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:

”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.

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.

“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.