CCSphase – projekt česko-norského výzkumného programu (CZ09)
Provozovatel projektu: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy České republiky
Finanční koordinátor: Ministerstvo financí České republiky
Název projektu: Fázové chování v CCS systémech
Akronym projektu: CCSphase
ID projektu: 7F14466
Partneři:
Ústav termomechaniky AV ČR, v. v. i.
Dolejškova 1402/5
182 00 Praha 8
SINTEF Energy Research AS
P.O.Box 4761 Sluppen
NO-7465 Trondheim, Norsko
Trvání projektu: 15. 7. 2014 – 30. 4. 2017
K vytvoření rozsáhlého zachycování a ukládání oxidu uhličitého (CCS) je třeba lépe porozumět chování příslušných tekutin. Projekt CCSphase se proto soustředí na vyplnění informačních mezer v oblasti fázové rovnováhy a přechodného fázového chování pro směsi tekutin a stavy tlaku a teploty relevantní pro CCS. V rámci zlepšování predikce fázového chování bude projekt zahrnovat jak experimentální práci, tak modelování. V SINTEF Energy Research (SINTEF ER) budou postupem zvlášť vyvinutým pro CCS probíhat přesná měření fázové rovnováhy směsí CO2 a H2 a vodných směsí relevantních pro CCS. V Ústavu termomechaniky AV ČR, v. v. i., (ÚT AV ČR) bude v expanzní komoře vybavené špičkovými přístroji pomocí optické charakteristiky studováno přechodné chování těchto směsí, stejně jako systém CO2-N2. V tomto uspořádání budou zkoumány metastabilní stavy a nukleace probíhající při rychlém poklesu tlaku. V rámci spolupráce SINTEF ER a ÚT AV ČR vyvineme modely pro chování přechodné a rovnovážné fáze směsí bohatých na CO2. Vlastnosti rovnováhy budou modelovány úpravou parametrů stavových rovnic tekutých fází a parametrů hydrátových modelů na molekulární bázi. Nukleační procesy budou modelovány pomocí upravené klasické nukleační teorie a teorie hustotního gradientu. Experimentální data získaná v rámci projektu budou využita k ověření a vylepšení těchto modelů. Program CCSphase nejen přispěje k řešení, jak se pomocí CCS vyhnout škodlivé antropogenní změně klimatu, ale také pomůže navázat rozsáhlou spolupráci mezi oběma partnery v oblasti experimentů i modelování.
Fázová rovnováha v systému oxid uhličitý + voda.
Porovnání stavových rovnic Cubic plus association (CPA) a Soave-Redlich-Kwong (SRK) s experimentálními daty.
Fázový diagram pro směs vody a dusíku tvořící plynné hydráty za nízkých teplot a vysokých tlaků.
Porovnání nového hydrátového modelu CCS a experimentálních dat.
Experimentální přístroj v SINTEF ER
Fotografie experimentálního přístroje instalovaného v laboratoři SINTEF ER
Detail komory pro měření fázové rovnováhy
Experimentální přístroje v ÚT AV ČR
Příprava interferometru se zeleným laserem
3D design expanzní komory
Fotografie a zjednodušené schéma části pro CO2 zařízení pro přípravu směsí (MPD)
Expanzní uspořádání po expanzní komoře pro přesné ovládání poklesu tlaku
Ústav termomechaniky AV ČR, v. v. i.
- Ing. Jan Hrubý, CSc. – hlavní řešitel, vedoucí pracovních skupin 1 a 4
- Ing. Václav Vinš, Ph.D. – vedoucí pracovní skupiny 3
- RNDr. Jiří Hykl, Ph.D.
- Ing. Tomáš Němec, Ph.D.
- Ing. Michal Duška, Ph.D.
- Ing. Ondřej Bartoš, Ph.D.
- Jan Hošek
- Barbora Planková
- Pavel Peukert
- Mgr. Lucie Veselá
Ing. David Celný
SINTEF Energy Research AS
- Sigurd W. Løvseth – vedoucí pracovní skupiny 2
- Jana P. Jakobsen
- Jacob H. Stang
- Geir Skaugen
- Ingrid Snustad
- Ailo Aasen
- Morten Hammer
- Snorre Foss Westman
Foto z pracovního setkání, které proběhlo v Praze 7. ledna 2015
(zleva: Jana P. Jakobsen, Jan Hrubý, Václav Vinš a Lucie Veselá)
Publikace
- V. Vinš, A. Jäger, J, Hrubý, R. Span: Model for gas hydrates applied to CCS systems part II. Fitting of parameters for models of hydrates of pure gases. Fluid Phase Equilibria 435 (2017), pp. 104-117 ISSN 0378-3812, DOI: 10.1016/j.fluid.2016.12.010
- V. Vinš, A. Jäger, R. Span, J. Hrubý: Model for gas hydrates applied to CCS systems part I. Parameter study of the van der Waals and Platteeuw model, Fluid Phase Equilibria, 427 (2016) 268-281, DOI: 10.1016/j.fluid.2016.07.014.
- A. Aasen, M. Hammer, G. Skaugen, J.P. Jakobsen, Ø. Wilhelmsen, Thermodynamic models to accurately describe the -behavior of water / carbon dioxide mixtures, Fluid Phase Equilib., 442 (2017), pp. 125-139, DOI: 10.1016/j.fluid.2017.02.006
- V. Vinš, M. Čenský, J. Hykl, J. Hrubý: Investigation of droplet nucleation in CCS relevant systems – Design and testing of a CO2 branch of the mixture preparation device, EPJ Web of Conferences, 143, 02140 (2017), DOI: 10.1051/epjconf/201714302140
- D. Celný, V. Vinš, B. Planková, J. Hrubý: Mathematical modeling of planar and spherical vapor–liquid phase interfaces for multicomponent fluids, EPJ Web of Conferences, 114 (2016) 02011, DOI: 10.1051/epjconf/201611402011.
- B. Planková, V. Vinš, J. Hrubý, M. Duška, T. Němec, D. Celný: Molecular simulation of water vapor–liquid phase interfaces using TIP4P/2005 model, EPJ Web of Conferences, 92 (2015) 02071, DOI: 10.1051/epjconf/20159202071.
Příspěvky na konferencích
- M. Čenský, V. Vinš, J. Hykl, J. Hrubý: Investigation of droplet nucleation in CCS relevant systems – Design and testing of a CO2 branch of the mixture preparation device, poster at the international conference Experimental Fluid Mechanics 2016, 15 - 18 November 2016, Mariánské Lázně, Czech Republic.
- D. Celný, V. Vinš, J. Hrubý: Mathematical modeling of planar and spherical vapor-liquid phase interfaces for multicomponent fluids, poster at the international conference Asian Thermophysical Properties Conference (ATPC) 2016, 2 - 6 October 2016, Pacifico Yokohama Annex Hall, Yokohama, Japan, Paper ID P-104.
- D. Celný, V. Vinš, B. Planková, J. Hrubý: Mathematical modeling of planar and spherical vapor–liquid phase interfaces for multicomponent fluids, presentation at the international conference Experimental Fluid Mechanics 2015, 17 - 20 November 2015, Prague, Czech Republic.
- V. Vinš, A. Jäger, J. Hrubý, R.Span: Hydrate model for CCS relevant gases compatible with highly accurate equations of state: I. Parameter study and model fitting, presentation at the international conference 19th Symposium on Thermophysical Properties , 26 June 2015, Boulder, Colorado, USA, Paper ID 2868.
- A. Jäger, V. Vinš, R. Span, J. Hrubý: Hydrate Model for CCS Relevant Gases Compatible with Highly Accurate Equations of State- II. Results and Implementation in TREND 2.0, 19th Symposium on Thermophysical Properties, 26 June 2015, Boulder Colorado, USA Paper ID 2658
- B. Planková, V. Vinš, J. Hrubý, M. Duška, T. Němec, D. Celný: Molecular simulation of water vapor–liquid phase interfaces using TIP4P/2005 model, presentation at the international conference Experimental Fluid Mechanics 2014, 18 - 21 November 2014, Český Krumlov, Czech Republic.
Ostatní
- S. W. Løvseth: Presentation of the CCSphase project at the Internasjonal workshop: Driving CCS forward in Norway, September 10, 2015 (presentation not in the original program).
- Jana P. Jakobsen: Presentation of the CCSPhase project at the Norway Grants project seminar at RCN in Oslo, February 26, 2015
14. červen 2017, Trondheim
Ústní prezentace výsledků fázové rovnováhy CCSPhase na 9th Trondheim Conference on CO2 Capture, Transport and Storage (TCCS-9).
27.-28. duben 2017, Trondheim
Návštěva Miroslava Čenského, který zde mimo jiné diskutoval i o přesné přípravě kapalných směsí. Součástí byla schůze otevřená pro SINTEF ER i NTNU (Norwegian University of Science and Technology), kde byly prezentovány práce na projektu.
Prezentace práce na projektu CCSPhase mezi ÚT AV ČR a SINTEF ER.
Zleva doprava: Sigurd Weidemann Løvseth, Jacob Stang, Miroslav Čenský, Anders Austegard a Morten Hammer
Jaro 2017
Diskuse o možné společné iniciativě H2020 (WIDESPREAD).
Listopad 2016 – Den otevřených dveří v ÚT AV ČR
Na každoročním Dni otevřených dveří ÚT AV ČR (10. listopadu 2016) byl veřejnosti představen i projekt CCSphase spolu s prezentací výzkumu nukleačních a fázových přechodů.
David Celný a Václav Vinš na Dni otevřených dveří v ÚT AV ČR přibližují středoškolákům výzkumné aktivity Laboratoře kinetiky fázových přechodů i téma zachycování a ukládání oxidu uhličitého.
Listopad 2016 – seminář o CCS v České republice, Praha
Geir Skaugen a Ailo Aasen ze SINTEF ER se spolu s Václavem Vinšem a Miroslavem Čenským z ÚT AV ČR zúčastnili semináře CO2 Capture and Storage in the Conditions of the Czech Republic – Cooperation of Czechia and Norway, který se konal 7. a 8. listopadu 2016 na ČVUT v Praze (info).
Členové projektového týmu před posterem prezentovaným na semináři o CCS v České republice (zleva: Václav Vinš, Ailo Aasen a Miroslav Čenský).
Říjen 2016 – konference v japonské Yokohamě
Václav Vinš a David Celný z ÚT AV ČR se zúčastnili konference Asian Thermophysical Properties Conference, která se konala 2.–6. října 2016 v Pacifico Yokohama Annex Hall v japonské Yokohamě. David Celný zde obdržel za svůj příspěvek Mathematical modeling of planar and spherical vapor-liquid phase interfaces for multicomponent fluids cenu za nejlepší studentský poster.
Pacifico Yokohoma z pohledu z věže Yokohama Landmark Tower (273 m)
Předseda konference Prof. Yuji Nagasaka z Keio University předává Davidu Celnému cenu za nejlepší studentský poster.
Březen 2016 – pracovní setkání v SINTEF ER, Trondheim
7. a 8. března 2016 navštívili dr. Jan Hrubý a dr. Václav Vinš SINTEF ER v Trondheimu, aby zde projednali práci na výzkumných aktivitách projektu CCSphase v ÚT AV ČR a v SINTEF ER. Několika neformálních setkání členů projektového týmu se zúčastnili i další výzkumníci ze SINTEF ER, kteří se podílejí na vývoji CCS technologií, a proběhla též exkurze do zdejších laboratoří. Členové týmu z ÚT AV ČR si spolu s dr. Janou P. Jakobsen prohlédli laboratoře Department of Chemical Engineering na Norwegian University of Science and Technology (NTNU) v Trondheimu, které se zabývají výzkumem na poli CCS.
Dr. Jan Hrubý z ÚT AV ČR představuje kolegům ze SINTEF ER pokroky ve vývoji nového experimentálního zařízení s expanzní komorou pro CCS systémy (zleva: Snorre F. Westman, Jana. P. Jakobsen, Jacob H. Stang, Ailo Aasen, Sigurd W. Løvseth a Jan Hrubý).
Listopad 2015 – konference v Praze
Členové týmu z ÚT AV ČR (Jan Hrubý, Václav Vinš a Ondřej Bartoš) se spolu se studenty Barborou Plankovou a Davidem Celným zúčastnili mezinárodní konference Experimental Fluid Mechanics 2015, která se konala v Praze 17.–21. listopadu 2015. David Celný zde představil zajímavé výsledky modelování nukleace kapek v binárních systémech relevantních pro CCS.
David Celný hovoří o nukleačním modelu pro binární systémy.
Pohled z Kaiserštejnského paláce na pražskou Malou stranu.
Listopad 2015 – Den otevřených dveří ÚT AV ČR
Projekt CCSphase byl veřejnosti představen v rámci Dne otevřených dveří, který ÚT AV ČR pořádal 5. listopadu. Návštěvníky byli většinou mladí středoškolští studenti z Prahy a Středočeského kraje.
V Laboratoři kinetiky fázových přechodů ÚT AV ČR přibližuje Václav Vinš středoškolákům téma zachycování a ukládání oxidu uhličitého a projekt CCSphase.
Listopad 2015 – administrativní schůzka v Praze
Členové týmu CCSphase Lucie Veselá a Václav Vinš z ÚT AV ČR a An Hilmo a Jana P. Jakobsen ze SINTEF ER se zúčastnili schůzky, kterou 3. listopadu 2015 v Praze organizovali představitelé Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy. Diskutovalo se především o formálních aspektech CCSphase a ročním výkazu tohoto projektu.
Setkání členů týmu CCSphase na pražské Malé Straně 3. listopadu 2015
(zleva: An Hilmo, Lucie Veselá a Jana P. Jakobsen).
Červen 2015, konference v Boulderu, Colorado
Sigurd W. Løvseth ze SINTEF ER a Jan Hrubý s Václavem Vinšem z ÚT AV ČR se v červnu 2015 zúčastnili mezinárodní konference 19th Symposium on Thermophysical Properties, která se konala ve městě Boulder (Colorado, USA). Představili zde částečné výsledky projektu CCSphase project a diskutovali o dalším postupu výzkumných aktivit obou partnerů.
Univerzita Colorado, v pozadí Rockies.
Dr. Daniel G. Friend z NIST (Boulder) při zahajovacím ceremoniálu.