Power Consumption in Carbon Capture and Storage Systems (CCS) and Possibilities to Reduce Power Consumption with Variable Speed Drives

The aim of this master´s thesis is to study which processes increase the auxiliary power consumption in carbon capture and storage processes and if it is possible to reduce the auxiliary power consumption with variable speed drives. Also the cost of carbon capture and storage is studied. Data about auxiliary power consumption in carbon capture is gathered from various studies and estimates made by various research centres. Based on these studies a view is presented how the power auxiliary power consumption is divided between different processes in carbon capture processes. In a literary study, the operation of three basic carbon capture systems is described. Also different methods to transport carbon dioxide and carbon dioxide storage options are described in this section. At the end of the thesis processes that consume most of the auxiliary power are defined and possibilities to reduce the auxiliary power consumption are evaluated. Cost of carbon capture, transport and storage are also evaluated at this point and in the case that the carbon capture and storage systems are fully deployed. According to the results, it can be estimated what are the processes are where variable speed drives can be used and what kind of cost and power consumption reduction could be achieved. Results also show how large a project carbon capture and storage is if it is fully deployed.

Diplomityön tarkoituksena on tutkia, mitkä prosessit lisäävät apuenergian kulutusta hiilidioksidin talteenotto- ja varastointiprosesseissa ja onko energian kulutusta mahdollista vähentää taajuusmuuntajien avulla. Myös hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin kustannuksia pyritään selvittämään. Tiedot hiilidioksidin talteenoton energian kulutuksesta ja kustannuksista on kerätty eri tutkimustahojen tekemistä tutkimuksista ja arvioista. Näiden tietojen perusteella on pyritty muodostamaan kuva, miten energiankulutus jakautuu eri prosessien kesken eri hiilidioksidin talteenottomenetelmissä. Kirjallisuusosassa kuvaillaan kolmen hiilidioksidin talteenottomenetelmän toiminta. Myös eri mahdollisuuksista kuljettaa hiilidioksidia ja sen varastointimahdollisuuksista kerrotaan tässä osassa. Diplomityön loppuosassa tutkitaan, mitkä yksikköprosessit kuluttavat energiaa ja arvioidaan mahdollisuuksia vähentää energian kulutusta taajuusmuuntajien avulla. Työn lopussa myös arvioidaan hiilidioksidin talteenoton, kuljetuksen ja varastoinnin hintaa tällä hetkellä sekä, mikä tulee olemaan kokonaishinta, jos se otetaan käyttöön täydessä mittakaavassa. Tulosten perusteella voidaan arvioida missä prosesseissa voidaan hyödyntää taajuusmuuntajia ja millaisiin kustannus- ja energiankulutus säästöihin voidaan niiden avulla päästä. Tulokset antavat myös kuvan kuinka suuren mittakaavan hankkeesta on kyse, jos hiilidioksidin talteenotto ja varastointi otetaan käyttöön täydessä laajuudessa.