Ενεργοποίηση του Seafloor: Βάλτε μια υποδοχή σε αυτό

(Εικόνα: ABB)

Υποθαλάσσιο ABB: Το ηλεκτρικό δίκτυο υποθαλάσσιων θα μπορούσε να βοηθήσει τους χειριστές να παρακολουθήσουν πιο προσεκτικά την υγεία του υποθαλάσσιου εξοπλισμού τους. (Φωτογραφία: ABB)

Υποθαλάσσιο εργαστήριο: Η ABB δοκιμάζει τα ηλεκτρικά ρεύματα σε καταστροφή στο Υποθαλάσσιο Εργαστήρι του στο Όσλο. (Φωτογραφία: ABB)

Previous Next

Υπάρχει μια ενεργειακή επανάσταση στον βυθό.

Στις προσπάθειες ενίσχυσης της παραγωγής υποθαλάσσιου πετρελαίου και φυσικού αερίου και στην επίτευξη πεδίων από την ακτή, στα βαθύτερα και ακόμη και στα αρκτικά ύδατα, βρίσκεται σε εξέλιξη μια επανάσταση ισχύος υποθαλάσσιας. Αρκετές πολυεθνικές εταιρείες αναπτύσσουν συστήματα για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε όλη την θάλασσα - σκέφτονται subsea πρίζες.

Η πρόσβαση στη δύναμη των υποθαλάσσιων θα βοηθούσε τις επιχειρήσεις πετρελαίου και φυσικού αερίου να μεταφέρουν εξοπλισμό επεξεργασίας στο θαλασσινό νερό, αντί να τις φιλοξενεί σε πλατφόρμες. Στον θαλασσό, ο εξοπλισμός, συμπεριλαμβανομένων των αντλιών και των συμπιεστών, θα ήταν αποτελεσματικότερος και αποδοτικότερος για την αύξηση των ποσοστών παραγωγής. Η μειωμένη εξάρτηση από τις πλατφόρμες θα συμβάλει επίσης στη μείωση των αποτυπώσεων των επιχειρήσεων πετρελαίου, τη μείωση του κινδύνου ρύπανσης και των εκπομπών CO2. Όλα τα ηλεκτρικά συστήματα θα παρέχουν επίσης πιο απόκριτο έλεγχο και προηγμένη παρακολούθηση της υγείας του υποθαλάσσιου εξοπλισμού.

Αλλά, αυτή η νέα υποδομή θα μπορούσε να υποστηρίξει περισσότερο από τις αντλίες, τους συμπιεστές και τους ενεργοποιητές. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την υποστήριξη ενός αναπτυσσόμενου στόλου μη επανδρωμένων υποβρυχίων οχημάτων, καθώς και για τη στήριξη άλλων βιομηχανιών, από την επιστήμη των ωκεανών μέχρι την εξόρυξη βαθιά.

"Αφού έχετε τη δύναμη εκεί κάτω, μπορείτε να τροφοδοτείτε ROVs (τηλεχειριζόμενα οχήματα), θέρμανση σε αγωγούς (για την αποφυγή εμπλοκών) και πολλές άλλες εφαρμογές που έρχονται", λέει ο Jan Bugge, Αντιπρόεδρος της υποθαλάσσιας τεχνολογίας ABB και Διευθυντής Έργου ενός έργου βιομηχανίας κοινής ενέργειας υποθαλάσσιας κατασκευής (JIP) που έχει η επιχείρηση με την Statoil. "Έχουν υπάρξει συζητήσεις σχετικά με τις συνδέσεις με την αιολική ενέργεια, την εξόρυξη, την υδατοκαλλιέργεια ... Οτιδήποτε έχει την εξουσία να μεταδίδει (όπως αιολικά πάρκα) και χρειάζεται ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιήσει αυτή την υποδομή για να εισάγει και να εξάγει ενέργεια. Μόνο αγγίζουμε την επιφάνεια. "

Η ιδέα
Επί του παρόντος, τα υποθαλάσσια συστήματα πετρελαίου και αερίου είναι ηλεκτροϋδραυλικά. Κάθε καταναλωτής ενέργειας τροφοδοτείται με ηλεκτρική ενέργεια και επικοινωνίες μέσω ξεχωριστών ομφάλιας κεφαλής από έναν οδηγό μεταβλητής ταχύτητας (VSD) προς τα πάνω. Ένα τέτοιο σύστημα έχει περιορισμένη ευελιξία, εάν ένας χειριστής θέλει να προσθέσει ένα νέο πηγάδι ή μια υποθαλάσσια αντλία.

Εντούτοις, η έννοια του υποθαλάσσιου ηλεκτρικού δικτύου θα περιελάμβανε μία μόνο γραμμή ηλεκτροδότησης στον εξοπλισμό του θαλάσσιου βυθού (με βάθος μέχρι και 3.000 μ. Νερού), ενδεχομένως από μια χερσαία πηγή ενέργειας έως 600 χιλιόμετρα μακριά και χωρίς υπεράκτια πλατφόρμα. Στη συνέχεια, τα εγκατεστημένα υποθαλάσσια συστήματα μεταγωγής και τα VSD θα ελέγχουν και θα διανέμουν ενέργεια σε μια σειρά χρηστών, από αντλίες και συμπιεστές μέχρι συστήματα θέρμανσης αγωγών και ROV ή αυτόνομα υποβρύχια οχήματα (AUVs).

Η ιδέα εξωθείται από τη Νορβηγία, σε μεγάλο βαθμό από τη Statoil της Νορβηγίας, μαζί με άλλες μεγάλες πετρελαιοπηγές μέσω των JIP. "Τα άμεσα οφέλη (η ηλεκτροδότηση υποθαλάσσιων) μειώνουν την εκτύπωση του ποδιού και το κόστος, με την αφαίρεση του υδραυλικού συστήματος, έχοντας μικρότερα, λιγότερο σύνθετα ομφάλια, μικρότερα και ελαφρύτερα υποθαλάσσια δομοστοιχεία, βελτιωμένη υγεία, ασφάλεια και περιβάλλον και απλουστευμένες δοκιμές μέσω αφαίρεσης του εξοπλισμού υπό πίεση ", λέει ο Vidar Strand, ανώτερος διευθυντής πωλήσεων, κέντρο τεχνολογίας και λύσεων για το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο στη BHGE. Το Strand, μιλώντας στο συνέδριο της Subsea Valley στο Όσλο τον Μάρτιο, αναφέρει μια εξοικονόμηση κόστους κατά 10-20 τοις εκατό τυπικό κύκλο ζωής, από το σύνολο των ηλεκτρικών, με 25 τοις εκατό σε ορισμένες περιπτώσεις.

Ποιος κάνει κάτι;
Η μετακίνηση υποθαλάμου ηλεκτρονικής ισχύος δεν είναι εύκολη υπόθεση. Παρόλα αυτά, εταιρείες όπως η ABB, η Siemens και η Baker Hughes, μια εταιρεία της GE (BHGE), εργάζονται για λύσεις είτε με μαρινάρισμα ήδη αποδεδειγμένων εξαρτημάτων (VSDs, switchgear, μετασχηματιστές κλπ.) Σε εμπορευματοκιβώτια μιας ατμόσφαιρας, , τα οποία μπορούν να λειτουργούν σε πεπιεσμένα με πετρέλαιο περιβάλλοντα.

Η BHGE έχει ένα εξειδικευμένο σύστημα με ένα σύστημα ατμόσφαιρας, το οποίο σχεδιάστηκε για να μεταδίδει ενέργεια 120 χλμ. Από την ακτή στο πεδίο Ormen Lange της Shell, όπου θα μπορούσε να τροφοδοτήσει τη συμπίεση των υποθαλάσσιων (ένα έργο το οποίο απομονώθηκε).

Η ABB εργάζεται σε ένα σύστημα ικανό να μεταφέρει μέχρι και 100MW ισχύος μέχρι 600km και βάθους 3,000m νερού. Έχει κατασκευάσει και δοκιμάσει υγρό ένα υποθαλάσσιο VSD και προετοιμάζεται για μια δεύτερη, ρηχή δοκιμή νερού, μαζί με ένα διακόπτη ταχύτητας φέτος. Το πλήρες σύστημα πρόκειται να ολοκληρωθεί στα μέσα του 2019. Η ABB τοποθετεί τα εξαρτήματα σε δοχεία γεμάτα με λάδι και χρησιμοποιώντας φυσική μεταφορά για ψύξη.

Siemens, σχεδίαζε μια πλήρη δοκιμή συστήματος το 2017. Η Siemens τοποθετεί τα εξαρτήματά της και σε δοχεία γεμισμένα με πετρέλαιο. Η Siemens Subsea εργάζεται σε ένα υποθαλάσσιο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας JIP με την Statoil, παράλληλα με την Chevron, την ExxonMobil, την Petrobras και, από πέρυσι, την ENI.

Η Siemens υποστηρίζει επίσης ένα σύστημα διανομής χαμηλής τάσης, το οποίο ονομάζεται DigiGrid, το οποίο ενσωματώνει επικοινωνίες οπτικών ινών.

Όλα ηλεκτρικό
Σε συνδυασμό με την ανάπτυξη του υποθαλάσσιου ηλεκτρικού δικτύου, γίνονται κινήσεις προς όλο τον ηλεκτρικό εξοπλισμό. Οι ηλεκτροκίνητοι ενεργοποιητές λειτουργούν εδώ και 15 χρόνια και αποτελούσαν την κύρια μορφή ενεργοποίησης βαλβίδων στο έργο συμπίεσης του υποθαλάσσιου άξονα Statoil, το οποίο ξεκίνησε το 2015 στη Νορβηγία.

Περίπου 8,5 εκατομμύρια ώρες εμπειρίας έχουν δημιουργηθεί με ηλεκτρικούς ενεργοποιητές από την πρώτη εγκατάσταση στην Statfjord το 2001/2, με 99,3% διαθεσιμότητα, δήλωσε ο Eldar Lundanes, Global System Manager, TechnipFMC, στην Subsea Valley.

Το 2016, η Total εγκατέστησε το πρώτο πλήρως ηλεκτρικό υποθαλάσσιο δέντρο Χριστουγέννων (ένα σύνολο βαλβίδων στο φρεάτιο), στη Βόρεια Θάλασσα, στις όχθες των Κάτω Χωρών. Ένα εμπόδιο για αυτό το επίτευγμα ήταν η ύπαρξη μιας ηλεκτρικής βαλβίδας ασφαλείας (eDHSV), η οποία επιτεύχθηκε, αλλά μόνο αυτή τη στιγμή αποδεικνύεται σε έκδοση 5in, η οποία περιορίζει τις εφαρμογές.

Όλα τα ηλεκτρικά συστήματα ανοίγουν το δρόμο για τα αεροσκάφη. "Χρησιμοποιώντας όλα τα ηλεκτρικά έχετε τόσες περισσότερες επιλογές. Μπορείτε να έχετε drones εκεί όλη την ώρα, μπορείτε να συνδέσετε στην τροφοδοσία και να επικοινωνήσετε μαζί τους ", λέει ο Helge Sverre, ανάπτυξη των επιχειρήσεων στη νορβηγική υποθαλάσσια επαγωγική υποδοχή Blue Logic. "Θα μπορούσατε να έχετε 24ωρη παρακολούθηση, το κόστος θα μπορούσε να μειωθεί, θα ήταν ασφαλέστερο, με μικρότερο αποτύπωμα, χωρίς σκάφη, χαμηλότερες εκπομπές CO2 ..." Αυτό θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα επωφελές σε ευαίσθητες περιοχές όπως τα νησιά Lofoten ή το αρκτικό.

Πράγματι, οι κατασκευαστές και οι χειριστές των υποθαλάσσιων οχημάτων αναπτύσσουν εδώ και πολλά χρόνια ηλεκτρικά ROVs, AUVs και υβρίδια, με σκοπό να επιτρέπουν σε υποθαλάσσια οχήματα που θα μπορούσαν να συνδέονται με αυτές τις υποβρύχιες ηλεκτρικές πρίζες να εξάγουν δεδομένα, να εκτελούν εργασίες και να φορτίζουν τις μπαταρίες τους.

Οι πρόοδοι που έγιναν σε επαγωγικούς συνδέσμους, για αμφίδρομη μεταφορά ενέργειας και επικοινωνίας, από εταιρίες όπως το Blue Logic και μέσω οπτικής επικοινωνίας με νερό από την Sonardyne, βοηθούν στην τοποθέτηση και τη φόρτωση, τη φόρτιση, τον έλεγχο και μέσω της επικοινωνίας με νερό οχήματα.

Ο σχεδιασμός του υποσταθμού του υπογείου της ABB είχε μια υποδοχή ROV. Με την κλίμακα, τα συστήματα αυτά θα μπορούσαν να συμβάλουν στην εξομάλυνση της ζήτησης ενέργειας, όπως συμβαίνει στις πόλεις όπου οι μπαταρίες αυτοκινήτων αποσύρονται από τη μέγιστη ζήτηση, όταν τα αυτοκίνητα δεν χρησιμοποιούνται, υποδηλώνει ο Bugge, αντιμετωπίζοντας τους ως κινητές τράπεζες.

Όπου δεν υπάρχει μεγάλη ποσότητα ενέργειας για να αξιοποιήσετε, οι υποθαλάσσιες μπαταρίες θα μπορούσαν να φορτιστούν και να χρησιμοποιηθούν στη συνέχεια όπως και όταν απαιτείται, προτείνει το Strand. Η τυποποίηση των διασυνδέσεων, ιδίως για την αποβάθρα, για την εξουσία και τις επικοινωνίες, θεωρείται από πολλούς τόσο σημαντικούς για την πραγματοποίηση αυτού του οράματος.

Ένα δυσκολότερο πρόβλημα είναι η συμφωνία βιομηχανίας σχετικά με τον μηχανισμό αποτυχίας για συστήματα κρίσιμης σημασίας για την ασφάλεια. Τα ανοιξιάτικα αποτυχημένα χρηματοκιβώτια χρησιμοποιούνται επί του παρόντος, αλλά σε ένα ηλεκτρικό σύστημα, θα μεταβαίνετε σε συστήματα που δεν λειτουργούν με μπαταρία. "Είναι μια από τις πιο ενδιαφέρουσες συζητήσεις που έχουμε στη βιομηχανία - άνοιξη ή μπαταρία;" λέει ο Strand. Το πλεονέκτημα ενός ηλεκτρικού ασφαλούς προβλήματος είναι ότι μπορείτε να το δοκιμάσετε χωρίς να κλείσετε την παραγωγή. "Με την άνοιξη, δεν είναι εύκολο να το απελευθερώσετε λίγο. Με μια ηλεκτρική ασφάλεια, μπορείτε να έχετε πλήρη έλεγχο της ροπής και της ταχύτητας ", λέει ο Strand.

Οι σημερινές βιομηχανικές απαιτήσεις, σύμφωνα με το API 170 ("το βιβλίο δέντρων Χριστουγέννων", λέει ο Lundanes) γράφεται πολύ για τα ηλεκτροϋδραυλικά συστήματα. "Υπάρχει μια γραφειοκρατία που πρέπει να ξεπεραστεί. Αλλά θα το ξεπεράσουμε ».

Η κάμψη της βιομηχανίας πετρελαίου και φυσικού αερίου βοήθησε. Υπάρχει πιο ανοιχτό μυαλό και αποδοχή στη νέα τεχνολογία », λέει ο Lundanes. "Ακόμη και αν το API δεν κινείται γρήγορα, οι προδιαγραφές των χειριστών ανοίγουν για να επιτρέψουν τη νέα τεχνολογία, όπως όλα τα ηλεκτρικά. Ο Lundanes αναφέρει 25-50 τοις εκατό μείωση του κόστους εξαλείφοντας ορισμένους χαλύβδινους ή θερμοπλαστικούς σωλήνες στον ομφάλιο λώρο και ακόμη περισσότερο εάν ο ομφάλιος λώρος μπορεί να εξαλειφθεί πλήρως με κινούμενη χημική αποθήκευση και υποθαλάσσια ένεση και ακόμη και με τοπική παραγωγή ενέργειας για ανάγκες σε ενέργεια Η ΕΝΙ συνεργάζεται με μια εταιρεία κυματικής ενέργειας για μια τέτοια ιδέα) και χρησιμοποιώντας ασύρματη επικοινωνία.

Δεδομένα
Υπάρχει επίσης ένα άλλο πλεονέκτημα για την εξάπλωση όλων των ηλεκτρικών: μεγαλύτερες δυνατότητες ελέγχου της διαδικασίας και παρακολούθησης της κατάστασης, καθώς και η δυνατότητα μόχλευσης μεγάλων δεδομένων. "Τα ηλεκτρικά συστήματα είναι εγγενώς πιο όργανα από τα υδραυλικά συστήματα, έτσι ώστε να έχετε καλύτερη γνώση και προβλεψιμότητα και διαθεσιμότητα και μπορείτε να μειώσετε περαιτέρω το κόστος του συστήματος", λέει ο Lundanes.

Η ηλεκτρική ενεργοποίηση, για παράδειγμα, "βελτιώνει τον έλεγχο της διαδικασίας και την θέση ενεργοποίησης", λέει ο Strand. "Σε σύγκριση με τα ηλεκτροϋδραυλικά συστήματα, υπάρχει μεγάλη διαφορά στην ποσότητα δεδομένων που μπορούμε να αξιοποιήσουμε." Για παράδειγμα, τα δεδομένα τάσης, ρεύματος και μπαταρίας μπορούν να μετρηθούν για να μάθουν αν θα ενεργοποιήσουν τον ενεργοποιητή όταν χρειάζεται. "Ξέρετε περισσότερα για τη θέση της βαλβίδας, μπορείτε να μετρήσετε την ταχύτητα του ενεργοποιητή και να έχετε ένα προφίλ ροπής στρέψης", από το οποίο μπορείτε να εξαγάγετε τη φθορά. Τα δεδομένα δόνησης θα μπορούσαν ακόμη να βοηθήσουν να εξάγονται πληροφορίες για το τι ρέει μέσα από μια βαλβίδα, προσθέτει.

Τα ηλεκτρικά DHSVs (που μπορούν να εγκατασταθούν ταχύτερα από τα υδραυλικά αντίστοιχά τους, λέει ο Strand) θα μπορούσαν να υποστηρίξουν ηλεκτρικές ολοκληρώσεις μέσα στα φρεάτια, πράγμα που θα σήμαινε πιο έξυπνες ολοκληρώσεις - κάτι που σημαίνει πάλι περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον έλεγχο των πηγαδιών. Πράγματι, η BHGE εργάζεται σε ένα DHSV με μπαταρία, το οποίο αναμένεται να είναι έτοιμο το 2020.

Ο συνδυασμός της ηλεκτροδότησης με τις επικοινωνίες Ethernet και οπτικών ινών επιτρέπει τη διαθεσιμότητα αυτών των δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, έτσι ώστε να μπορούν να εφαρμοστούν αναλύσεις δεδομένων για τη βελτιστοποίηση της παραγωγής, την παρακολούθηση της κατάστασης και την προβλεπτική συντήρηση.

Το σχήμα της αρχιτεκτονικής των επικοινωνιών και της πληροφορικής - δηλαδή η κεντρική ή η αποκεντρωμένη (χρησιμοποιώντας τον υπολογισμό των άκρων) - εξακολουθεί να αποτελεί συζήτηση. Αλλά, η κατώτατη γραμμή είναι ότι υπάρχουν περισσότερες πληροφορίες και περισσότερος έλεγχος και σε αυτό το υποθαλάσσιο πλαίσιο μπορούν να προστεθούν οι επικοινωνίες ύδατος, έτσι ώστε τα οχήματα να μπορούν να μιλούν στην υποδομή και μεταξύ τους, χωρίς να χρειάζεται να συνδεθούν φυσικά.

Όλα αυτά επιτρέπουν ένα πιο ευέλικτο σύστημα. "Η μετακίνηση σε όλα τα ηλεκτρικά είναι σαν να ξεκινάμε με ένα καθαρό φύλλο χαρτιού", λέει ο Strand. "Σήμερα, οι ηλεκτρικές λύσεις που έχουν αναπτυχθεί για ηλεκτρο-υδραυλικές λύσεις αναπτύχθηκαν μέσα στα όρια αυτών των συστημάτων. Με όλα τα ηλεκτρικά μπορούμε να προχωρήσουμε πέρα ​​από αυτό. "

Η βιομηχανία ήταν εδώ πριν, στη δεκαετία του 1990, όταν εξετάστηκαν πρώτα οι ηλεκτρικές λύσεις. "Τώρα η αγορά είναι έτοιμη και οι εφαρμογές είναι έτοιμες", λέει ο Bugge. Η αξιοπιστία αυτού του εξοπλισμού θα είναι καθοριστική, αλλά έρχεται. "Είναι πρώτες μέρες, αλλά νομίζω ότι αυτή η επανάσταση ενέργειας στον βυθό της θάλασσας έρχεται και δεν πρόκειται μόνο για πετρέλαιο και φυσικό αέριο."

(Όπως δημοσιεύθηκε στην έκδοση του Μαΐου 2018 του Reporter για τη θαλάσσια τεχνολογία )