Om CCS

Fangst og lagring af CO₂ (CCS) er en klimateknologi, som har et stort potentiale i forhold til at håndtere den stigende koncentration af drivhusgasser i atmosfæren. CCS virker ved at indfange CO₂ fra røggasser og lagre den i undergrunden. I Danmark skal CCS bruges til både at nedbringe vores udledning af CO₂ til atmosfæren og fjerne noget af den CO₂, der allerede er blevet udledt til atmosfæren.

Måden, hvorpå man indfanger og udskiller CO₂ fra røggas, bygger på flere velkendte teknologier. Der er dog i et vist omfang behov for forbedring af de allerede eksisterende teknologier for bl.a. at nedsætte energibehovet.

Den mest modne og udbredte teknologi til CO₂-fangst er ’udvaskning’ af CO₂ fra røggasser. Vaskeprocessen kan foregå med en amin, der opsuger CO₂ ved kontakt. Teknologien gør det muligt at fange 90 procent eller mere af den udledte CO₂. Der eksisterer også en række andre CO₂-fangstteknologier, som er under udvikling, og du kan læse mere om disse i Energistyrelsens teknologikatalog om CCS.

CCS-teknologien har været anvendt siden 1970’erne. Siden 1996 har CO₂-fangst og lagring eksempelvis været anvendt i Norge til at reducere CO₂-udledninger fra indvinding af gas i Nordsøen. Ifølge The Global CCS Institute’s statusrapport for 2022 findes der på verdensplan i dag 30 CCS-anlæg i drift, 11 anlæg er under opførsel og 153 anlæg er under udvikling.

Kort fortalt: Energistyrelsens flyer om fangst og lagring af CO₂

Hvorfor kan det betale sig at lagre CO₂?

Virksomheder, som er omfattet af EU's kvoteordning og/eller er omfattet af den kommende, danske CO₂-afgift, kan spare disse afgifter ved at fange og lagre CO₂’en i stedet for at udlede den til atmosfæren.

Kvoteomfattede virksomheder skal senest 31. marts hvert år indrapportere deres udledning af drivhusgasser til Energistyrelsen.

Virksomheder, der udleder biogent CO₂, er ikke omfattet EU's kvoteordning. Udledere af biogent CO₂ kan i stedet sælge klimakreditter for at dække deres omkostninger til fangst og lagring af CO₂. Andre virksomheder kan ved køb af sådanne kreditter kompensere for deres klimaaftryk.

Samlet set udgør sparede kvoter og afgifter ved fangst og lagring af CO₂ sammen med et evt. salg af klimakreditter indtægterne ved CCS.

Industrianlæg

Ved hjælp af CCS kan man blandt andet nedbringe CO₂- udledninger de steder i industrien, hvor elektrificering af processerne endnu ikke kan lade sig gøre, og hvor der sker såkaldte procesrelaterede udledninger, fx i forbindelse med at ved at CO₂ frigives, i forbindelse med at kalk brændes til cement.

Affaldsforbrændingsanlæg

Et sted, hvor det kan give mening at anvende CCS, er på affaldsforbrændingsanlæg. På trods af ambitioner om øget affaldsgenanvendelse i fremtiden forventes det, at der fortsat vil ske bortskaffelse af affald ved forbrænding, hvilket vil udlede CO₂ til atmosfæren.

Kraftvarmeværker og biogasanlæg

Biomassefyrede kraftvarmeværker og biogasanlæg er andre potentielle CO₂- kilder, hvor CCS kan anvendes til at fange den biogene CO₂, der udledes ved afbrændning af biomasse, såsom træ, pap og papir til energiproduktion eller ved opgradering af rå biogas til naturgaskvalitet.

BECCS

BECCS (Bioenergy with Carbon Capture and Storage) betegner en proces, hvor der opsamles og geologisk lagres CO₂ fra biomasse. Bæredygtig biomasse anses for at være CO₂-neutral i sin udnyttelse på sigt, når der fx sker genplantning af træ, der afbrændes til energiformål. Det skyldes, at den genplantede træ optager CO₂ fra atmosfæren under sin vækst. Normalt frigives CO₂ igen til atmosfæren, når biomassen afbrændes eller planterne rådner. Ved brug af BECCS vil denne CO₂, som biomassen har optaget under sin vækst, tværtimod ikke udledes til atmosfæren, men lagres permanent i undergrunden. Samlet set leder BECCS derfor til negative udledninger.

Direct Air Capture

Det er muligt at fange CO₂ direkte fra atmosfæren. Dette kaldes Direct Air Capture (DAC) og kombineret med permanent lagring i undergrunden kan det på sigt blive en vigtig teknologi for at opnå tilstrækkeligt med negative emissioner. For nuværende er teknologien energikrævende og dyr, men rummer store potentialer for at kunne nedbringe atmosfærens CO₂-indhold.

Anvendelse af CO₂ (CCU)

Fangst af CO₂ med henblik på anvendelse kaldes Carbon Capture and Utilization (CCU). Indfanget CO₂ kan bl.a. anvendes i produktionen af plastmaterialer og kulstofholdige PtX-brændsler såsom e-metanol og jetfuel samt e-metanisering. CCUS er en fælles betegnele for fangst af CO₂ med henblik på enten geologisk lagring eller anvendelse.

Med Klimaaftalen for energi og industri m.v. af 20 juni 2020 blev det besluttet, at fangst og lagring af CO₂ skal være en vigtig brik i indfrielsen af Danmarks klimamål. Denne beslutning er bl.a. i tråd med FN’s klimapanel (IPCC) og det Internationale Energiagentur (IEA), der begge anser CCS som en uomgængelige teknologi for at opnå Parisaftalens målsætninger.

Fangstpotentialet i Danmark

De fremtidige potentialer for fangst af CO₂ er vanskelige at forudsige og afhænger blandt andet af udviklingen i industrisektoren og i den samlede energisektor. Energistyrelsen vurderer, med en vis usikkerhed, at fangstpotentialet i 2040 fra danske punktkilder er ca. 5,4 – 10,8 mio. ton pr. år. En punktkilde er et afgrænset sted eller et specifikt anlæg, hvorfra der udledes CO₂ til atmosfæren fra fx en skorsten. Heraf stammer ca. 3,5-6 mio. ton fra biogene kilder. Hovedparten af potentialet (op mod ca. 6,5 mio. ton CO₂) i 2040 stammer fra punktkilder koncentreret i fem klynger omkring København, Aarhus, Aalborg og i Sydjylland.

Energistyrelsens rapport ”Punktkilder til CO₂ – potentialer for CCS og CCU (2022-opdatering )”

Kort over forventede punktkilder i 2040 viser den geografiske placering af punktkilderne samt deres størrelse og sektor. De er opdelt på følgende sektorer: affald, biogas, fjernvarme og industri. Punktkilderne omfatter fossil CO₂, biogen CO₂ og CO₂ fra industrielle processer.

Kort: Forventet årlig udledning fra punktkilder i 2040

Lagringspotentialet i Danmark

For at lagre CO₂ skal det pumpes ned i egnede geologiske undergrundsstrukturer, typisk 800-3.000 meter under jordens overflade. CO₂-lagring kan ske både på land og til havs, og mulighederne herfor er gode i Danmark. De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS) vurderer, at der i den danske undergrund er et samlet lagringspotentiale på mellem 12 og 22 mia. tons CO₂. Det er mellem 400 og 700 gange større end Danmarks samlede årlige CO₂-udledninger på det nuværende niveau.

I Danmark vil CO₂’en primært kunne lagres i porøse og permeable sandstenslag, som er overdækket af et eller flere forseglende lerstenslag. Den nedpumpede CO₂ kan trænge ind i sandstenenes små hulrum, og det overliggende lerstenslag sikrer, at CO₂’en ikke slipper ud af lageret. Etablering af lagringsfaciliteter vil medføre sikkerhedskrav om bl.a. omfattende overvågningsprogrammer, så eventuelle udslip af CO₂ kan opdages og udbedrende foranstaltninger iværksættes hurtigt og effektivt.

Der eksisterer endnu ikke fuldskala CO₂-lagring i Danmark, men i 2022 meddelte Energistyrelsen den første tilladelse til et pilot- og demonstrationsprojekt om CO₂-lagring i Danmark.

Læs mere om de geologiske aspekter ved CO₂ lagring på GEUS’ hjemmeside.

Oversigtskort over punktkilder og potentielle lagringsstrukturer i Danmark

Image

Kortet viser de største, danske CO₂-udledende punktkilder samt geologiske strukturer med potentiale for CO₂-lagring. Ved hver enkelt punktkilde fremgår den relative biogene versus fossile andel af punktkildens samlede CO₂-udledninger. De største punktkilder i Jylland er Reno Nord, Aalborg Portland og Studstrupværket. De største punktkilder på Sjælland er Ørstedværket og Equinor Refining. De geologiske strukturer med et potentiale for CO₂-lagring er inddelt i eksisterende olie- og gasfelter samt undersøgte kontra ikke undersøgte områder. De fleste områder med potentiale for CO₂-lagring ligger nordligt i Nordsøen, i Midt- og Nordjylland samt i havet syd for Lolland-Falster, Fyn og Als. Kortets punktkildedata er fra 2018.

Grafisk illustration: CCS-værdikædens sammenspil

Image

1. I første led af værdikæden (markeret med tallet 1) indfanges CO₂ ved at filtrere røggassen fra CO₂-kilder såsom energiintensive industrianlæg, affaldsforbrændingsanlæg, el- og fjernvarmeværker og biogasanlæg.
2. I det andet led af værdikæden (markeret med tallet 2) komprimeres og transporteres CO₂’en via en rørledning eller skib til et egnet reservoir (lager).
3. I det tredje led af værdikæden (markeret med tallet 3)  pumpes CO₂’en ned i reservoiret (lageret), indtil det er fyldt.

Man fanger primært CO₂ på to måder: Ved kemisk rensning af røggaser fra forbrænding og ved opgradering af biogas.

CO₂ fangst fra røggas

Røggasser har en rigtig høj koncentration af CO₂, hvilket gør det nemmere at fange CO₂ her end direkte fra luften. CO₂'en fanges ved at behandle røggas med en kemisk væske kaldet en amin. Dette foregår i en slags filter kaldet en skrubber, og derfor kaldes processen en aminskrubning.

Image

Processen med at fange CO₂ fra røggas foregår i to trin.

Først fanges røggassen fra en udleders skorsten og føres over i den silo, hvor gassens CO₂-indhold skal udvaskes. I siloen vaskes gassen med en kemisk amin-væske, som kan binde CO₂'en til sig. Aminvæsken varmes efterfølgende op, hvorved CO₂'en frigives igen og kan indfanges. Amin-væsken kan nedkøles og genbruges, og røggassen kan føres tilbage til skorstenen og udledes på normal vis.

1. Absorption: Når røgen skal renses, er den ca. 40 grader varm. Den ledes ind i et tårn fra bunden, så den stiger opad. Samtidig hermed hældes der væske ud over en struktur med stor overflade, som gassen passerer forbi. CO₂’en opløses i væsken og dermed renses gassen, mens CO₂'en fanges i amin-væsken.
2. Frigivelse: For at frigive CO₂’en fra aminvæsken, skal den varmes op til ca. 120 gader. Når det sker, frigives CO₂ fra væsken, og den kan samles op som gas. Man kan anvende væsken igen, men dette kræver nedkøling. Den konstante opvarmning og nedkøling er energikrævende og producerer overskudsvarme. Processen udvikles løbende for at nedbringe forbruget.
   Teknologien gør det muligt at fange 90 procent eller mere af røggassens CO₂ indhold.

Udskillelse af CO₂ fra biogas

Når man skal anvende biogas fra biomasse, bliver den rå biogas, der typisk består af 60-65% metan (CH₄) og 35-40 % CO₂, først opgraderet til naturgaskvalitet. Opgraderingen sker ved, at man fjerner CO2’en fra biogassen, så den metan (CH₄), der er tilbage, kan anvendes i naturgasnettet. I dag er der fem tilgængelige opgraderingsteknologier. Nogle er mindre modne end andre:

• Aminskrubning
• Vandskrubning
• Pressure swing adsorption (PSA)
• Membranadskillelse
• Økologisk fysisk skrubning

Ved vandskrubning er rensningsprocessen fysisk frem for kemisk. Biogassen bringes i kontakt med vand, som enten sprøjtes eller bobles igennem gassen. Da CO₂ (i lighed med svovlgasser) er mere opløselige i vand end metan, vil vandet fange CO₂’en. Denne fysiske proces kræver et forholdsvist højt tryk.

Image

Figuren viser fremstilling af biogas og opgradering af biogas til naturgaskvalitet. Biogas bliver fremstillet under iltfri udrådning af biomasse såsom husdyrgødning, spildevand og organiske rest- og affaldsprodukter. Denne proces sker i en stor tank. Biogassen føres derefter over i opgraderingsanlæg. Opgraderingen sker ved, at man fjerner CO₂’en fra biogassen, så der er ren metan (CH₄) tilbage, som kan anvendes i naturgasnettet. Den overskydende CO₂ fra denne proces kan potentielt indfanges og lagres i undergrunden.

Hvis CO₂ skal transporteres til lagringslokaliteten med lastbil og/eller skib, afkøles og tryksættes den efter fangst. Det betyder, at CO₂ bliver flydende og kommer til at fylde væsentligt mindre, end den gør på gasform, og dermed kan den nemt og effektivt transporteres fra fangstkilden til lagrings- eller anvendelseslokaliteten. Man kan desuden transportere CO₂ i gasform gennem rørledninger, på samme måde som man i dag benytter til anden gas.

Der eksisterer adskillige hjemmesider og rapporter, hvor du kan gå mere i dybden med CCS-teknologien. Her vil du bl.a. kunne lære mere om de tekniske, sikkerheds- og miljømæssige aspekter ved CCS, og om den rolle som CCS kan have i at indfri Paris-aftalens målsætninger.

• Det Internationale Energiagenturs (IEA) hjemmeside om CO₂ fangst, anvendelse og lagring
• FN’s klimapanels rapport om CCS (2005)

Der er også stor interesse for teknologien på danske og udenlandske forskningsinstitutioner. The University of Edinburgh har eksempelvis sammensat et online-kursus, hvor det er muligt at tilmelde sig en række virtuelle undervisningsforløb om CCS. Bemærk at Energistyrelsen ikke er ansvarlig for kursets indholdet eller affilieret med universitet på nogen måde.  

• Online kursus: Climate Change: Carbon Capture and Storage

Energistyrelsen publicerer også jævnligt analyser, der går i dybden med forskellige aspekter af CCS-teknologien og dens anvendelse i Danmark. Energistyrelsens teknologikatalog om CCS beskriver en række, forskellige løsninger til at fange, transportere og lagre CO₂. Kataloget indeholder forskellige former for kulstoffangstteknologier til udledninger i el- og fjernvarmesektoren samt erhverv og industri, kulstoffangst fra luften, såvel som diverse infrastrukturløsninger for transport af CO₂ og lagring i undergrunden.

• Teknologikatalog for kulstoffangst, -transport og -lagring (CCS)

Vil du vide mere om de geologiske aspekter ved lagring af CO₂, kan du besøge GEUS’ side om CCS.

• GEUS's side om Fangst og lagring af CO₂ (CCS)