Lovande anläggning för att avskilja koldioxid

Tack vare utvecklingsanläggningen går det bland annat att undersöka hur koldioxidavskiljning går att integrera i ett fjärrvärmesystem. Bild: Stockholm Exergi

Stockholm Exergi provar koldioxidavskiljning i en test- och utvecklingsanläggning vid Värtaverket. Anläggningen startades upp i december förra året och utfallet av processen är mycket lovande. Resultatet ger bland annat underlag för kalkyler som gäller en fullskalig avskiljning av koldioxid.

AV KJELL-ARNE LARSSON

ENLIGT PARISAVTALET är det nödvändigt, för att rädda jordens klimat, att begränsa den globala ökningen av temperaturen med långt under 2 °C, helst under 1,5 °C. I senaste rapporten från FN:s klimatpanel beskrivs olika scenarier för att kunna klara klimatmålet. Ett scenario visar att växthusgasutsläppen måste minska med 60 procent till 2030. Sannolikt blir det omöjligt att klara detta enbart genom att strypa utsläppen. Vi måste också fånga in koldioxid (där kolet kommer från nutida biomassa – biogen koldioxid) och lagra denna. Då åstadkommer vi ”negativa utsläpp” som hjälper oss att minska koldioxidnettot. För att klara detta krävs teknik för BECCS – Bio Energy Carbon Capture and Storage – som avskiljer och lagrar koldioxid. Lämpliga lagringsplatser finns i underjordiska bergsformationer.

EGNA MÅL Sverige har dessutom egna klimatmål. Senast 2045 ska nettoutsläppet av växthusgaser vara nere på noll. Bakgrund, ambitioner och förslag när det gäller negativa utsläpp presenteras i betänkandet SOU 2020:4 från Klimatpolitiska vägvalsutredningen. Denna grundas på ett beslut som regeringen tog i juli 2018 att tillsätta

Eftersom bränslet kommer från levande biomassa och kolet därifrån i slutänden lagras för överskådlig tid, medger BECCS ”negativa utsläpp” av koldioxid. Illustration: Stockholm Exergi

en utredare med uppgift att föreslå en strategi för hur vi ska nå negativa utsläpp av växthusgaser efter 2045. Eftersom vi då fortfarande kommer att ha växthusgasutsläpp, bland annat metan från jordbruk och avloppsreningsverk, behövs anläggningar som åstadkommer negativa utsläpp. Bedömningen är att från 2045 och därefter behöver upp till 11 miljoner ton koldioxid fångas in i Sverige varje år (där kolet kommer från nutida biomassa).

VÄRTAVERKET LÄMPLIGT För att testa och utveckla tekniken har Stockholm Exergi byggt en anläggning för koldioxidavskiljning vid värme- och kraftvärmeanläggningarna i Värtan. Koldioxidavskiljaren tar hand om en mindre delström från det biobränsleeldade kraftvärmeverket KVV 8. Placeringen är lämplig inte enbart mot bakgrund av KVV 8, utan också genom att en rad produktionsenheter finns i Värtan. Det gör den till en lämplig plats att prova processintegration av en koldioxidavskiljare.

Sedan är faktum att koldioxidavskiljning inte är något nytt för Stockholm Exergi. Redan för tio år sedan provades en liknande anläggning i Värtan och tekniken har använts i det närliggande före detta Stockholms Gasverk för att rena stadsgas mellan 1973 och 2011.

Stockholm Exergi har därmed gjort både pilotförsök och använt tekniken i full produktion. Nu var det emellertid dags att i lite större skala än pilotskala prova ut tekniken, och då inte minst hur den går att integrera i ett fjärrvärmesystem.

Den nya anläggningen är konstruerad enligt konceptet HPC – Hot Potassium Carbonate. Processen bygger på att kaliumkarbonat i ett första steg reagerar med koldioxiden och bildar kaliumbikarbonat. I ett andra steg går reaktionen i motsatt rikt-

ning och koldioxiden drivs av. Det är högt tryck i första steget och atmosfärstryck i det andra.

Kaliumkarbonaten (absorbern) är kall och trycksatt, medan kaliumbikarbonaten (desorbern) är cirka 105 grader C och har atmosfärstryck. Det behövs katalysatorer som ger reaktionerna tillräcklig hastighet. Eftersom kaliumkarbonaten är mycket korrosiv krävs också additiv för att skydda processutrustningen.

BRA UTFALL – Vår anläggning kördes igång i december och nu utför vi en lång rad tester, berättar Fabian Levihn, forskningschef hos Stockholm Exergi och dessutom forskare på KTH. Utfallet hittills har varit mycket bra. Det har bara förekommit smärre tekniska problem, men allt som är relaterat till själva processen har fungerat problemfritt. Därmed har vi bra möjligheter att trimma processens kemi och fysik, samt undersöka olika sätt att integrera den med fjärrvärmesystemet i Värtan.

Utvecklingsanläggningen vid Värtaverket är den största eller bland de största i världen för avskiljning av koldioxid från kraftvärmeverk. Stockholm Exergi får nu fram bra underlag för att beräkna kostnaderna för att avskilja koldioxid. Det som kostar är kaliumkarbonat (nästan försumbar kostnad), katalysatorer och additivt. Dessutom givetvis övriga driftkostnader, investeringskostnad samt kostnad för energi för att få upp temperaturen och driva processen.

ENERGIÅTGÅNG Den energi som behövs tas från företagets egen el- och värmeproduktion. Att processen både kräver värme och är trycksatt bidrar till energibehovet. Alla som känner till Värtaverket vet

”Utfallet hittills har varit mycket bra. Det har bara förekommit smärre tekniska problem, men allt som är relaterat till själva processen har fungerat problemfritt. Därmed har vi bra möjligheter att trimma processens kemi och fysik, samt undersöka olika sätt att integrera den med fjärrvärmesystemet i Värtan.” /Fabian Levihn, forskningschef, Stockholm Exergi Bild: Anders Wiklund/TT

att det inte råder någon brist på kapacitet att producera såväl värme som el. Men det gäller ändå att hushålla med energin på bästa sätt. – Eftersom HPC-processen är energikrävande räknar vi på och provar olika sätt att variera energiförsörjningen av en BECCS fullskaleanläggning på bästa sätt mot bakgrund av Värtaverkets produktion av värme, kyla och el. Genom att optimera flöden av energi till och från en avskiljningsanläggning bibehåller man i stort sett verkningsgraden, men gör viss exergi-förlust. Verkningsgraden minskar då endast två till tre procent. Detta är därmed utmärkta exempel på att optimera processintegrationen i fjärrvärmesystemet vid Värtaverket, säger Fabian Levihn.

För komplett avskiljning och lagring av koldioxid tillkommer kostnader för transport och lagring, men detta studeras inte inom det aktuella projektet.

Stockholm Exergi har för avsikt att lägga bud för att så småningom bygga en fullskaleanläggning. Enligt ett förslag i det nämnda betänkandet ska Energimyndigheten så småningom genom så kallad omvänd auktionering upphandla en anläggning för koldioxidavskiljning från det företag som kan lämna lägsta priset.

Stockholm Exergi har planer på att under tiden fortsätta testa och utveckla koldioxidavskiljning, förhoppningsvis både i samarbete med KTH och andra parter.