Langt frem for CO2-rensing

  • energi


Teknisk Ukeblad har sett på hvor mye det svir og hva som trengs av teknologisk utvikling og andre tiltak for å gjøre rene utslipp til virkelighet.

Beregninger utført av professor Olav Bolland ved Institutt for energi- og prosessteknikk på NTNU, viser at CO 2-rensingen, med optimistiske forutsetninger, koster over 20 øre per KWh. Konvensjonelle gasskraftanlegg trenger en kraftpris på godt over 20 øre per KWh, før avgifter, for å oppnå lønnsomhet. Det betyr at et CO 2 -fritt anlegg må ha en kraftpris på over 40 øre for å være lønnsomt.

Ifølge Bolland kan ny teknologi redusere kostnadene med CO 2 -rensing opptil 30 prosent. Det betyr 7-8 øre per KWh redusert pris. I tillegg kan CO 2-avgifter og bruk av CO 2 til økt oljeutvinning gjøre rensing mer attraktivt. Bildet er dermed ikke helsvart.

Trenger tiltak

Bolland peker på fire forhold som kan bidra til at CO 2-fri gasskraft kan konkurrere i et marked. For det første må utslipp av CO 2 til atmosfæren "straffes" på en måte som forårsaker en økning i omsetningspris for elektrisitet. Kyoto-avtalen vil være et viktig instrument for å introdusere internasjonale tiltak som kan virke på et internasjonalt omsetningssystem for elektrisitet. Det er stor usikkerhet om når, og om, Kyoto-avtalen i det hele tatt vil få noen konkrete virkninger. Derfor står beslutningstagere som vurderer CO 2-fri teknologi overfor en meget stor usikkerhet.

Bolland peker også på muligheten vi har til å ta imot store mengder CO 2, ikke bare for norske gasskraftverk, men fra hele Europa, og lagre gassen permanent i geologiske strukturer i Nordsjøen. En del av denne CO 2 kan også gis en verdi som trykkstøtte i oljereservoarer og bidra til økt oljeproduksjon. Dessverre er det langt frem og vi trenger en ny samordnet infrastruktur, et handelssystem og et lovverk for deponering/lagring før at dette vil skje.

- Gjennom forskning og utvikling kan vi redusere merkostnaden for CO 2 -frie gasskraftverk. Slike anlegg vil aldri lage like billig strøm som ved konvensjonelle, men vi regner potensialet for kostnadsreduksjon til å være ca. 30 prosent, sier han.

Bolland peker også på at vi ikke har driftserfaring med de ulike teknologiene og at det er et viktig element mot kommersiell aksept. Før vi kan bygge anlegg i full skala må vi bygge pilotanlegg hvor teknologien kan testes ut i større skala og hvor det legges til rette for forskning og utvikling.

- Hvis politikerne mener noe med dette, må vi snarest komme i gang med slike pilotanlegg, sier han.

Trykkstøtte

Representanter for industrien som TU har vært i kontakt med, har klare meninger, men ønsker ikke å stå frem med navn. Flere peker på muligheten vi som oljenasjon har til å benytte CO 2 fra rene gasskraftverk til å drive ut mer olje fra eksisterende og fremtidige felter.

Med dagens oljepris kan det være god butikk, men ingen tør å satse på en varig høy oljepris. En politisk løsning kan være et fleksibelt skatteregime som reduserer beskatningen av den ekstra oljen som kommer på grunn av slik injeksjon. Da vil risikoen reduseres og det kan gi en vinn-vinn situasjon. Vi får høyere oljeinntekter og billigere CO 2-deponering.

Industrien peker også på behovet for å kunne finansiere mer forskning og bygging av pilot- og demonstrasjonsprosjekter. Selv om det offentlige har satset mye på CO 2-frie gasskraftverk, trengs det snart større anlegg hvor resultatene fra forskningen kan testes ut. De koster vesentlig mer enn det som finnes av midler i dag. Den dyreste løsningen av alle er å bygge et stort anlegg med dagens renseteknologi.

Penger og kraft

"Det koster å være kar", er det noe som heter. I dette tilfellet kommer prislappen både i form av lavere el-utbytte, vesentlig høyere anleggs- og driftskostnader, og derfor mye høyere strømpris.

Det finnes en rekke teknologialternativer. Vi har sett på de mest realistiske.

På riktig lang sikt finner vi også den keramiske brenselcellen som både kan skilte med høy virkningsgrad og CO 2-separasjon, men som er omfattet av for stor usikkerhet for denne gjennomgangen.

ALTERNATIVENE:

Etter forbrenning

Rensing av eksos ved adsorpsjon (fortetting av gass) er mest velprøvd metode for å skille ut CO 2. Metoden går ut på å kjøle ned avgassen, som inneholder rundt 3,5 volumprosent CO 2, til rundt 50 °C og tilsette kjemikalier, dvs. aminer. På grunn av lav konsentrasjonen av CO 2, må svært store gassmengder behandles. I et 400 MW-anlegg er avgassmengden ca. 2 500 000 Sm 3 i timen. Metoden har potensial til forbedring ved bruk av membraner, som Aker Kværner har arbeidet med i ti år.

Studier fra internasjonale Carbon Capture Project (CCP), der Norsk Hydro og Statoil deltar sammen med BP, Chevron, Texaco, ENI, EnCana, Shell og Suncor Energy, peker på forbedringer i aminsystemene og kosteffektiv design som kan bringe kraftverk med en slik CO 2-rensing opp på en el-virkningsgrad på 52 prosent.

Før forbrenning

Metoden fikk stor oppmerksomhet da Hydro foreslo å bygge et 1200 MW kraftverk med tre turbiner og bruke den utskilte CO 2-gassen som drivgass på Granefeltet. Metoden går ut på å reformere hydrokarbonene i naturgassen til hydrogen og CO 2, og bruke hydrogenet som brennstoff i gassturbinene. Teknologien ble vurdert av Hydro og partneren på turbinsiden, General Electric, til teknisk gjennomførbar: Men Hydrokraft ble ikke bygget på grunn av for høye kostnader.

Ny teknologi basert på hydrogenledende membraner kan i fremtiden gjøre prosessen billigere og øke virkningsgraden.

Forbrenning med oksygen

Aker Kverner har jobbet med en metode for å skille oksygen og nitrogen fra luften og bruke rent oksygen sammen med brennstoff og resirkulert CO 2 i gassturbinen. Eksosen vil bestå av CO 2 og vanndamp som lett lar seg skille ut ved kjøling. Metoden har to klare fordeler: Nesten 100 prosent utskilling av CO 2 og svært lite NOX i avgassen. Metoden krever et stort anlegg for å separere oksygen og luft basert på frysedestillasjon. Denne forbehandlingsprosessen reduserer virkningsgraden med rundt 12 prosent.

Hvis forskningen rundt membranseparering av luft fører frem, kan dette sifferet halveres.

AZEP

Hydro har i flere år deltatt i EU-prosjektet AZEP - Advanced Zero Emissions Power Plant. Konseptet er basert på avansert teknologi med oksygenledende membraner og høytemperatur varmevekslere i en gassturbin for å separere ut CO 2. Selv om dette er en svært spennende teknologi, som både kan gi høy virkningsgrad og lave anleggskostnader, gjenstår mye forskning og utvikling hvis den skal bli klar til pilottesting og eventuell kommersiell bruk.