The demand for large scale storage of carbon dioxide (CO2) grows stronger as incentives to reduce greenhouse gas emissions are introduced. Geological storage sites such as depleted oil and gas reservoirs, unminable coal seams and deep saline water-saturated aquifers are a few of many possible geological storage sites. Geological formations offer large scale storage potential, hidden locations and are naturally occurring world wide. A disadvantage is the difficulty to investigate the properties of storage material over large areas. Reservoir simulation studies addressing issues of heterogeneous reservoirs are growing in number. There is still much to investigate however this study adds to the field by investigating the significance of the heterogeneity in hydraulic conductivity based on core sample data. The data was received from the main CO2 injection site Heletz, Israel in the European Union Seventh Framework Programme for research and technological development (EU FP7) project MUSTANG (CO2MUSTANG, 2011-03-13). By developing models using iTOUGH2/ECO2N, the aim of this study is to contribute to a better understanding of how the average permeability, variance in permeability and spatial correlation of the reservoir properties affect the distribution of CO2 within the deep saline aquifer target layer. In this study a stochastic simulation approach known as the Monte Carlo method is applied. Based on core sample data, geostatistical properties of the data are determined and utilized to create equally probable realizations where properties are described through a probability distribution described by a mean and variance as well as a constructed semivariogram. The results suggest that deep saline aquifers are less storage effective for higher values of average permeability, variance in permeability and spatial correlation. The results also indicate that the Heletz aquifer, with its highly heterogeneous characteristics, in some extreme cases can be just as storage effective as a deep saline aquifer ten times as permeable consisting of homogeneous sandstone. / Incitament för minskningar av växthusgaser har på senare tid ökat efterfrågan för storskalig lagring av koldioxid (CO2). Geologiska lagringsplatser som exploaterade olje- och gasreservoarer, svårutvunna kollager och djupt belägna salina akvifärer är exempel på potentiella lagringsplatser. Sådana geologiska formationer erbjuder storskalig lagring, dold förvaring och är naturligt förekommande världen över. Dock finns det stora svårigheter i att undersöka de materiella egenskaperna för hela lagringsområden. Simuleringsstudier som hantera frågor gällande reservoarers heterogenitet växer i antal. Det finns fortfarande mycket kvar att undersöka och denna studie bidrar till detta forskningsområde genom att undersöka betydelsen av heterogenitet i hydraulisk konduktivitet för spridningen av koldioxid med hjälp av uppmätt brunnsdata. Data erhölls från lagringsplatsen Heletz i Israel som är den huvudsakliga lagringplatsen i projektet MUSTANG är en del av den Europeiska Unionens sjunde ramprogram för forskning och teknisk utveckling (EU FP7), (CO2MUSTANG, 2011/3/13). Genom att utveckla modeller med hjälp av programvaran iTOUGH2/ECO2N är syftet med denna studie att bidra till en bättre förståelse för hur den genomsnittliga permeabilitet, varians i permeabilitet samt rumslig korrelation av reservoaregenskaper påverkar fördelningen av CO2 i den djupa saltvattenakvifären Heletz. Denna studie använde sig av stokastisk simulering genom att tillämpa Monte Carlo-metoden. Med hjälp av tidigare uppmätt brunnsdata kunde geostatistiska egenskaper bestämmas för att skapa ekvivalent sannolika realiseringar. De geostatistiska egenskaperna beskrevs med en sannolikhetsfördelning genom medelvärde och varians samt ett konstruerat semivariogram. Resultaten tyder på att djupa saltvattenakvifärer är mindre lagringseffektiva vid högre värden av genomsnittlig permeabilitet, varians i permeabilitet och rumslig horisontell korrelation. Resultaten visar även att Heletz akvifär, med dess mycket heterogena egenskaper, i extrema fall kan vara lika lagringsineffektiv som en djupt belägen saltvattenakvifär med tio gånger högre genomsnittlig permeabilitet.

Green hydrogen produced through electrolysis of excess renewable energy is a promising seasonal energy storage solution with the potential to decarbonize the energy sector. However, it has physical properties that make it difficult to store and transport on a large scale for grid scale storage applications. An alternative to storing excess renewable energy in hydrogen is converting the hydrogen to synthetic fuel that has an industrially mature production process and an established transportation, storage and distribution infrastructure. This study aims to conduct a feasibility analysis to compare the cost and compatibility of green hydrogen, ammonia, methane and methanol as seasonal energy storage. The production of each fuel and the barriers to their commercialization as energy vectors is discussed. The hydrogen storage technologies holding the most potential are identified as salt cavern and lined rock cavern storage however type I-IV pressure vessel storage is also included in the analysis due to its prevalence within the industry The outcome of the study is a conceptual model calculating the levelized cost of storage of each fuel considering the storage system size, compression energy required and annualized CAPEX and OPEX of compression and storage. Three cases are developed to analyse the storage system, A- seasonal discharging, B-weekly discharging and C- daily discharging. The results identify that the most feasible seasonal storage option for hydrogen is utilizing a salt cavern. If building a salt cavern is infeasible due to geographical constraints, a lined rock cavern is more cost-effective as compared to utilizing pressure vessel storage. For shorter storage periods or smaller scale applications it is more beneficial to employ low pressure (200-300 bar) pressure vessel storage since geological storage becomes expensive as compared to the seasonal case. Low pressure storage is better suited for smaller applications as compression costs account for a significant share of the total annual cost of each storage system in the weekly and daily cases. The most suitable hydrogen storage option is highly dependent on the end use application. Overall, methanol storage provided the lowest levelized cost of storage in all scenarios. / Grönt väte som produceras genom elektrolys av överskott av förnybar energi är en lovande säsongsbaserad energilagringslösning med potential att koldioxidutlösa energisektorn. Det har dock fysiska egenskaper som gör det svårt att lagra och transportera i stor skala för lagringsapplikationer i nätskala. Ett alternativ till att lagra överskott av förnybar energi i väte är att omvandla vätgas till syntetiskt bränsle som har en industriellt mogen produktionsprocess och en etablerad transport-, lagrings- och distributionsinfrastruktur. Denna studie syftar till att genomföra en genomförbarhetsanalys för att jämföra kostnaden och kompatibiliteten för grönt väte, ammoniak, metan och metanol som säsongsbetonad energilagring. Produktionen av varje bränsle och hindren för deras kommersialisering som energivektorer diskuteras. De tekniker för lagring av väte som har störst potential identifieras som lagring av saltrum och fodrad bergrum, men lagring av tryckkärl av typ I-IV ingår också i analysen på grund av dess förekomst inom industrin Resultatet av studien är en konceptuell modell som beräknar den utjämnade kostnaden för lagring av varje bränsle med hänsyn till lagringssystemets storlek, kompressionsenergi som krävs och årlig CAPEX och OPEX för kompression och lagring. Tre fall är utvecklade för att analysera lagringssystemet, A-säsongsurladdning, B-veckotursning och C-daglig urladdning. Resultaten visar att det mest möjliga säsongsbetonade lagringsalternativet för väte är att använda en saltgrotta. Om det är omöjligt att bygga en salthåla på grund av geografiska begränsningar, är en fodrad berghåla mer kostnadseffektiv jämfört med att använda tryckkärlslagring. För kortare lagringsperioder eller tillämpningar i mindre skala är det mer fördelaktigt att använda lågtrycks (200-300 bar) tryckkärllagring eftersom geologisk lagring blir dyr jämfört med säsongsfallet. Lågtryckslagring är bättre lämpad för mindre applikationer eftersom kompressionskostnaderna står för en betydande del av den totala årliga kostnaden för varje lagringssystem i vecko- och dagliga fall. Det mest lämpliga vätgaslagringsalternativet är starkt beroende av slutanvändningsapplikationen. Sammantaget gav metanollagring den lägsta utjämnade kostnaden för lagring i alla scenarier.

The problem of global warming is becoming more and more serious, and carbon dioxide is one of the main causes of climate problems. Therefore, in order to re-duce CO2 emissions, the use of mineralization to store CO2 has become one of the potential methods. In addition, due to the high mineralization rate of peridotite, it will become the research object of this study. This study uses COMSOL Multiphysics to simulate the changing characteristics of carbon dioxide after injection into peridotite. Sensitivity analysis is performed by changing the porosity of the rock and the rate of CO2 injection to further understand the impact on CO2. The results show that at a lower injection rate, the pressure distribution is relatively uniform, the CO2 concentration range is also small, and the saturation increases slowly. On the other hand, when the porosity decreases, the pressure will increase significantly, the diffusion range of CO2 will be relatively expanded, and the saturation will increase. In addition, no matter which factor, it will tend to decrease with the increase of distance and time, and eventually stabilize. Therefore, in order to avoid the possibility of formation rupture and potential leakage of CO2, it is necessary to combine these influencing factors to seek a stable and effective CO2 storage solution. / Problemet med den globala uppvärmningen blir mer och mer allvarligt och kol-dioxid är en av huvudorsakerna till klimatproblemen. Därför, för att minska CO2 utsläppen, har användningen av mineralisering för att lagra CO2 blivit en av de möjliga metoderna. Dessutom, på grund av den höga mineraliseringshastigheten för peridotit, kommer det att bli forskningsobjektet för denna studie. Denna studie använder COMSOL Multiphysics för att simulera de förändrade egenskaperna hos koldioxid efter injektion i peridotit. Känslighetsanalys utförs genom att ändra bergartens porositet och hastigheten för CO2 injektion för att ytterligare förstå påverkan på CO2. Resultaten visar att vid en lägre injektionshastighet är tryckfördelningen relativt jämn, koncentrationsområdet CO2 är också litet och mättnaden ökar långsamt. Å andra sidan, när porositeten minskar, kommer trycket att öka av-sevärt, diffusionsområdet för CO2 kommer att vara relativt expanderat, och mättnaden kommer att öka. Dessutom, oavsett vilken faktor, kommer den att tendera att minska med ökningen av avstånd och tid, och så småningom stabiliseras. Därför, för att undvika risken för formationsbrott och potentiellt läckage av CO2, är det nödvändigt att kombinera dessa påverkande faktorer för att söka en stabil och effektiv CO2 förvaringslösning.

The Paris Agreement aims to limit global warming to 1.5 degrees Celsius, and Sweden has set a goal toreach net-zero emissions by 2045. Carbon Capture and Storage (CCS) is one method that can reducecarbon dioxide emissions. The industry and transportation sectors are the biggest sources of emissionsin Sweden, requiring technological developments and increased investment to reduce their carbondioxide (CO2) emissions. The Geological Survey of Sweden (SGU) is responsible for controls,supervision, operation, and construction of activities connected with carbon dioxide (CO2) storage. SGUbelieves that the storage conditions in Sweden are poor. Sedimentary, basaltic and ultramafic rock ispreferable for CO2 storage, but finding the right sort of bedrock at the right depth and with the rightvolumes and porosity is the challenge. Hence it is in question to collaborate with nations in the northern sea, in order to transport and storageCO2 which would lessen the burden of needing to build new infrastructure. There are a few upcomingCarbon Capture and Utilisation (CCU) projects in Sweden but from the industry’s point of view, thepriority seems to be mostly on Bio-CCS. However, there is still interest for CCS technology in industrialproduction such as steel or cement and also Direct Air Capture (DAC) in the near future. Due to thehigh cost of CCS, funding through the Swedish Energy Agency and EU is vital in order to make iteconomically viable. Other Cost reducing solutions such as relocation on old oil and gas fields orarranging CCS hubs are possible. In summary, this study concludes that CCS is not currently a feasible technique in order to reduce CO2 from the atmosphere, given the current state and costs for it. If the technology becomes more energyefficient and when financial means are in place, the future is bright for CCS. It is extremely relevantthat this technology continues to develop into a better, cheaper and faster way to capture CO2 and reduceemissions of the effective greenhouse gases. / Parisavtalet syftar till att begränsa den globala uppvärmningen till 1,5 grader Celsius och Sverige harockså satt som mål att nå nettonollutsläpp till år 2045. Ett sätt att nå dessa mål kan vara med teknikenför Carbon Capture and Storage (CCS) som är en metod för att minska koldioxidhalten i atmosfären.Den här rapporten syftar till att undersöka med hjälp av litteraturstudier och intervjuer hur genomförbarCCS är som teknik för att minska koldioxidutsläppen samt hur man även kan minska på den befintligamängden koldioxid som redan finns i luften. Huvudfokuset är att undersöka hur CCS fungerar och vilkakostnader som är involverade. Eftersom koldioxid (CO2) är en av de växthusgaser som bidrar mest tillden globala uppvärmningen är det viktigt att vidta åtgärder för att minska den. Det är inte bara utsläppenav CO2 som måste minska utan även mängden CO2 som redan finns i atmosfären. Forskning kring CCSär därför viktig för att hitta nya sätt att effektivisera metoden och göra den mer genomförbar. Naturvårdsverket ger ut en årlig rapport som utvärderar landets framsteg mot att nå sina miljömål,inklusive “Begränsad klimatpåverkan”. Rapporten konstaterar att även om EU och Sverige har minskatutsläppen ökar de fortfarande globalt sett. Industri- och transportsektorn identifieras som de störstautsläppskällorna i Sverige. Den svenska förordningen om CCS regleras av miljöbalken som testar kollagringi geologiska formationer som en miljöfarlig verksamhet och den separerade CO2 ses som avfall.Sverige har ännu inte någon kommersiell CCS-anläggning men regeringen har föreslagit att svenskaindustrier bör införa CCS för att minska dessa utsläpp. Både Sverige och EU har investerat i att utvecklateknik för att minska användningen av fossila bränslen och underlätta för användningen av CCS. CCS processen består av tre huvudsteg: avskiljning och separering av CO2, transport samt lagring elleråteranvändning. Alla typer av nuvarande CCS-metoder kräver en stor mängd energi och de flesta avdem separerar CO2 från industriella förbränningar. Direct Air Capture (DAC) är en annaninfångningsteknik som är mer flexibel när det gäller placering, men också dyrare än de andra teknikerna.Transporten av den infångade CO2 kan ske med lastbil, tåg, fartyg eller rör. De mest genomförbaraalternativen är dock rörledningar och via fartyg på grund av deras transportkapacitet. Rörledningarkräver en välutvecklad infrastruktur, vilket gör dem kostsamma, men de är det mest genomförbaraalternativet för att separera CO2 från landbaserade anläggningar och transportera dem till närliggandelagringsplatser. Geologisk lagring av CO2 kan göras både på land och till havs. Injektion till dengeologiska formationen vid lagringsplatser sker via borrhål. CO2 förvätskas och ersätter denursprungliga vätskan i bergmaterialets porer i berggrunden och reagerar så småningom med berget ochbildar nya mineraler i berggrunden. Sveriges Geologiska Undersökning (SGU) ansvarar för kontroller, tillsyn, drift och uppförande avverksamheter kopplade till CO2-lagring. Geologin i Sverige lämpar sig dock generellt sett inte förlagring av CO2, förutom för vissa sydliga områden. Nordsjön har en del gynnsamma förutsättningar förCO2-lagring och det finns även potentiella geologiska formationer i södra Östersjön. Sedimentära,basaltiska eller ultramafiska bergarter är att föredra för geologisk CO2-lagring. Den största utmaningenär att hitta rätt sorts berggrund på rätt djup och med rätt volym och porositet. Den största svårigheten med CCS är den höga kostnaden, vilket bidrar till att hämma den utbreddaanvändningen. Kostnaden för CCS inkluderar olika faktorer som infångningsmetod, transportmedel,lagringsplats och övervakning över lagringen. Bland dessa är infångningen den dyraste fasen avtekniken, följt av lagring, transport och övervakning. Kostnaderna för varje fas har analyserats över2olika intervaller med hänsyn till lägre, medelstora och högre kostnader men även beroende på regiondå kostnaden kan variera beroende på ländernas förutsättningar. Infångningsfasen av CCS har betydande kostnadsvariationer beroende på vilken metod som används,renheten hos den infångade CO2 samt den energi som krävs för avskiljningsprocesserna.Högkoncentrerade CO2-strömmar har lägre bearbetningskostnader än lågkoncentrerade. DAC är förnärvarande den dyraste infångningsmetoden. Transportkostnader för CO2 inkluderar kostnaderrelaterade till infrastruktur, drift, underhåll, konstruktion och markanvändning. Kostnaden för transportmed rör beror på faktorer som diameter, avstånd och flödeshastighet. Högre flödeshastigheter genomrörledningar kan minska transportkostnaderna. Lagringskostnader för CO2 omfattar utgifter förborrning, infrastruktur, projektledning, licensiering och platsval. Geologisk lagring på land är förnärvarande mer kostnadseffektivt på grund av de utmaningar och högre kostnader som är förknippademed geologisk lagring till havs. Övervakningskostnader är till exempel screening och utvärdering avlagringsplatser samt uppgifter som datainsamling, platsrankning, brunnsinstallation och seismiskautvärderingar. Att minska energitillgången för infångning, förbättra val av lösningsmedel vid separationsfasen,återanvända och utveckla befintlig infrastruktur är exempel som kan hjälpa till att sänka kostnadernaför CCS-processen och främja en bredare användning. Ett annat förslag för att öka den ekonomiskalönsamheten är genom att implementera CCS nav eller kluster. Dessa CCS nav eller kluster ger företagmöjligheten att samordna infrastrukturen för sina CCS-anläggningar. Detta kan lindra den ekonomiskabördan att bygga upp egen kostsam infrastruktur. Nedlagda olje- och gasfält kan återbrukas för CCS- anläggningar då efterfrågan av fossila bränslenminskar. Istället för att riva ner verksamheterna för fossilt bränsle, exploatera ny mark och borra nyahål kan olje- och gasfälten i exempelvis norra haven återbrukas för CCS- anläggningar. Danmark är ettav de första länderna som har tagit initiativet att omvandla oljeanläggningar till koldioxidlagringanläggningar. Det är möjligt att söka om ekonomiskt stöd från Energimyndigheten eller EU för att få stöd till främstBio-CCS projekt men även andra. Detta är i syfte för att underlätta en fri marknad för tekniker somimplementerar koldioxidinfångst. Ambitionen med detta stödsystem är för att realisera en infångst av10 miljoner CO2 via Bio-CCS och minst 2 miljoner CO2/år för andra CCS tekniker. Genom omvändauktion får det företag som kan erbjuda infångad CO2/ton med Bio-CCS teknik för lägst pris, ta del avstödsystemet. EU har även initiativ att finansiera CCS-projekt genom CETPartnership eller EU:sinnovationsfond vars syfte är att stödja forskning och innovation inom CCS. Sammanfattningsvis kom denna studie fram till att CCS inte är genomförbart idag som en teknik för attminska CO2 från atmosfären med hänsyn till nuläget och kostnaderna för att implementera. Om teknikenenergi effektiviseras och när ekonomiska medel finns på plats är framtiden ljus för CCS. Det är oerhörtrelevant att denna teknik fortsätter att utvecklas till ett bättre, billigare och snabbare sätt att fånga uppCO2 och minska utsläppen av de effektiva växthusgaserna. Regeringen och industrin måste därförsamarbeta bättre för att underlätta regelverk som främjar och möjliggör samarbete inom CCS-branschendå många myndigheter lyfter fram att CCS är en nödvändig teknik för framtiden för att uppnå klimatneutralitet.