dolomitt og kalkstein er billige og lett tilgjengelige materialer, men deres kjemiske og mekaniske egenskaper svekkes gradvis i prosessen. Derfor utvikler IFE syntetiske materialer med mer stabile kjemiske og mekaniske egenskaper som tåler mer mekanisk påkjenning og som er mer effektive.

‒ I testanlegget på Lillestrøm vil vi i første omgang demonstrere at hydrogenproduksjonen fungerer med dolomitt som CO2-absorbent. Deretter vil vi teste prosessen med våre nye syntetiske materialer, sier forsker Johann Mastin ved IFE. Han har ledet arbeidet med utvikling av de nye syntetiske absorbentene.

Fordelen med syntetiske absorbentmaterialer er ikke bare at de er mer slitesterke, men de er også mer effektive og fanger mer CO2. Dermed trengs mindre volumer av absorbenten og hele ZEG-anlegget blir mindre og derfor billigere å bygge.

Hydrogen til strøm og transport

I Akershus energipark på Lillestrøm skal ZEG-anlegget produsere 10 normalkubikkmeter hydrogen per time. Brenslet vil være en oppgradert biogass fra et avfallsdeponi i nærheten.

‒ Dette blir den første prototypen i verden som viser hydrogenproduksjon med denne teknologien i denne skalaen, sier Mastin.

Bare en del av hydrogenet vil bli brukt i brenselcelleanlegget. Resten renses og lagres ved høytrykk på tanker der brenselcelledrevet hydrogenbiler kan fylle drivstoff.

Solid forskningsgrunnlag

Prosjektet der hydrogenproduksjon fra biogass kombineres med strømproduksjon på Lillestrøm, har fått navnet BioZEG. Det er støttet av Innovasjon Norge og Statoil, og ledes av ZEG Power AS, et selskap eid av IFE og CMR samt to private investorer for å kommersialisere ZEG-teknologien.

Parallelt er det også startet et nytt FoU-prosjekt kalt BioSER som skal teste og videreutvikle hele reformeringsprosessen (SE-SMR), inkludert absorbentmaterialer for hydrogenproduksjon med CO2-fangst. Det ledes av IFE med NTNU og ZEG Power AS som partnere.

De to nye prosjektene bygger på tidligere CLIMIT-støttede prosjekter der fokus har vært å identifisere prosessparametre og materialer både i reformeren og brenselcellen. I ZEG Tech-prosjektet har forskerne også utviklet en ny design for brenselcelleanlegget som gjør det mer robust og mer effektivt.

Mongstad neste?

Det neste store steget for ZEG Power vil være å få bygd et pilotanlegg i Teknologisenteret på Mongstad der det er satt av en tomt for utprøving av nye teknologier ved siden av fangstanleggene til Aker Clean Carbon og Alstom.

‒ Vi har meldt vår interesse til TCM . ZEG Power er i ferd med å starte et forprosjekt for et anlegg på 400 kW fordelt på 200 kW hydrogen og 200 kW strøm på Mongstad, sier Wærnhus.

Dersom alt går etter planen kan et pilotanlegg stå klart om to-tre år.

FAKTA OM PROSJEKTET

Navn: Zero Emission Gas Power Technol​​​ogy Qualification for Industrial Scale ZE​G ​Plants

Prosjektleder: ZEG Power AS

Partnere: Prototech AS, IFE​

Budsjett: 4 millioner kroner

CLIMIT-støtte: 50 prosent​

Ferdigstilt: Desember 2012

Relaterte Prosjekter:

  • HyNor Lillestrøm (Forskningsrådet, Transnova, Akershus fylkeskommune, Innovasjon Norge m.fl.)
  • BioZEG (Innovasjon Norge - Miljøteknologiordningen)
  • BioSER (RENERGI-programmet - Kompetanseprosjekt for næringslivet)​

​​​

project-news


CLIMIT © 2017