Search

Bygging av gasskraftverk i Norge er et aktuelt tema. Gasskraftverk slipper ut betydelige mengder CO2 som det av miljøhensyn er ønskelig å redusere. I den senere tid har det blitt vurdert ulike metoder for å redusere utslipp av CO2. Hovedoppgaven har hatt som mål å finne ut i hvilken grad Hysys er egnet til å beregne energiforbruk og redusert totalvirkningsgrad for et gasskraftverk med CO2-fjerningsprosess med absorpsjon. Hysys ble benyttet til prosessimulering av et forenklet, traditionelt gasskraftverk på 500 MW. Hysys-simuleringen av gasskraftverket ga en virkningsgrad på 59 %. Videre ble det sett på forskjellige alternative for å benytte energi fra gasskraftverk til en CO2-strippeprossess. Ved å benytte elektrisk oppvarming av CO2-strippeprosessen, fikk gasskraftverket en virkningsgrad på 36 %. Det andre alternativet gikk ut på å benytte varme over 130 grader C fra gasskraftverket til oppvarming av CO2-strippeprosessen. I dette tilfellet ble grasskraftverkets virkningsgrad 51 %. I det siste alternative ble det også benyttet varme over 130 grader C fra gass kraftverket til CO2-strippeprosessen, men i dette tilfellet ble dampen under 130 grader C også utnyttet i en dampturbin. Gasskraftverket fikk da en virkningsgrad på 54 %. Hysys ble også benyttet til simuleringer av en CO2-fjerningsprosess basert på kjemisk absorpsjon med monoetanolamin (MEA). En prosessberegning med 90 % rensegrad trengte 75 vekt- % MEA. Dette er utenfor det normale konsentrasjonsområdet. Ved en mer realistisk MEA-konsentrasjon på 19 vekt- %, hadde Hysys problemer med temperaturer over 100 grader C. Ved 19 vekt- % MEA ble det beregnet 85 % rensegrad med forbruk av 1,95*10 5 kW varme ved 100 grader C. Dette er i området for forventet og erfart energiforbruk. Ved å benytte denne varmen fra grasskraftverket til oppvarming av CO2- strippeprosessen, ble totalvirkningsgraden redusert fra 59 til 55 %. Effekt til CO2-kompresjon og trykktap i blant annet absorpsjonskolonnen ble ikke tatt med i beregningen. Hysys viste seg å være et godt verktøy til simulering av et gasskraftverk og reduksjon av totalvirkningsgraden. Dersom problemene med Hysys-beregningene av strippekolonnen blir løst, burde Hysys være godt egnet til å beregne sammenhenger mellom energiforbruk, temperaturnivå på varmetilførselen, rensegrad og høyde på tårn.

Gasskraftverk produserer store mengder CO2, og det er ønskelig å unngå utslipp av CO2 til atmosfæren. Skagerak Energi AS har planer om et gasskraftverk med CO2-fjerning i Grenlandsområdet. Det er utført simuleringer av et gasskraftverk uten CO2-håndtering med totalvirkningsgrad på 58 %. Når det hentes ut 194 MW varme til regenerering eller 1,33 kWh/per kg CO2 fjernet, reduseres totalvirkningsgraden til 54 %. Dette er høyere enn verdier fra litteraturen som er på 47 – 51 %. En årsak til avviket er at det ikke er tatt med effektbehov til vifter og CO2-kompressor. Effektbehovet til regenerering avtar fra 413 MW til 137 MW og tilsvarer 2,85 kWh og 0,94 kWh per kg CO2 fjernet, når kokertemperaturen økes fra 102 ºC til 120 ºC med rensegrad på 85,2 %. Med CO2-fjerning på 80, 90 og 99,7 % ble kokereffektene funnet til henholdsvis 139, 239 og 426 MW og tilsvarer 1,02, 1,56 og 2,51 kWh per kg CO2 fjernet. De siste 10 % med rensing koster 87 % mer enn de 10 % fra 80 til 90 %. Ifølge litteraturen er energibehovet 1,1 – 1,3 kWh per kg CO2 fjernet. Kostnader ved 194 MW regenerering er beregnet ved varmepris på 6 øre/kWh og naturgassbasert varme til 12 øre/kWh som gir årlige kostnader på 93 og 189 mill.NOK. Ved å benytte kraftverksintern damp til regenerering reduseres el-produksjon. Kostnaden med el-pris 25 øre/kWh er beregnet til 68 mill.NOK. Det tilsvarer en pris på kraftverksintern damp på 4,4 øre/kWh. Ved å bruke kraftverksintern damp blir kostnadsreduksjonen 121 mill.NOK per år sammenlignet med å bruke ekstern damp generert av naturgass(til 12 øre/kWh). Hvis et gasskraftverk med CO2-håndtering bygges i Brevik, Rafnes eller Herøya kan det bruke kraftverksintern damp til regenerering. Beregninger tyder på at bruk av kraftverksekstern damp blir så kostbart at det ikke er et fornuftig alternativ. Kraftverksintern damp bør brukes siden den er rimeligst, og da vil ikke lokaliseringen avhenge av varmeintegrasjon.