Onder of boven de grond

<div><p>Pijpleidingen: Meest geschikt voor grootschalig transport, waarbij CO2 als vloeistof of gas kan worden vervoerd, afhankelijk van de druk.</p><p><a href="https://www.porthosco2.nl/" class="externLink">Porthos</a> en <a href="https://www.aramis-ccs.com/" class="externLink">Aramis</a> zijn voorbeelden van Nederlandse pijplijn-infrastructuurprojecten voor CO2-transport, waarbij TNO een belangrijke rol speelt bij het ontwerp en de beoordeling van de transportinfrastructuur.</p></div>

Over zee en rivieren (of over water)

<div><p>Schepen: CO2-transport over zee kent 3 varianten: in een low-pressure-, medium-pressure- of high-pressure schip. Nu het aantal CCS-projecten groeit, worden oude transportschepen aangepast en zijn nieuwe, grotere schepen in ontwikkeling.</p><p>TNO kan adviseren bij de ontwikkeling van nieuwe veiligheidsprotocollen en standaarden voor scheepstransport. Ook voor de directe injectie van CO2 vanuit schepen in opslag lokaties kan TNO advies geven.</p></div>

Faseovergangen van CO2

<div><p id="hf6e820d3-8cca-474f-8708-077a2a7acb2e">CO2 is misschien minder explosief dan waterstof of aardgas, maar het brengt eigen uitdagingen en technische vereisten met zich mee. Bij drukveranderingen of temperatuurschommelingen kan CO2 overgaan in een andere fase.</p><p>Wat als de CO2 bijvoorbeeld op transport opeens van vloeistof naar gas overgaat als de temperatuur verandert? En hoe is dat te voorkomen?</p><p>TNO heeft geavanceerde flow assurance modellen waarmee we kunnen voorspellen hoe CO2 zich gedraagt onder verschillende omstandigheden. Deze modellen helpen ons bepalen binnen welke temperatuur- en drukwaarden het transport veilig blijft en hoeveel CO2 er maximaal door een systeem kan stromen. In onze innovatieve testfaciliteit, de ‘Colorado Flow Loop’, kunnen we het fasegedrag van CO2 met en zonder verontreinigingen nog gerichter testen.</p><p> </p></div>

CO2-infrastructuur en -transport

Thema:: Energie-infrastructuur voor de industrie

Zolang er nog fossiele brandstoffen en grondstoffen worden gebruikt, is CO2-afvang en -opslag essentieel in de strijd tegen klimaatverandering. Het transport van afvang naar opslag is voor CO2 alleen niet zo eenvoudig. Met modellen en innovatieve testfaciliteiten brengen wij de unieke eigenschappen en technische uitdagingen van CO2 in kaart en dragen we bij aan veilig, efficiënt en betaalbaar CO2-transport en -infrastructuur.

CO2-transport is essentieel voor CO2-afvang en -opslag

De energietransitie vraagt veel van de industrie. Want van de ene op de andere dag een compleet nieuwe, duurzame manier van werken adopteren: dat gaat niet.

Met Carbon capture storage (CSS) - of in het Nederlands: CO2-afvang en -opslag - hebben we niet pas op de lange termijn, maar meteen impact op het CO2-gehalte in onze atmosfeer. We vangen CO2 direct af bij de emissiebron en slaan deze op in bijvoorbeeld diepe zoutwaterhoudende lagen (aquifers) of in lege gasvelden, waar het langdurig en veilig kan worden opgeslagen.

De transportfase brengt unieke uitdagingen met zich mee. CO2 gedraagt zich anders dan andere gassen zoals aardgas. De verschillende transportmethoden (pijpleidingen, schepen, vrachtwagens, treinen) vereisen specifieke expertise. Verontreinigingen in CO2-stromen kunnen flinke schade aan transportinfrastructuur veroorzaken, en faseovergangen bij druk- en temperatuurveranderingen moeten nauwkeurig worden gemodelleerd voor veilig transport.

Als kennispartner helpt TNO de industrie, beleidsmakers en andere betrokkenen om deze complexe uitdagingen te overkomen, zodat het makkelijker wordt om CCS in te zetten voor het verminderen van het CO2-gehalte in emissies en in de atmosfeer.

De transportketen: van afvang naar opslag

CO2-transport begint waar het afvangproces eindigt: als de CO2 is afgevangen bij een industriële bron, zoals een cementfabriek of afvalverbrander, en naar de opslaglocatie moet worden gebracht. Voor grootschalige projecten kennen we 3 manieren van CO2-transport:

Pijpleidingen: Meest geschikt voor grootschalig transport, waarbij CO2 als vloeistof of gas kan worden vervoerd, afhankelijk van de druk.

Porthos en Aramis zijn voorbeelden van Nederlandse pijplijn-infrastructuurprojecten voor CO2-transport, waarbij TNO een belangrijke rol speelt bij het ontwerp en de beoordeling van de transportinfrastructuur.

Schepen: CO2-transport over zee kent 3 varianten: in een low-pressure-, medium-pressure- of high-pressure schip. Nu het aantal CCS-projecten groeit, worden oude transportschepen aangepast en zijn nieuwe, grotere schepen in ontwikkeling.

TNO kan adviseren bij de ontwikkeling van nieuwe veiligheidsprotocollen en standaarden voor scheepstransport. Ook voor de directe injectie van CO2 vanuit schepen in opslag lokaties kan TNO advies geven.

Treinen en vrachtwagens: Geschikt voor kleinere volumes, bijvoorbeeld bij afvalverbranders die niet op pijplijninfrastructuur zijn aangesloten. De afgevangen CO2 moet vaak eerst middels liquefactie vloeibaar worden gemaakt. TNO kan adviseren over het gedrag van CO2 in de verschillende fases en omstandigheden tijdens de faseovergangen.

Onze focus

Om een veilige, efficiënte en makkelijk te implementeren CO2-infrastructuur en -transport te realiseren, richten we ons met name op de kwaliteit en verontreinigen van CO2-stromen, het fasegedrag van multi-fase CO2 stromen en de vereisten voor integratie van nieuwe en bestaande CO2 apparatuur, zoals compressoren, kleppen en pompen in CO2 netwerken.

Afgevangen CO2 kan meestal niet zomaar op transport. Verontreinigingen in de CO2-stroom, zoals NOx, SOx, water en zuurstof kunnen, zelfs in kleine hoeveelheden, leiden tot corrosie van transportinfrastructuur. Over het precieze effect van diverse verontreinigingen is weinig bekend.

Het mengen van CO2-stromen van verschillende emissiebronnen (bijvoorbeeld cementfabrieken en afvalverbranders) die verschillende afvang technologieën gebruiken vergroot de complexiteit.

Te soepele specificaties creëren veiligheidsrisico's, terwijl te strenge specificaties leiden tot onnodig hoge kosten, bijvoorbeeld voor CO2-zuivering of duur materiaal voor pijpleidingen. De simulaties en modellen, alsmede test infrastructuur van TNO helpen om een balans te vinden die zowel veilig als kostenefficiënt is.

CO2 is misschien minder explosief dan waterstof of aardgas, maar het brengt eigen uitdagingen en technische vereisten met zich mee. Bij drukveranderingen of temperatuurschommelingen kan CO2 overgaan in een andere fase.

Wat als de CO2 bijvoorbeeld op transport opeens van vloeistof naar gas overgaat als de temperatuur verandert? En hoe is dat te voorkomen?

TNO heeft geavanceerde flow assurance modellen waarmee we kunnen voorspellen hoe CO2 zich gedraagt onder verschillende omstandigheden. Deze modellen helpen ons bepalen binnen welke temperatuur- en drukwaarden het transport veilig blijft en hoeveel CO2 er maximaal door een systeem kan stromen. In onze innovatieve testfaciliteit, de ‘Colorado Flow Loop’, kunnen we het fasegedrag van CO2 met en zonder verontreinigingen nog gerichter testen.

Bestaande apparatuur zoals compressoren, kleppen en pompen, ontworpen voor andere gassen, kan niet zomaar worden gebruikt voor CO2 infrastructuur. En ook voor nieuwe apparatuur moeten we weten wat nodig is voor veilig CO2-transport. Om dit te meten doen we pulsatie- en vibratiemetingen en adviseren we over maatregelen om apparatuur veilig te kunnen gebruiken in CO2-infrastructuur.

Onze aanpak

De Colorado Flow Loop van TNO is een unieke testinfrastructuur waarmee we het gedrag van CO2 onder verschillende condities kunnen simuleren en meten. Deze faciliteit stelt ons in staat om in een vroeg stadium het effect van verontreinigingen op CO2-stromen te testen, faseovergangen te bestuderen, materiaaleigenschappen onder verschillende omstandigheden te evalueren, en veiligheidsrisico's te identificeren.

De Colorado Flow Loop is een waardevolle tussenstap tussen theoretisch onderzoek en volledige implementatie. Met de Flow Loop test TNO op een gecontroleerde manier wat er in werkelijkheid kan gebeuren, zonder dat er eerst een volledige infrastructuur moet worden gebouwd.

Bij TNO hebben we jarenlange ervaring met het modelleren van stromingsverschijnselen, bijvoorbeeld voor aardgasnetwerken. Onze flow assurance modellen voor CO2-transport helpen bij het voorspellen van faseovergangen en het bepalen van de optimale omstandigheden voor transport. Met de resultaten kan vervolgens gericht getest worden in het veld of in de Colorado Flow Loop van TNO.

Voor efficiënt CO2-transport is gespecialiseerde apparatuur nodig. TNO voert pulsatie- en vibratiemetingen uit om te bepalen hoe compressoren, kleppen en andere componenten optimaal kunnen functioneren in CO2-transportinfrastructuur, zowel voor nieuwe, als bestaande apparatuur.

Samenwerken met TNO

Op het gebied van CO2-transport en -infrastructuur werken we samen met zowel nationale als internationale partners. Onze projecten kennen meerdere samenwerkingsvormen:

Eén-op-één samenwerkingen, bijvoorbeeld bij organisatiespecifieke vraagstukken of wanneer informatie liever niet gedeeld wordt met andere partijen.
Joint Industry Projects (JIP’s), waarin we bij gedeelde uitdagingen in de sector gelijkgestemde partners samenbrengen. JIP’s zorgen voor meer kennisuitwisseling en expertise, een grotere onderzoeksscope, vaak een snellere voortgang en lagere kosten.
Europese onderzoeksprojecten, waarin we in Europese onderzoeksconsortia met soms tientallen partners samenwerken aan bredere innovaties in de CO2-transportketen, vaak (deels) gefinancierd door de Europese Unie of de nationale overheid.

Ben je betrokken bij de ontwikkeling of implementatie van een CCS-project? Als onafhankelijk onderzoeksinstituut kan TNO je helpen bij het identificeren en aanpakken van technische en economische uitdagingen in CO2-transport, waardoor je CCS-project sneller, veiliger en kosteneffectiever kan worden gerealiseerd.

TNO heeft een brede expertise, die ook breed in de CO2-transportketen kan worden ingezet. Denk aan store operators die opslaglocaties voorbereiden, compressorfabrikanten, leveranciers van apparatuur, EPC’s die transportnetwerken ontwerpen en bouwen, en industriële emitters die hun CO2-uitstoot willen verminderen.