14 mei 2024

Het compressorstation: het kloppende hart van Porthos

Vanaf de oplevering van het Porthos-project zullen vier bedrijven hun afgevangen CO₂ aansluiten op de verzamelleiding door het Rotterdamse havengebied. Bij aankomst bij het compressorstation verhoogt één compressorunit de druk trapsgewijs in zes trappen om onderzees transport en opslag van het gas mogelijk te maken. Het is dus een essentieel onderdeel van de infrastructuur. Het ontwerp en de bouw van dit compressorstation zijn complexe processen die grote expertise vereisen. Het systeem moet voldoen aan de hoogste eisen op het gebied van betrouwbaarheid en veiligheid.

CO₂ comprimeren
Jannes Hofman is als project engineer vanuit Gasunie, één van de drie moedermaatschappijen van Porthos, al zes jaar betrokken bij het Porthos-project. In de 30 jaar dat hij werkt voor Gasunie heeft hij al meerdere compressorstations gerealiseerd. Samen met zijn teamgenoten zorgt hij voor een betrouwbaar en veilig systeem. Het ontwerp en de bouw van het compressorstation zijn complexe aangelegenheden, méér nog dan de andere compressorstations die het compressorteam eerder engineerde. “Niemand is gewend om CO₂ te comprimeren. Over het algemeen zie je CO2 -compressie bij de CO₂-emitter en heb je in feite maar één compressorunit. Porthos is een ‘first of its kind’ project: hier werken we met meerdere parallelle compressoren die moeten kunnen reageren op de verschillende flows van de emitters. Het systeem moet daardoor grote variaties in flows aankunnen. Het op- en afschakelen gaat hierdoor veelvuldig voortkomen.”

Druk verhogen
Drie compressoren zorgen voor de benodigde drukverhoging. Dit gebeurt in de compressor door de CO₂ met hoge snelheid rond te laten draaien. De kinetische energie wordt vervolgens omgezet in druk, waardoor de druk stijgt van 30 bar naar 90- 130 bar. Het gaat hier dus om extreem hoge drukken. Hofman: “Deze drukverhoging is nodig om de CO₂ te kunnen transporteren via de zeeleiding om deze uiteindelijk op zo’n 20 kilometer uit de kust op te kunnen slaan in het uitgeproduceerde gasveld tot een einddruk van ongeveer van 300 bar. Bij de realisatie van het Porthos-project wordt het compressorstation meteen voorbereid op toekomstige aansluitingen van bijvoorbeeld het project Aramis en Co2next.

Koelen met water uit het Yangtzekanaal
De technische installatie voor het compressorstation is opgebouwd uit verschillende onderdelen. De compressor zelf zorgt voor de drukverhoging om transport en opslag van de CO₂ mogelijk te maken. “Het gesloten koelwatersysteem koelt de compressor en is essentieel om de compressoren efficiënt en effectief te laten werken”, vertelt Hofman. “Belangrijk is dat de temperatuur van het koelwatersysteem minimaal 35 graden Celsius is, zodat het CO₂-gas niet in de vloeistoffase terecht komt. Eventuele vloeistof zal de compressor kunnen beschadigen. Voor het koelen van het gesloten koelwatersysteem wordt zeewater uit het Yangtzekanaal gebruikt. Dit wordt door de koelwaterpompen naar het compressorstation gebracht en koelt het gesloten koelwatersysteem in een aantal platen warmtewisselaars. Vervolgens wordt het geloosd in de Yukonhaven. Ook wordt de warmte vanuit het gesloten koelwatersysteem gebruikt om het hoofdgebouw te verwarmen.”

Redundantie inbouwen
Het compressorstation is uitgelegd voor zes compressoren. Voor Porthos worden eerst drie compressoren geplaatst; in een volgende fase kunnen er nog drie worden geplaatst. Alle compressoren staan in één gebouw met zes compartimenten waardoor elke compressor gescheiden staat van de overige. “Op het moment dat één compressor niet goed functioneert, moeten de overige door blijven draaien. Om die reden is er redundantie ingebouwd. Dit houdt in dat er één machine reserve is voor elke andere. Ontstaat er een probleem bij een compressor, dan kan het betreffende compartiment worden afgesloten en vrijgemaakt van CO₂ voor eventuele herstelwerkzaamheden. Het compressorstation is dusdanig ontworpen dat het in principe niet bemenst behoeft te worden. Monitoring en aansturing vindt voornamelijk plaats vanuit het hoofdkantoor van Gasunie in Groningen.”

Lessons learned
De grootste uitdaging aan een ‘first of its kind’ project als Porthos is dat je al doende leert. Het ontwerpen van de verschillende varianten is dan ook typerend voor het engineeringsproces. Hofman: “Helemaal in het begin hebben we ons te veel gefocust op de CAPEX, de investeringsuitgaven, en later op de OPEX, wat resulteerde in drie compressoren met verschillende capaciteit (met name energiekosten bij lage flows). Later bleek dat de lage flows te laag waren ingeschat en zijn we overgegaan naar  machines van dezelfde capaciteit. Naar aanleiding van de diverse veiligheidsstudies hebben we extra veiligheidsmaatregelen toegevoegd en waar nodig de ontwerpdrukken verhoogd. Achteraf beschouwd was het eenvoudiger geweest dit gelijk te doen maar waren de investeringskosten van het station wel hoger geweest.  Voor een volgend project weten we dat we de analyse beter in de beginfase kunnen doen.”