Om brenselceller, gassturbiner og CO 2 -fangst Eksempel på et forskningsprosjekt

1. Om brenselceller, gassturbiner og CO2-fangstEksempel på et forskningsprosjekt Olav Bolland NTNU • Åpning av • Gassteknisk Senter NTNU – SINTEF • www.ntnu.no/gass/ • 22. april 2003

2. Hva er gasskraft med CO2-innfanging? - 1 Elektrisitet 1 CO2 2 H2O 3 O2 19 N2 Arbeids maskin N2 O2 H2O Varme Naturgass Forbrenning 1 CH4 Separasjon av eksos Luft 19 N2 + 5 O2 Energi CO2 ”Etter forbrenning”

3. Hva er gasskraft med CO2-innfanging? - 2 Elektrisitet Arbeids maskin H2O Varme 1 CO2 2 H2O Naturgass Forbrenning 1 CH4 Kondensasjon av vann CO2 Luft separasjon 8 N2 + 2 O2 2 O2 Energi 8 N2 ”Forbrenning uten nitrogen”

4. Hva er gasskraft med CO2-innfanging? - 3 Elektrisitet 3 H2O 3 O2 19 N2 Arbeids maskin Varme Forbrenning Luft 19 N2 + 5 O2 0.5 O2 2 N2 3 H2 2 N2 Reformering Separasjon av gasser 1 CH4 1 H2O Naturgass 1 CO2 3 H2 2 N2 Energi CO2 ”Før forbrenning”

5. Forbrenning Hva er gasskraft med CO2-innfanging? - 4 Elektrisitet Luft Arbeidsmaskin - Gassturbin 19 N2 + 5 O2 5 O2 19 N2 3 O2 19 N2 Brensel- celle luftside Elektrisitet 4 O2- 8 e- Brensel- celle brenselside 1 CH4 2 H2O Naturgass 4 H2O 1 CO2 ”Uten forbrenning”

6. Brenselcelle Gassturbin Naturgass Kjemisk bundet energi Naturgass Kjemisk bundet energi Forbrenning Brenselcelle Indre energi Gassturbin Mekanisk energi Generator Elektrisk energi Elektrisk energi

7. 65 Potensial for virkningsgrad, % 63 61 Konvensjonell gasskraft uten CO2-innfanging 59 57 Gassturbin + brenselcelle + CO2-innfanging 55 53 ”Etter forbrenning” ”Forbrenning uten nitrogen” 51 49 ”Før forbrenning” 47 45 43 År 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Tid frem til kommersielt anlegg i drift gitt massiv innsats fra år 0

8. Utfordringer Gassturbin + brenselcelle + CO2-innfanging • Redusere kostnader, fra 50-100 kkr/kW til 10-15 kkr/kW • Senke temperatur (900 700 C) - billigere materialer • Produksjonsteknologi for å senke kostnader • Spesialtilpassede gassturbiner • Oppskalering fra 0.1 MW til 10-100 MW • Gassturbinteknologi – integrasjon – dynamisk avhengighet • Metodikk for å kontrollere materialbelastende temperaturendringer

9. Forskningsaktiviteter ved NTNU – SINTEF Område: Gassturbin + brenselcelle + CO2-innfanging CO2+vann Luft Filter Kompressor SOFC Brensel- celle Turbin DC AC G Power condi- tioning Gassturbin Eksos Varme-gjenvinner Avsvovling Natur- gass Kilde: Siemens Westinghouse • Materialteknologi; oksygenledende materialer • Elektrodeprosesser; katalyse/kinetikk • Systemdesign • Systemdynamikk • Bruk av biogass • Anvendelsesorienterte studier; ferjer, oljeplattformer Courtesy Shell Technology Norway

10. Hvordan utføres forskning innen dette området? - 1 Grupper Bemanning Prosjekter SINTEF-forskere professorer dr.ing.-studenter post.doc.-forsker siv.ing.-studenter lab-teknikere Materialteknikk • Industriprosjekter • NFR/Industriprosjekter • Strategiske instituttprogrammer • Strategiske uni.-programmer • Prosjekter for Forvaltning • EU-prosjekter • Dr.ing.-prosjekter • Hovedoppgaver • Interne NTNU/SINTEF-satsninger Elektrodeprosesser Systemteknikk Biogass

11. Hvordan utføres forskning innen dette området? - 2 Grupper Bemanning Prosjekter SINTEF-forskere professorer dr.ing.-studenter post.doc.-forsker siv.ing.-studenter lab-teknikere Materialteknikk Store prosjekter + Anvendelses-orienterte prosjekter Elektrodeprosesser Systemteknikk Biogass Andre

12. I hvilken retning? ”Deregulering” ”Liberalisering” ”Markedskrefter” ”Fri konkurranse” Kyoto-protokoll? Kvoter? ”CO2-skatt”? Blandede signaler Mindre grunnlag for langsiktighet Risikovegring ”Shareholder value” Integrert Vil ny teknologi kunne utvikles?

13. CO2-innfangingsteknologier som kan benyttes sammen med konvensjonelle kraftverk ”Før forbrenning” + ”Etter forbrenning” Eksisterende teknologi gassturbiner, dampturbiner, brenselceller + Konvensjonelle anlegg Gasskraft med CO2-innfanging CO2-innfangingsteknologier for eksempel: ”Forbrenning uten nitrogen” ”Uten forbrenning” +++ Integrert Ny kraftverksteknologi Konvensjonelle anlegg Gasskraft med CO2-innfanging Hva er teknologileverandørene villige til å gjøre?

14. Veien fremover………… - 1 • Hva skjer i andre land • Kraftig satsning i USA (demo-anlegg, langsiktige og ambisiøse prosjekter) • EUs 6. rammeprogram: NTNU/SINTEF er i posisjon • Økende fokus på CO2-innfanging fra kull • Hva må til for å realiseregasskraft med CO2-innfanging? • CO2 må få en verdi (trykkstøtte i oljeproduksjon, infrastruktur) • Forskning og utvikling for bedre teknologi og reduserte kostnader • Utslipp av CO2 må koste noe (”CO2-skatt”, ”kvoter”,….) • Kommersiell aksept (forutsigbare rammebetingelser, driftserfaring)

15. Veien fremover ………… - 2Bidrag fra Gassteknisk Senter NTNU – SINTEF • Utvikling av nye prosesser og bidra med ny kunnskap med basis i bredt sammensatte fagmiljøer og geografisk nærhet • Nært samarbeid med norsk industri • Bidra til og legge til rette for nye bedrifter - nyskaping • Delta i det internasjonale FoU-samfunnet – ”hente hjem” teknologi • Utdanne siv.ing.- og dr.ing.-kandidater, samt ”levere” personell med forskererfaring til industri og forvaltning

16. Takk for oppmerksomheten!