DNV unterstützt Innovationen im CO2-Trägerdesign

in International Shipping News,Versand: Emissionen möglich27.06.2022

In den nächsten Jahrzehnten wurden mehrere hundert neue Schiffe benötigt Eine optimale Umweltlösung ist die Rückführung von CO2 in den Untergrund, wo es herkommt, vor allem in Meeresbodenreservoirs. Nordeuropa ist derzeit führend mit dem Joint Venture Northern Lights, das die Infrastruktur von der Erfassung bis zur Speicherung entwickelt. Das von der Regierung unterstützte Longship-Projekt, das Fangeinrichtungen im Osten Norwegens umfasst, wird das erste umfassende Pilotprojekt sein, das diese Infrastruktur nutzt. „Seit Mitte der 1990er Jahre wurden rund 260 Millionen Tonnen CO2 auf dem norwegischen Festlandsockel injiziert und gespeichert, als Teil von Enhanced Oil Recovery (EOR)-Prozessen, um die Öl- und Gasförderung zu maximieren. Wir verfügen also bereits über viel Erfahrung“, sagt er Erik Mathias Sørhaug, Leiter Geschäftsentwicklung, DNV Maritime Advisory.

„Wir müssen die gesamte Wertschöpfungskette von der Erfassung über die Speicherung und den Transport bis hin zur Entladung und Injektion schnell bereitstellen und skalieren, damit CCS eine sinnvolle Wirkung erzielen kann. Ein großer Teil des Gesamtvolumens muss zumindest in der Anfangsphase transportiert werden.“ per Schiff, was den Seetransport zu einem zentralen ganzheitlichen Bestandteil macht“, fügt er hinzu. „Wir gehen davon aus, dass sich aufgrund der steigenden Transportnachfrage nach flüssigem CO2 ein völlig neues Schiffssegment entwickeln wird, wobei bis 2050 möglicherweise mehrere hundert Schiffe in Betrieb gehen werden.“

Unterschiedliche Druckregime können die CO2-Frachtkapazität erhöhen Aber unterschiedliche CCS-Anwendungen und Größenordnungen erfordern möglicherweise den Transport von flüssigem CO2 mit unterschiedlichen Druckniveaus, was die Entwicklung von Tanklösungen für niedrigen, mittleren und hohen Druck erfordert. Heute wird CO2 zur kommerziellen Nutzung in Nordeuropa mit einer Handvoll kleiner Schiffe bei mittlerem Druck transportiert. Die geplanten Northern Lights-Schiffe werden ebenfalls einen Mitteldruck (15 bar bei −28 °C) haben und bei Bedarf Flüssiggas transportieren können. Die Technologie ist im Betrieb gut bekannt, weist jedoch hinsichtlich der Tankgröße und der Materialien Grenzen auf.

Sowohl Nieder- als auch Hochdrucklösungen können potenziell die Frachtkapazität erhöhen, sind jedoch neuartige Technologien, die neue Risiken und Herausforderungen bei der Schiffskonstruktion, dem Bau und dem Betrieb mit sich bringen. Dazu gehören Tankgröße und optimale Anordnung, Materialauswahl, Zustand des abgeschiedenen CO2, Haltezeit und die Notwendigkeit einer erneuten Verflüssigung, die korrosiven Auswirkungen von Verunreinigungen in der Ladung, Sicherheitsüberlegungen, zuverlässige Überwachungssysteme und das Erreichen des optimalen Gleichgewichts zwischen Kosten und Komplexität.

Hochdrucktechnik benötigt weniger Energie „Ein ganzheitlicher Ansatz ist ausschlaggebend für die Wahl der effektivsten Lösung. Die Wirtschaftlichkeit hängt von der Entfernung zum Endlagerstandort, der zu transportierenden CO2-Menge (pro Ladung und auf Jahresbasis) und dem Konzept für die Entladung und Injektion ab.“ sagt Sørhaug. Hier benötigt die Branche ein klareres Bild, um fundierte Geschäftsentscheidungen treffen zu können. Hochdrucktechnologie (35–45 bar) ist eine interessante Alternative zu Nieder- und Mitteldrucklösungen, wenn man die Kosten für die gesamte Wertschöpfungskette wie die Umgebungstemperatur betrachtet Bedingungen (0–10 °C) erfordern weniger Energie, um das Gas zum Beladen auf ein kryogenes Niveau abzukühlen und am Entladepunkt wieder zu erhitzen. Die Flexibilität und Skalierbarkeit der Ladungseindämmungssysteme ermöglicht möglicherweise den Bau sehr großer CO2-Tanker von bis zu 80.000 Kubikmetern oder sogar mehr.

Bei dem von Knutsen entwickelten Tankkonzept wird das CO2 in Bündeln vertikal gestapelter Druckflaschen mit kleinem Durchmesser gespeichert.

KNCC schreitet mit Hochdruck voran An der Spitze der Hochdruckentwicklung steht Knutsen NYK Carbon Carriers (KNCC). DNV hat dem Joint Venture zwischen der Knutsen Group und der NYK Group kürzlich eine grundsätzliche Genehmigung für sein neues PCO2-Tankkonzept erteilt, das Prinzipien anwendet, die von Knutsens proprietärer Trägerlösung für unter Druck stehendes Erdgas (PNG) übernommen wurden, die vor 15 Jahren für den Transport von komprimiertem Erdgas (CNG) entwickelt wurde.

Das CO2 wird in Bündeln vertikal gestapelter Druckflaschen mit kleinem Durchmesser statt in großen zylindrischen Tanks gespeichert.

Der kleine Durchmesser verringert das Risiko von Druckschwankungen in den Rohren, vermeidet die Bildung von Trockeneis und eliminiert die Schwappwirkung von flüssigem CO2 im Teil- oder Vollbeladungszustand. KNCC geht davon aus, dass das Konzept zu erheblichen Kosteneinsparungen im Vergleich zu kryogenen Strategien führen wird.

Eine vielversprechende Wertschöpfungskette: Die japanische NYK und die norwegische Knutsen-Gruppe haben ein neues Unternehmen für den Seetransport und die Lagerung von verflüssigtem CO2 gegründet

Beseitigung regulatorischer Hürden zur Realisierung des Projekts Während Nieder- und Mitteldruck innerhalb des aktuellen Regulierungssystems gehandhabt werden, gehen die Parameter für den Transport von CO2 unter hohem Druck etwas über den aktuellen IGC-Code hinaus, der die verbindliche Regelung für den Massentransport aller verflüssigten Gase mit einem Dampfdruck über 2,8 bar absolut darstellt 37,8°C. „Als wir begannen, über das KNCC-Schiffsdesign nachzudenken, wurde schnell klar, dass die Lösung technisch machbar war, es jedoch einige Herausforderungen gab, um sicherzustellen, dass sie im Rahmen des bestehenden Regulierungsrahmens zulässig war“, Johan Petter Tutturen, Business Development Manager für CO2-Transporte bei DNV , sagt.

Technische Studien und Risikobewertungen vorantreiben Hochdruck-CO2-Tanker werden nun gemäß dem IGC-Kodex als Gastankschiffe behandelt. Sowohl Schiffe als auch Ausrüstung werden so weit wie möglich so konstruiert, dass sie den Vorschriften des Codes und den geänderten DNV-Regeln Teil 5, Kapitel 7 mit der Klassenbezeichnung „Tanker für CO2“ entsprechen. „Wir gehen davon aus, dass das KNCC-Eindämmungssystem, das von Knutsens PNG-Trägerdesign übernommen wurde, im IGC-Kontext eine neuartige Konfiguration aufweist. Es muss daher gemäß den Bestimmungen für Eindämmungssysteme neuartiger Konfiguration bewertet werden“, fügt Tutturen hinzu.

Als Grundlage für den KNCC-Entwurf werden die in den DNV-Vorschriften Teil 5, Kapitel 8 für CNG-Tanker definierten Anforderungen an das zylinderartige Rückhaltesystem verwendet, jedoch mit der notwendigen Änderung, um die Beförderung von flüssigem CO2 anstelle von Erdgas zu berücksichtigen. „Dies zeigt, wie die seit langem geltenden DNV-Regeln in Sektoren wie CNG angepasst werden können, um wichtige neue Technologien zu ermöglichen. Als nächstes geht es darum, das Schiffs- und Sicherheitsbehältersystemdesign durch detailliertere technische Studien und Risikobewertungen als Teil des Klassifizierungsprozesses zu optimieren“, sagt er Tuturen.

Anders Lepsøe, CEO von KNCC, lobt die anhaltende enge Zusammenarbeit: „CCS hat ein enormes Potenzial, zur Dekarbonisierung der Industrie beizutragen, und wir sind stolz darauf, Innovationen voranzutreiben, um das potenzielle Transportvolumen zu steigern. Die Validierung durch die DNV-Regeln und die erstklassige Expertise von DNV im CO2-Bereich.“ Der Transport war für uns sehr wertvoll, da wir mit dem PCO2-Konzept in diesem aufstrebenden Segment die nächsten Schritte unternehmen. Es ist für uns und unsere Eigentümer von entscheidender Bedeutung, zur Erreichung globaler Umweltziele beizutragen, und wir wollen ein integraler Bestandteil der CCS-Wertschöpfungskette werden.“

KNCC wird voraussichtlich im Herbst 2022 in einem neuen Labor in Norwegen mit der Prüfung von flüssigem CO2 bei Umgebungstemperatur beginnen. Die Ergebnisse werden die Machbarkeit der Technologie belegen und für die zweite Jahreshälfte 2023 erwartet.

DNV hilft bei der Identifizierung und Erprobung neuer Geschäftslösungen DNV ist der ideale Partner für die Beratung zu Kosten und Auswirkungen des CO2-Versands mit laufenden Projekten und neuen Regeln in der Entwicklung. Für das Stella Maris CCS-Projekt ist eine Flotte von drei bis vier Niederdruck-CO2-Shuttle-Carriern vorgesehen, bei denen eine spezielle schwimmende Injektionseinheit (FIU) in der Nordsee das CO2 aufnimmt, auf etwa 150 barg erhitzt und dann kontinuierlich injiziert in den Injektionsbrunnen.

Niedriger Druck erhöht den maximalen Ladetankdurchmesser, sodass in jedem Ladetank rund 6.300 Kubikmeter flüssiges CO2 transportiert werden können, was größere Schiffe mit einer Gesamtkapazität von 50.000 m3 pro Ladung ermöglicht.

DNV liefert Expertenbeiträge zur Konzeptdefinition für die Projekteigentümer Altera Infrastructure und Hoegh LNG, einschließlich behördlicher Bewertung, Umweltverträglichkeitsstudien, Strombedarfs-/dynamischer Positionierungsanalyse und AiP des Shuttle-Tanker-Designs, der CO2-Sammel-, Speicher- und Entladeeinheit und der FIU .

„Im Hinblick auf die Logistik arbeiten wir in unserem Geschäftsbereich Energiesysteme mit allen Beteiligten zusammen, um Lösungen zu finden, die finanziell und operativ sinnvoll sind“, sagt Sørhaug. Zu den weiteren wichtigen Dienstleistungen gehören die Technologiequalifizierung neuer Ladungseindämmungssysteme, die Beratung und Unterstützung im Ausschreibungsverfahren für CO2-Tanker, die Schiffsklassifizierung, die Entwurfsunterstützung für Spezialtanks, Rohrleitungen und Kühlsysteme sowie die Folgenanalyse von CO2-Lecks und -Verteilung mithilfe anspruchsvoller numerischer Strömungsmechanik Modellierung.Quelle: DNV, https://www.dnv.com/expert-story/maritime-impact/DNV-supports-innovations-in-CO2-carrier-design.html?utm_campaign=Gas_411_KNCC_LCO2_AIP&utm_medium=email&utm_source=Eloqua