Status for FoU på CO2-lagring

  Sigurd Aarvig
25. juni 2012

Borene snurrer ved feltlaboratoriene for CO2-lagring, og væske injiseres for å se hvordan klimagassen vil oppføre seg i et reservoar. Forsøkene er en viktig del av norsk forskning på karbonlagring.
 

​Store prosjekt pågår i forskningsprogrammet Climit med sikte på å utvikle teknologi for sikker og kostnadseffektiv lagring og overvåking av CO2-deponi. I Stortingets nye klimaforlik blir viktigheten av denne forskningen fremhevet.

I den nasjonale strategien Energi21 slås det fast at karbonfangst og -lagring er nøkkelteknologi for å møte klimautfordringene. Norge er godt posisjonert for å bidra på dette feltet, blant annet fordi vi har muligheter for å lagre betydelige mengder CO2, særlig på norsk sokkel.

Teknologien finnes

– Forskningen har gitt oss mye kunnskap om teknologi for CO2-lagring, men vi har behov for å vite mer, sier Aage Stangeland, koordinator i Forskningsrådet for CLIMIT. Programmet drives av Forskningsrådet og Gassnova SF i fellesskap.

– Injiseringen på Snøhvit-feltet er et eksempel. Der fikk Statoil trøbbel med trykkoppbygging da de begynte å injisere i 2007, men de greide å løse problemene. På Sleipner har lagring pågått smertefritt siden 1996. Det viser at teknologien er der, sier Stangeland.

To feltlaboratorier

Feltlaboratoriene i Svelvik og på Svalbard er viktige prosjekter i CLIMIT. Ved CO2 Field Lab på Svelvikryggen ved Drammensfjorden injiseres CO2 i brønner som er boret i et grustak. Meningen er at CO2 skal bevege seg oppover, for hensikten er å finne hvilke metoder som er best egnet til å oppdage lekkasjer i et lagringsreservoar på et tidlig tidspunkt.

– Dette er et banebrytende prosjekt. Om lag ett tonn er injisert, og forskningsresultatene er ennå ikke ferdig analysert, forteller seniorgeolog Svein Staal Eggen i Gassnova.

Injiserer i Svalbard-brønner

På Svalbard er feltlaboratoriet i gang med å bore sin sjuende brønn. Her er formålet å identifisere reservoar for karbonlagring, og det har de oppnådd.

– Vi har vist at vi greier å gjennomføre tekniske operasjoner i arktiske strøk og at det finnes lagringskapasitet og injektivitet i bergartene, sier daglig leder Ragnhild Rønneberg i UNIS CO2-lab.

Svalbard har spesielle grunnforhold, og øya fremstår som en oppløftet del av Barentshavet. Ved boring i bakken er det funnet porøse sandsteinsformasjoner som synes å være velegnet til lagring, under et lokk av harde bergarter som vil holde CO2-en på plass. Trykkforholdene har vist seg å være overraskende gunstige.

– Den dypeste brønnen vi har, er på 970 meter. For tiden borer vi brønn 7 i området 670-700 meter, hvor vi antar at vi har den mest optimale formasjonen for lagring av væske. Det betyr bergart med høyest porøsitet og høyest permeabilitet.

Så langt har vi bare testet brønnene med vann tilsatt sporingsstoffer. Forsøkene vi nå gjennomfører, skal gi oss en bedre forståelse av størrelsen på reservoaret og gi grunnlag for å konkludere på lagringsstrukturen. Testingen med vann kan ikke foregå på en hvilken som helst tid av året. Vi har et snevert tidsvindu med boring og vanninjeksjon frem til frosten kommer, forteller Rønneberg.

Svalbar-brønn.jpg
 

Godt kledde forskere ved en av brønnene på Svalbard, hvor feltlaboratoriet har identifisert lagringskapasitet for CO2 under bakken. Foto: UNIS CO2-lab

Vil være utstillingsvindu

Hun opplyser at 2400 m3 væske ble injisert under stort trykk i brønn nummer seks. Injiseringen skjedde uten oppsprekking i lokket, noe som virker svært lovende med tanke på at væsken i brønnen ikke skal komme opp igjen. I august injiseres nye vannmengder i den sjuende brønnen.

– Det optimale ville være å teste med flytende CO2, men prosjektet kan greie seg med vann i noen år fremover. Deretter bør det testes med luft eller aller helst med CO2.

Rønneberg og kollegene hennes ser gjerne at feltlaboratoriet på Svalbard blir et norsk utstillingsvindu for forskning og utvikling innen CO2-håndtering i et bredt perspektiv.

– Både grunnforskning innen geologi og modellering som gjøres i vårt prosjekt, er viktig for å øke kunnskapen om karbonets vandring fra kilde, som her på Svalbard er kull, til kullforbrenning med CO2-utslipp, -fangst og -løsning med deponering i egnede sedimenter, sier hun.

Matematisk modellering

Et annet av de større, norske prosjektene på karbonlagring er MatMoRA – Geological Storage of CO2: Mathematical Modelling and Risk Assessment. Prosjektet ledes fra Universitetet i Bergen og har gitt ny kunnskap om hvordan matematikk kan brukes til å forutsi hvordan CO2 skal kunne lagres med minimal risiko for lekkasje.

Forskningen videreføres i MatMoRA-II (2012–2015), som skal forbedre metodene for å simulere hvordan CO2 oppfører seg i et reservoar. Et hovedspørsmål er blant annet hvordan CO2 kan injiseres trygt uten at takbergartene sprekker opp.

– Vi skal nå i større grad ha en kopling av trykk og geomekanikk, og vi har fått med Norges Geologiske institutt (NGI) som ny partner, sier prosjektleder Helge Dahle i MatMoRA–II. Videre skal forskerne arbeide med å forstå data fra Sleipner og Snøhvit mer konkret. Temperatureffekter og ulike injeksjonsteknikker skal også tas med i simuleringene.

CO2-flyt-simulering.jpg
 

Matematisk simulering av CO2-flyt i topplaget i et reservoar i Utsira-formasjonen. Til venstre en tidligere modellering av forventet utvikling etter henholdsvis 7 og 30 år. Til høyre er dataene tilpasset av forskerne i MatMoRA-prosjektet. Illustrasjon: UiB

To forskningssentre

To av forskningssentrene for miljøvennlig energi (FME) arbeider med lagring. SUCCESS (Subsurface CO2-storage – Critical Elements and Superior Strategy) arbeider kun med lagring, mens BIGCCS tar for seg CO2-håndtering (CCS) i sin helhet. De to sentrene har med seg en rekke forskningsmiljøer og industribedrifter som partnere.

– Begge sentrene representerer en storstilt norsk satsing på CO2-håndtering, og sentrene bidrar til at norske forskningsmiljø er på internasjonalt toppnivå på flere tema innen fangst og lagring, sier Aage Stangeland.

Marked utpå 20-tallet

Markedet for CO2-fangst og –lagring ligger imidlertid et stykke frem i tid. Opprinnelig satte EU som mål å ha inntil 12 demoprosjekter for karbonlagring innen 2015. Dette skulle lede frem til et kommersielt marked i 2020, men arbeidet har ikke gått raskt nok. Markedet forventes nå å komme først et stykke ut på 2020-tallet, opplyser Aage Stangeland.

– Etableringen av demoprosjekt har gått tregere enn ventet verden over. For å tette kunnskapshull fokuseres det nå i EU i stadig større grad på flere små piloter i tillegg til store demonstrasjonsprosjekt, sier han.

Folkelig motstand

Mens diskusjonen om CO2-håndtering i Norge dreier seg mest om kostnader, har frykt for lekkasjer fra underjordiske reservoar bremset forskning og utvikling på karbonlagring i flere europeiske land. For eksempel gikk Vattenfall i desember til det drastiske skritt å skrinlegge CO2-håndteringsprosjektet Jänschwalde, til tross for at EU hadde bevilget over én milliard kroner til prosjektet, som var planlagt i den tyske delstaten Brandenburg. Bakgrunnen var at Forbundsdagen som følge av folkelig motstand mot karbonlagring ikke har fått på plass lovverk som er nødvendig for CO2-fangst og -lagring.

Denne skepsisen mot CO2-lagring har spredt seg til flere andre land i Europa. For eksempel er CO2-lagring på til lands ikke lovlig i Nederland og Østerrike, fordi mange frykter at lagret CO2 skal lekke ut i så store mengder at folk skal bli kvalt. Forskningen gir imidlertid ikke næring til en slik frykt.

– Ved et godt utført prosjekt vil det være minimal risiko for at noe slikt skulle skje. I verste fall kan noe CO2 piple ut, og CO2 er ufarlig i slike små mengder, sier Stangeland.

Store kostnadsvariasjoner

De mest aktuelle lagringsstedene i Norge befinner seg dypt under havbunnen. Derfor har frykt for ulykker knyttet til lagring i liten grad blitt diskusjonstema her hjemme. Den vellykkede lagringen av mer enn 13 millioner tonn CO2 fra Sleipner i Utsira-formasjonen 1000 meter under havbunnen i Nordsjøen har dessuten vist at karbonlagring i stor skala kan gjennomføres trygt og effektivt.

Lagringskostnaden utgjør en relativt liten andel av de totale kostnadene ved CO2-håndtering, der selve CO2-fangsten står for om lag 80 prosent av kostnadene. EUs teknologiplattform ZEP (Zero Emission Power Plants) anslår kostnaden ved lagring til mellom én og 20 euro/tonn. Det store spriket skyldes at kostnaden vil variere sterkt fra tomme petroleumsfelt med infrastruktur, til akviferer, hvor brønner må bores og infrastruktur bygges. I noen konkrete eksempler der lagring er iverksatt, har mediankostnaden ligget på 3–6 euro/tonn.

Sentrallager for Europa?

Oljedirektoratet har laget et atlas som viser hvor CO2 kan langtidslagres i den norske delen av Nordsjøen. Atlaset viser at Norge har nok lagringssteder, og langt mer enn bare til eget bruk.

– Utsira har stor nok kapasitet til å bli et CO2-sentrallager for hele Europa, men det forutsetter infrastruktur og brønner, sier Stangeland.

Oljedirektoratet leder Lagringsforumet, som er en faglig arena og skal ha oversikt over pågående aktiviteter knyttet til karbonlagring på norsk sokkel. Forumet skal legge til rette for at de ulike miljøene som jobber med lagring, kan dra nytte av hverandres kunnskap og erfaring.

– I tiden fremover blir utfordringen å realisere lagringspotensialet. I den forbindelse er Oljedirektoratets lagringsatlas et av de viktigste bidragene, sier Svein Staal Eggen i Gassnova .​

​​​

 


CLIMIT © 2017