Vedsted

Nordjysk undergrund kan lagre en mio. ton virtuel CO2 om året

Etablering af et CO2-lager kræver års analyser og undersøgelser, der viser, hvordan CO2’en vil fordele sig i undergrunden. Flere analyser lovede godt for et område i Nordjylland, men projektet forblev på tegnebrættet.

1750 meter nede i under­grunden vest for Aalborg ligger en formation af sandsten, som er det tætteste, Danmark hidtil er kommet på at få et CO2-lager. I 2011 blev projekt­et dog lagt på is af firmaet bag, svenske Vattenfall, på grund af uafklarede politiske forhold om teknologiens fremtid i Danmark.

”Inden da nåede vi dog at lave en lang række beregninger på, hvordan lagringen af CO2 sandsynligvis ville være forløbet, hvis anlægget var kommet op at køre,” fortæller seniorforsker i reservoirgeologi Peter Frykman fra De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS). Han var med på det hold af forskere, der dengang fik til opgave at simulere, hvordan CO2’en ville fordele sig i undergrunden i det givne område, kaldet Vedsted-strukturen.

Simuleringerne lavede de ved at opbygge virtuelle 3D-modeller af området, som den herunder:

figur 9, 3D simulering af Vedsted-Strukturen

3D-simulering af Vedsted-strukturender viser dens rumlige udformning i undergrunden. Strukturens top ligger 1750 meter under jordoverfladen. Den røde streg viser en virtuel CO2-brønd, hvor CO2‘en pumpes ned (injektionsbrønd).

”På den måde kan man teste forskellige forhold, og bl.a. se, hvordan man bedst pumper CO2’en derned, i hvilket tempo og hvor meget der er plads til,” siger Peter Frykman.  

Lovende begyndelse

Hvis modellerne viser, at CO2’en fordeler sig som ønsket og forbliver i reservoir­et, kan man søge tilladelse til at lave yderligere målinger i området. Er de også positive, kan man søge den faktiske tilladelse til at opføre og drive anlægget.

Vedsted-strukturen havde altså stadig lang vej til CO2-lagringen, da det kun var første omgang simuleringer, der blev lavet. De så til gengæld fornuftige ud, fortæller Peter Frykman. Selvom han understreger, at de på det stadie stadig er usikre.

” Ifølge de foreløbige modeller egner Vedsted-strukturen sig glimrende til CO2-lagring. “

Peter Frykman

I simuleringen regnede forskerne blandt andet med en tilførsel (injektion) af en mio. ton CO2 til lageret om året i 30 år. Hvilket svarer omtrent til den mængde, der formentlig ville have været aktuel, hvis værket var blevet en realitet. 

“Her spredte CO2‘en sig fint i sandstenen over tid.”

Analysen gælder dog kun for lagring via en enkelt brønd. Med flere brønde placeret i forskellige dele af lagret kan man udnytte lagerets kapacitet bedre, uddyber han. Formentlig vil der i så fald kunne lagres over 150 mio. ton CO2 i Vedsted-strukturen. Det svarer til hele Danmarks samlede udledning i cirka fire år.

Fin fordeling i lagene

Selvom den oprindelige Vedsted-model ikke har ændret sig meget siden det første projekt i 00’erne, så er der undervejs ændret lidt i de parametre, der bruges til at beskrive CO2’ens egenskaber og processerne under injektionen. Derfor er simulering­erne siden blevet udført på ny. Det forklarer Peter Frykmans kollega, reservoiringeniør Carsten Møller Nielsen, også fra GEUS. Han var nemlig hovedansvarlig for selve simuleringen tilbage i 00’erne. Han forklarer, at han har genskabt simuleringen af CO2’ens fordeling efter seks forskellige tidsperioder.

”Der er simuleret efter injek­tion (nedpumpning) med CO2 i henholdsvis 6 måneder, 10 år og 30 år. Da det også er relevant, hvad der sker efter endt injektion har vi også simuleret 10, 50 og 1000 år efter, at man vil have lukket anlægget,” fortæller Carsten Møller Nielsen.

Simuleringerne kan blandt andet ses som et tværsnit (profil) af strukturen, hvor farverne afslører CO2-mætningen i det snit, hvor injektionsrøret er placeret (se eksempel herunder). Farverne indikerer CO2-mætning, hvor blå er ingen CO2, og rød betyder høj mætning med CO2. De viser for eksempel, at når injektionen stoppes efter 30 år, og brønden forsegles, er CO2‘en stadig samlet i toppen 1000 år efter.

Figur 10 Simuleret-tvaersnit-i-Vedsted-strukturen

CO2-mætning
Simuleret tværsnit af Vedsted-strukturen med en injektionsbrønd placeret på flanken. Farverne indikerer CO2-mætning, med blå som ingen mætning og rød som høj mætning. Her ses fordelingen af CO2 1000 år efter, at injektionen er stoppet.

“Andre simuleringer viser, at CO2‘en samler sig i toppen allerede 50-100 år efter injektionen stoppes, men simuleringen her viser så bare, at den bliver der. Også efter 1000 år,” siger han. 

Se resten af simuleringerne med tilhørende forklaring herunder. Der er hhv. tre simuleringer, der viser CO2‘ens fordeling i reservoiret, imens der pumpes CO2 ned, og tre, der viser fordelingen, når injektionen standses og boringen lukkes.

Simuleringerne viser den CO2, som findes som gas i de små underjordiske hulrum, men ikke den CO2 der er opløst i vandet, eller som har interageret med sandstenen og dannet nye mineraler.

Læs mere: I undergrunden venter der CO2 fire forskellige skæbner

Under injektion

Efter 6 måneders injektion

Struktur i profil: Efter seks måneders injektion med CO2 er mætningen med CO2 i størstedelen af strukturen stadig nul (blå farve). Kun lige omkring røret, hvor CO2’en pumpes ned, er mætningen stigende, om end stadig lav (svagt gul-grønne farver). 

Struktur set ovenfra: CO2’en fordeler sig jævnt omkring røret i starten, da det pumpes ned under højt tryk, som sender CO2’en ud i alle retninger i sandstenen. 

Efter 10 års injektion

Struktur i profil: Koncentrationen af CO2 i sandstenslagene er nu betydeligt højere i strukturen (rødlige farver). CO2’en stiger opad i reservoiret, da den er lettere end porevand­et, og det ses på de aflange røde felter, der bevæger sig mod toppen. Pga. det høje tryk i røret, mases noget af CO2’en også et stykke ned ad bakke i sandstenen, før trykket udlignes.

Struktur set ovenfra: På grund af CO2’ens opstigning kan det nu også ses fra toppen, at det CO2-fyldte område bliver mere langstrakt.

Efter 30 års injektion

Struktur i profil: Efter 30 år har CO2’en nået toppen af reservoiret, men fordi der stadig tilføres ny CO2, er mætningen omkring røret stadig høj.

Struktur set ovenfra: CO2’en er nået toppen, hvor den nu også fylder et væsentligt større areal. CO2-skyen er nu mere jævnt fordelt ved toppen af lageret fremfor at være jævnt fordelt omkring røret, som det var tilfældet i starten.

Når injektionen stoppes

10 år efter endt injektion

Struktur i profil: Efter 30 års injektion har lageret nu været forseglet i 10 år. Uden ny tilførsel af CO2 er mætningen omkring røret faldet (grønlige farver), fordi CO2’en efterhånden vandrer opad (røde farver). De grønne områder viser den mængde CO2, der er fanget i de små porerum og ikke kan stige videre op sammen med resten.

Struktur set ovenfra: Afmætningen omkring røret ses fra toppen som en rand af gule og grønne farver, der breder sig fra randen omkring røret. Der er stadig en stor udbredelse af høj CO2-mætning omkring toppen på strukturen (rødt område)

50 år efter endt injektion

Struktur i profil: 50 år efter endt injektion be­finder det meste af den injicerede CO2 sig i toppen under lerlaget (rød farve), og ned mod røret sidder næsten kun den CO2 tilbage, der er fanget mellem sandkornene (grøn farve).

Struktur set ovenfra: Fra toppen ses også en tiltagende lav koncentration hen mod røret (gullige farver), som dog stadig er lidt højere her i toppen, netop fordi CO2’en søger opad. Samtidig dækker CO2’en i toppen nu et mindre areal, da den er tiltagende koncentreret om det højeste punkt.

1000 år efter endt injektion

Struktur i profil: Efter 1000 år uden injektion har al den bevægelige CO2 samlet sig i toppen (rød farve), og den CO2, der blev fanget i de små porer på vej mod toppen, sidder der stadig (blågrøn).

Struktur set ovenfra: I det øverste lag af struktur­en er det nu også kun den fangne CO2, der sidder tilbage hen mod røret (grøn), og al den frie CO2 er nu samlet i toppen (rød). Med tiden vil en tiltagende andel af den danne nye mineraler og blive en fast del af sandstenen.

Flere indlæg
CO2 udledning igennem menneskets historie
Læs mere

Vil du vide mere?

Her kan du finde ekstra information og videre læsning om CO2 og CCS i tillæg til de artikler,…
Ekspert grafik
Læs mere

Mød eksperterne

I magasinet har 4 eksperter udtalt sig inden for deres fagspecifikke område af CCS og CO2-lagring Karen Lyng…