JFor å håpe å oppfylle målene i Paris- og Glasgow-avtalene, må vi fjerne 6-7 gigatonn CO2 fra atmosfæren hvert år fra 2050. Alternativt drivstoff og energisparing vil hjelpe, men det slippes ut for mye CO2 permanent, også som et biprodukt fra basisindustri som stål og sement. CCS er nøkkelen til å møte utfordringen med avkarbonisering, og tiden renner ut.

Flere hundre nye skip trengs i de kommende tiårene
Å legge CO2 tilbake under jorden der den kom fra, hovedsakelig i undervannsreservoarer, er en optimal miljøløsning. Nord-Europa leder for tiden an med joint venture-selskapet Northern Lights som utvikler infrastruktur fra fangst til lagring. Det statlig støttede Longship-prosjektet, som omfatter fangstanlegg på Østlandet, vil være det første ende-til-ende pilotprosjektet som tar i bruk denne infrastrukturen. «Omtrent 260 millioner tonn CO2 har blitt injisert og lagret på norsk sokkel siden midten av 1990-tallet som en del av prosesser for økt oljeutvinning (EOR) for å maksimere olje- og gassutvinningen, så vi har allerede mye erfaring,» sier Erik Mathias Sørhaug, forretningsutviklingssjef, DNV Maritime Advisory.

«Vi må raskt distribuere og skalere hele verdikjeden, fra fangst, lagring og transport til lossing og injeksjon, for at CCS skal ha en meningsfull innvirkning. En stor del av det totale volumet, i alle fall i tidlig fase, vil måtte fraktes med skip, noe som gjør sjøtransport til et sentralt helhetlig element, legger han til. «Vi spår at et helt nytt segment av fartøyer vil utvikle seg på grunn av den økte etterspørselen etter flytende CO2-transport, med potensielt flere hundre fartøyer som kommer i drift rundt 2050.»

Ulike trykkregimer kan øke CO2-lastekapasiteten
Men forskjellige CCS-applikasjoner og skalanivåer kan kreve at flytende CO2 transporteres ved forskjellige trykknivåer, noe som krever utvikling av lav-, middels- og høytrykksreservoarløsninger. I dag transporteres CO2 kommersielt over Nord-Europa ved hjelp av en håndfull små mellomtrykksbeholdere. De planlagte nordlysskipene vil også ha middels trykk (15 bar ved -28°C) og i stand til å frakte LPG om nødvendig. Teknologien er operativt godt kjent, men har begrensninger når det gjelder tankstørrelse og materialer.

Både lav- og høytrykksløsninger har potensial til å øke lastekapasiteten, men dette er nye teknologier som byr på nye risikoer og utfordringer innen skipsdesign, konstruksjon og drift. Disse inkluderer optimal tankstørrelse og utforming, materialvalg, tilstand av fanget CO2, retensjonstid og behov for gjenkondensering, korrosive effekter av urenheter i lasten, sikkerhetshensyn, pålitelige overvåkingssystemer og å oppnå en optimal balanse mellom kostnad og kompleksitet.

Høytrykksteknologi krever mindre energi
«En helhetlig tilnærming er avgjørende for å velge den mest effektive løsningen. Kostnadsdyktighet kommer ned til avstanden til det endelige lagringsstedet, mengden CO2 som skal transporteres (per last og på årsbasis) og losse- og injeksjonskonseptet, sier Sørhaug. Her trenger bransjen et klarere bilde for å ta forsvarlige forretningsbeslutninger.
Høytrykksteknologi (35–45 bar) er et attraktivt alternativ til lav- og middeltrykksløsninger når man vurderer kostnadene for hele verdikjeden, ettersom omgivelsestemperaturforhold (0–10°C) krever mindre energi for å kjøle ned gassen til en kryogenisk nivå for lasting, og oppvarming ved lossing. Fleksibiliteten og skalerbarheten til lastbegrensningssystemer tillater potensielt konstruksjon av svært store CO2-bærere på opptil 80 000 kubikkmeter eller enda større.

KNCC går videre under høyt press
I spissen for høytrykksutviklingen er Knutsen NYK Carbon Carriers (KNCC). DNV ga nylig joint venture-selskapet mellom Knutsen Group og NYK Group prinsipiell godkjenning for sitt nye PCO2-reservoarkonsept ved å anvende prinsippene som ble tatt fra Knutsens proprietære trykkbaserte naturgass (PNG) transportløsning utviklet siden 15 år for å transportere komprimert naturgass (CNG).

CO2en lagres i bunter av vertikalt stablede trykksylindre med liten diameter i stedet for store sylindriske tanker.

Den lille diameteren reduserer risikoen for trykkvariasjoner inne i rørene, forhindrer dannelse av tørris og eliminerer skvulpeffektene av flytende CO2 under del- eller fulllastforhold. KNCC mener konseptet vil resultere i betydelige kostnadsbesparelser i forhold til kryogene strategier.

Løs regulatoriske hindringer for å fullføre prosjektet
Mens lavt og middels trykk håndteres innenfor gjeldende reguleringsregime, går høytrykks CO2-transportparametrene noe utenfor gjeldende IGC-kode, som er den obligatoriske reguleringen for bulktransport av alle gasser. flytende med et damptrykk større enn 2,8 bar absolutt ved 37,8°C. «Da vi begynte å vurdere KNCC-fartøysdesignet, ble det raskt klart at løsningen var teknisk gjennomførbar, men det var noen utfordringer for å sikre at den var tillatt innenfor det eksisterende regulatoriske rammeverket,» Johan Petter Tutturen, forretningsutviklingssjef for CO2-bærere i DNV , sier.

Fortsette tekniske studier og risikovurderinger
Høytrykks CO2-bærere vil nå bli behandlet som gassbærere under IGC-koden. Fartøy og utstyr vil, der det er mulig, være utformet for å overholde de foreskrivende kravene i koden og de endrede DNV-reglene, del 5, kapittel 7, med klassebetegnelsen «Tankers for CO2». «Vi anser KNCC-inneslutningssystemet som er tatt i bruk fra Knutsens PNG-bærerdesign som en ny konfigurasjon i IGC-sammenheng. Det vil derfor måtte vurderes under bestemmelsene for nye konfigurasjoner av inneslutningssystemer, legger Tutturen til.

Kravene til sylindertype inneslutningssystem som angitt i DNV-reglene del 5 kapittel 8 for CNG-tankere vil bli brukt som grunnlag for utformingen av KNCC, men med de nødvendige modifikasjoner for å ta hensyn til transport av flytende CO2 i stedet av naturgass. «Det viser hvordan langvarige DNV-regler på områder som CNG kan tilpasses for å muliggjøre viktige nye teknologier. Det neste trinnet er å optimalisere fartøyet og inneslutningssystemdesignet med mer detaljerte ingeniørstudier og risikovurderinger som en del av klassifiseringsprosessen, sier Tutturen.

KNCC-sjef Anders Lepsøe applauderer det pågående tette samarbeidet: «CCS har et stort potensial for å bidra til å dekarbonisere industrien, og vi er stolte av å være i forkant av innovasjoner for å øke potensielle transportvolumer. Valideringen som tilbys av DNVs regler og DNVs CO2-transportekspertise i verdensklasse har vært uvurderlig når vi tar de neste stegene med PCO2-konseptet i dette fremvoksende segmentet. Å bidra til å nå globale miljømål er avgjørende for oss og våre eiere, og vi har som mål å bli en integrert del av CCS-verdikjeden.

KNCC forventes å starte testing av flytende CO2 ved et nytt laboratorium i Norge høsten 2022, med resultater som viser gjennomførbarheten av teknologien som forventes i andre halvdel av 2023.

DNV hjelper til med å identifisere og bevise nye forretningsløsninger
DNV er den ideelle partneren for å gi råd om kostnader og implikasjoner for CO2-transport, med prosjekter på gang og nye regler under utvikling. En flåte på tre til fire lavtrykks CO2-skyttler vurderes for Stella Maris CCS-prosjektet der en dedikert flytende injeksjonsenhet (FIU) i Nordsjøen vil motta CO2, varme den opp til rundt 150 barg og deretter injisere den i kontinuerlig i injeksjonsbrønnen.

Det lave trykket øker den maksimale diameteren til lastetanken, og tillater transport av ca. 6.300 kubikkmeter flytende CO2 i hver lastetank, og tillater dermed større fartøyer med en total kapasitet på 50.000 m3 i hver last.

DNV gir ekspertinnspill om konseptdefinisjon for Altera Infrastructure og Hoegh LNG-prosjekteiere, inkludert regulatoriske vurderinger, miljøkonsekvensstudier, dynamisk kraftbehov/posisjoneringsanalyse og l «AiP for utformingen av Shuttle Tanker, Carbon Collection, Storage and Offloading Unit og CRF.

– Når det gjelder logistikk, samarbeider vi med alle interessenter gjennom forretningsdivisjonen Energy Systems for å identifisere løsninger som gir økonomisk og operasjonell mening, sier Sørhaug. Andre nøkkeltjenester inkluderer teknologikvalifisering av nye lastinneslutningssystemer, veiledning og assistanse i anbudsprosessen for CO2-tankere, skipsklassifisering, assistanse ved design av spesialiserte tanker, rør- og kjølesystemer, og analyse av konsekvensene av CO2-lekkasje og -spredning. ved hjelp av sofistikert databasert væskedynamikk. modellering.
Kilde: DNV, https://www.dnv.com/expert-story/maritime-impact/DNV-supports-innovations-in-CO2-carrier-design.html?utm_campaign=Gas_411_KNCC_LCO2_AIP&utm_medium=email&utm_source=Eloqua