Ignorer kommandoer på båndet
Gå til hovedindhold
Naviger op
Log på
> Forside > Energi > CO2 lagring > Geologisk CO2 lagring > Viden om CO2-lagring

Viden om CO2-lagring

 
Udledning af CO2 fra afbrænding af fossile brændsler så som kul, olie og gas kan føre til en række uønskede ændringer af jordens klima. Der er en international fælles vilje til at nedbringe CO2 udledningen, som beskrevet i Kyoto-aftalen, men målene kan være svære at nå, da verden samtidig tørster efter energi til skabelse af vækst og velstand. Lagring af CO2 i undergrunden er en oplagt mulighed for at indskrænke udledningen. Det kræver, at CO2 adskilles fra røggassen eller brændslet, og at der findes egnede geologiske formationer, hvor den frigjorte CO2 kan lagres sikkert i undergrunden - Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelse

CO2 er en del af vores hverdag

CO2 findes naturligt i vore omgivelser og er også kendt som kultveilte, kuldioxid eller tøris. Det anvendes til mange formål, blandt andet fremstilling af sodavand, øl, is og skumslukkere. CO2 produceres som biprodukt ved fremstilling af ammoniak og på raffinaderier som fremstiller benzin.

Mange steder i verden siver der CO2 op til overfladen fra dybereliggende lag. Dette er stort set altid noget, der sker i forbindelse med områder med vulkansk aktivitet, som bidrager med langt den største mængde af atmosfærens CO2 indhold.

De fleste af de kendte mineralvande som for eksempel Perrier stammer fra kilder som indeholder vulkansk CO2. Ved byen Gerolstein i Eifel-distriket, er kilden ligefrem en turist attraktion foruden at give navn til den mest kendte mineralvand. Ren CO2 er uden smag og lugt. Det er ikke i sig selv giftigt, men da CO2 er en relativ tung gasart, kan det fortrænge den atmosfæriske luft i lavninger eller kældre og give iltmangel.

En række steder, især i Nordamerika men også enkelte steder i Europa, findes geologiske strukturer fyldt med CO2 på samme måde som olie og naturgas. Også dette stammer sandsynligvis fra fortidig vulkansk aktivitet.

CO2 som drivhusgas

Jorden modtager den største del af sin energi fra solen. Energien trænger let gennem jordens atmosfære som kortbølget stråling og omdannes til varme i de øverste dele af jordoverfladen, havet, planter og bygninger. Udstråling fra de opvarmede overflader sker som langbølget stråling. Denne type energibølger kan fanges og tilbageholdes af drivhusgasser og vanddamp i atmosfæren.

Der er 6 vigtige drivhusgasser i atmosfæren:

  • Kuldioxid (CO2 ) 360 ppm (= 0,036%)
  • Metan (CH4 ) 1,7 ppm
  • Lattergas (N2O) 0,3 ppm
  • Hydrofluorkarboner (HFC'er) 0,4 ppb
  • Perfluorkarboner (PFC'er) 0,1 ppb
  • Svovlhexafluorid (SF6) 0,004 ppb

ppm= parts per million eller millionte-dele, ppb= parts per billion eller milliardte-dele
begge enheder angiver her et volumenmål

De sjældne drivhusgasser har en meget stor effekt selv ved meget lave koncentrationer. Ved beregning af udslip og krav til reduktion efter de internationale aftaler for eksempel Kyoto-aftalen omregnes drivhusgasserne til CO2 ækvivalent.

Kyoto protokollen og Danmarks CO2 målsætning

I 1997 blev Kyoto-aftalen indgået med henblik på at reducere de industrialiserede landes udledning af drivhusgasser med 5,5% i forhold til år 1990. EU skal som sit bidrag til Kyoto-aftalen reducere udslippet af drivhusgasser med 8%, hvilket svarer til at lukke eller erstatte omtrent 80 store kulkraftværker. Reduktionerne skal være i hus i perioden 2008 til 2012. Det er tanken, at aftalen skal danne grundlaget for en langt mere omfattende reduktion i resten af det 21. århundrede, men allerede fra starten løb aftalen ind i problemer. EU-landene havde fra starten sat stor prestige ind på at få aftalen ratificeret af de nødvendige 55% af verdens industrilande. Det så i langt tid ud til ikke at ville lykkes, idet USA – som står for en fjerdedel af verdens menneskeskabte CO2 udslip – ikke ville godkende den indgåede aftale. Med den russiske Dumas ratificering af aftalen i oktober 2004 er det lykkedes at samle den fornødne tilslutning og aftalen er nu trådt i kraft.

Danmarks nationale mål er en reduktion i CO2 udslip med 21 %. På trods af en række tiltag herunder planlagte opkøb af ikke udnyttede CO2 kvoter i andre lande er Danmark imidlertid langt fra målet. Det Internationale Miljøagentur forudser således en overskridelse af vores målsætning på op til 36 % ved Kyotoaftalens udløb i 2012. Dette vil sige at Danmark i stedet for at reducere CO2 udslippet til atmosfæren i 2012 vil have forøget udslippet med 15 %.

CO2 fra afbrænding af fossilt brændsel

Ved forbrænding af fossilt brændsel dannes CO2. I et gennemsnitligt industriland stammer det menneskeskabte CO2 udslip fra tre nogenlunde lige store kilder: (1) Kraftværker og tung industri, (2) transport og (3) husholdninger og andre småkilder.

Det er ikke ligemeget hvilket brændsel kraftværkerne fyrer med. Af de fossile brændsler er brunkul værst og naturgas bedst mens vedvarende energikilder per definition er CO2 neutrale I Danmark er kraftværkerne primært baseret på anvendelse af kul og i de senere år også naturgas samt en mindre mængde biomasse. De danske kulkraftværker er blandt de mest effektive i verden. Skiftet til naturgas reducerer CO2 udslippet, og vil kunne bidrage til at opfylde kortsigtede CO2 målsætninger som for eksempel Kyoto-målene.

Der findes allerede i dag teknologier, som gør det muligt næsten helt at undgå udslip af CO2 fra kraftværker og industri til atmosfæren. CO2 kan således separeres fra brændslet før afbrænding i specialbyggede kraftværket eller der kan ske en rensning af den CO2-holdige røg fra konventionelle kraftværker. Hvis man kan lagre CO2 fra de store punktkilder, ville man for Danmarks vedkommende kunne reducere udslippet med 30-40%. Hvis man kan producere CO2 frit brændstof til biler, vil reduktionen næsten kunne fordobles.

Lagring af CO2 i undergrunden

CO2 kan lagres i flere forskellige typer geologiske lag i undergrunden. Vi kender disse lag fra olie og gas efterforskning, søgen efter geotermiske reservoirer og fra regionale geologiske kortlægninger. Selve lagret kan bestå af geologiske enheder med stor porøsitet og permeabilitet så som sand- eller kalklag. For at sikrer, at CO2 ikke bevæger sig opad og slipper ud til atmosfæren, skal lagene over lagret være tætte og fungere som dæklag.

Tryk og temperatur stiger med stigende dybde og ved cirka 800 meters dybe sker der en forandring med CO2 som ændrer sig fra en gas til en superkritisk væske. Ved at sætte CO2 under tryk og lagre det i dybder på 800 meter eller mere kan man lagre meget store mængder CO2. Desuden bevirker den store begravelsesdybde, at konflikter med drikkevandslag undgås, idet dybtliggende reservoirer for det meste indeholder saltvand.

Før et lager etableres, skal der udføres nøje geologiske forundersøgelser, som skal sikre at lagene er egnede og at kapaciteten er så stor, at det kan fungere i mindst 30 år (tidshorisonten for et kraftværk). Der må desuden lægges planer for en overvågning af lageret i en længere årrække.

Den tekniske del af CO2 lagring i saline akviferer (reservoirer med salt porevand) minder på mange måder om lagring af naturgas som for eksempel sker ved Stenlille på Sjælland og omtrent 100 andre steder i Europa). På væsentlige punkter er lagring af CO2 dog anderledes: 1) CO2 opløst i vand danner en svag syre som kan påvirke bjergarten i reservoiret og dæklagene 2) CO2 skal forblive i reservoiret i flere hundreder eller tusinder år. Især det sidste punkt har givet ophav til debat, og det diskuteres stadig hvor længe er lang tid nok.

Principdiagram

Erfaringer og studier fra udlandet viser, at CO2 kan lagres sikkert i undergrunden, hvis en række forudsætninger er opfyldt. For at lagre CO2 komprimeres gassen og pumpes ned i porøse sandlag eller udtømte olie/gas reservoirer. Lagringen sker på stor dybde (mere end cirka 800 m), hvor CO2 opfører sig som en væske. Uigennemtrængelige lerlag forhindrer, at CO2 kan undslippe til atmosfæren. Tør CO2 kan transporteres i almindelige rørledninger, som dem man anvender til naturgas. Hvis CO2 bliver fugtig dannes en svag syre, kulsyre, som virker ætsende. Transport i rørledninger og skibe er en kendt teknologi, og der er mere end 3000 km CO2 rørledninger i USA og Canada.

Forøget olieindvinding ved hjælp af CO2

I Nordamerika anvender man CO2 injektion i undergrunden til at forøge indvindingen fra eksisterende oliefelter. Den øgede olieindvinding er mulig fordi CO2 er blandbar med olien og får den til at flyde lettere mod produktionsbrøndene. Metoden kaldes EOR (Enhanced Oil Recovery).

Når et felt produceres ved hjælp af EOR injiceres CO2 i pulser vekslende med vand. CO2 er blandes med olien som kvælder op, trykket stiger og blandingen, der især er rig på de lidt lettere oliefraktioner, drives hen mod oliebrønden. Ved overfladen separeres CO2 igen fra oliefasen og re-injiceres sammen med ny CO2 i reservoiret. I Canada anvender man EOR-metoden i et producerende oliefelt nær byen Weyburn. Det forventes, at indvindingsgraden for feltet kan øges fra 25% til mindst 35% af den tilstedeværende oliemængde, i løbet af de 20 år EOR projektet er planlagt til at vare.

Processen til forøget olieindvinding anvendes især i USA, hvor man i mindre skala har praktiseret det siden 1970'erne. Metoden anvendes fortrinsvis i mindre oliefelter, hvor man ikke har kunnet producere mere olie med traditionelle teknikker. Erfaringer fra det største CO2 firma der har specialiseret sig i denne type opgaver viser, at der kan udvindes mellem 8 og 16% mere af den olie, der oprindeligt fandtes i oliefelterne.

Hvor meget koster det at lagre CO2

Hvorvidt geologisk lagring af CO2 kan blive en realitet i fremtidens klimapolitik afhænger ikke blot af de tekniske muligheder men i særdeleshed af de økonomiske forudsætninger. Som en vigtig del af det EU finansierede forskningsprojekt GESTCO blev økonomien for 17 fremtidige CO2 lagre gennemregnet. Lagringseksemplerne omfattede kul og naturgasfyrede kraftværke samt forskellige typer af industrivirksomheder. De samlede omkostninger for at nedbringe CO2 udledningen til atmosfæren med et tons svingede mellem 105 Euro og 32 Euro. Den dyreste del af processen er separationen af CO2 før eller efter forbrænding. Dette kræver energi, ligesom komprimeringen af CO2 til en væske også kræver energi. Transport og lagring af CO2 koster ikke så meget. Hvis CO2 bruges til forøget olieindvinding (EOR) kan der ligefrem blive tale om en indtægt.

Risici ved CO2 lagring

Før der kan etableres et underjordisk lager til CO2 skal der på linie med andre store tekniske anlæg udføres en detaljeret risikoanalyse. Risikoanalysen omfatter en grundig analyse af faktorer, som kan forårsage udsivning af CO2 fra det underjordiske lager. Overordnet set kan der skelnes mellem tekniske og geologiske risici. Tekniske risici kan for eksempel være utætte pakninger langs en borestreng, dårligt cementerede foringsrør og kemiske reaktioner mellem CO2-holdigt vand og cementen. Af geologiske risici kan eksempelvis nævnes utætheder i dæklaget over CO2 lageret som følge af sprækker/forkastninger i laget eller tilstedeværelse af porøse lag som leder den injicerede CO2 væk fra lagringsstrukturen.

Hvis CO2 siver op til overfladen vil den påvirke det lokale miljø. CO2 er ikke en giftig gasart, men da den er tungere end atmosfærisk luft vil den kunne samles i lavninger eller kældre. Her vil den fortrænge den almindelige luft og kan i værste fald medføre kvælning af dyr og mennesker. Det er således nødvendigt at tage de nødvendige forholdsregler og for eksempel opsætte CO2 alarmer i udsatte bygninger i nærheden af lageret.

Hvis et geologisk lager er utæt vil den CO2 som undslipper naturligvis også have en effekt på atmosfærens indhold af drivhusgasser. For at sikre en langsigtet reduktion af CO2 koncentrationen i atmosfæren er det derfor nødvendigt at sikre at CO2 lageret er tæt i meget lang tid - ja måske op til flere tusinde år. At sådanne geologiske forhold eksisterer ved vi fra efterforskning og fund af naturgas og naturligt CO2

Viden om CO2-lagring