Reduserer risikoen ved CO2-lagring med matematikk (MatMoRA)

project-news Aage Stangeland
29.06.2011

Fangst og lagring av CO2 er lansert som et av våre viktigste klimatiltak. Dette medfører en stor utfordring – vi må sikre at geologisk lagret CO2 ikke lekker ut igjen. (Prosjekt 178013)
 

​​​​​​Et stort norsk forskningsprosjekt har brukt matematikk for å bestemme hvor CO2 kan lagres trygt.

Det er velkjent at CO2 kan injiseres og lagres i geologisk egnede formasjoner, men for at dette skal kunne bli et klimatiltak som virker er det helt avgjørende at CO2 forblir lagret i lang tid uten å lekke ut igjen.

Helge Dahle og Jan Martin Nordbotten ved Universitetet i Bergen.Foto: UiB

En gruppe forskere ledet fra Universitetet i Bergen utvikler matematiske modeller for hvordan CO2 beveger seg etter injeksjon. Dette er en svært komplisert prosess som avhenger av porøsitet og permeabilitet i bergarten, samt kjemiske og mekaniske egenskaper i lagringsområdet.

I prosjektet "Geological Storage of CO2: Mathematical Modelling and Risk Assessment", forkortet til MATMORA, brukes avansert matematikk for å utvikle verktøy som kan forutsi hva som vil skje når CO2injiseres i berggrunnen.

Utvikling av denne type modeller er helt nødvendig. Før industrien kan ta i bruk fangst og lagring av CO2 i stor skala, må det utvikles simuleringsverktøy som kan gi et bilde av hva som vil skje med CO2 som injiseres i berggrunnen.

Resultatene fra MATMORA-prosjektet gir oss en ny og bedre forståelse av strømningsmønsteret når CO2injiseres i berggrunnen. Prosjektet har fokusert på hvor mye CO2 som kan injiseres, og hvordan CO2deretter oppfører seg. Etter injeksjon vil noe CO2 løses i vann, og i prosjektet har en forsøkt å forstå hvor mye, og hvor fort, CO2 vil løses opp. Blant resultatene fra prosjektet kan følgende viktige funn nevnes:

  • Flere modelleringsmiljøer som arbeidet med kommersielle og akademiske simulatorer for CO2-lagring ble invitert til å bidra til ulike benchmarkstudier. Resultatene fra akademiske og kommersielle regneverktøy viste store sprik avhengig av hvilke prosesser som ble studert og hvordan problemene ble formulert.
  • De tre viktigste lagringsmekanismene i en bergart er: (1) Strukturell lukning under en takbergart, (2) fanging på grunn av kapillarkrefter, og (3) oppløsning av CO2 i vann. Prosjektet har utviklet verktøy som muliggjør vurdering av hvilke mekanismer som er viktigst. Analyser gjennomført i prosjektet viser at den siste mekanismen kan være viktigere enn tidligere antatt. Dette medfører også at det nå kan lages mer nøyaktige modeller for CO2-lagring.
  • En utfordring har lenge vært at 3D modeller som beskriver lagringsreservoaret blir kompliserte, og at simuleringene dermed tar svært lang tid. I MATMORA-prosjektet er det utviklet nye modeller som kan løses i 2D med svært gode resultater. Hemmeligheten bak de nye modellene er en antagelse om vertikal likevekt som gir nøyaktige simuleringer innenfor antagelsens gyldighetsområde. Et resultat av dette er at simuleringstiden nå reduseres med en faktor på 10 eller 100 i forhold til 3D-modeller. Dette representerer et stort gjennombrudd i forhold til å kunne vurdere risiko under ulike scenarioer.

    MATMORA-prosjektet ble avsluttet i 2011, men partnerne bak prosjektet har allerede startet flere nye prosjekter hvor de kaster seg over nye utfordringer. De norske forskningsmiljøene innen matematisk modellering av CO2-lagring har en sterk internasjonal posisjon, og det er grunn til å tro at forskningsarbeidet utført i disse miljøene vil være med å legge grunnlaget for at CO2 kan lagres i stor skala, både under Nordsjøen og ellers i verden.​

Fakta om prosjektet​

Navn: Geological Storage of CO2: Mathematical Modelling and Risk Assessment (MATMORA)

Prosjektleder: Universitetet i Bergen ved professor Helge K. Dahle

Akademiske partnere: SINTEF IKT, CIPR, Princeton University, Universität Stuttgart

Industripartnere: StatoilHydro, Norske Shell

Tidsramme: 2007-2011

Budsjett: 20,5 millioner kroner, hvorav 80 prosent i støtte fra Forskningsrådets CLIMIT-program

​​​

project-news


CLIMIT © 2017