طاقة المد والجزر في منشآت النفط والغاز في قاع البحار

مناورة مركز الطاقة تحت سطح البحر على الرصيف لأول تجربة للنظام الرطب. (الصورة: نورتك)

هناك إمكانات كبيرة لتوربينات كبيرة تحت الماء تم تصميمها لتسخير الطاقة من المد والجزر والتيارات البحرية لإنتاج مستويات صناعية من الكهرباء. على النطاق الأصغر ، يمكن أن تكون طاقة المد والجزر مفيدة بنفس القدر ، وفي الواقع ، يمكن أن تكون أكثر سهولة في الانتشار لتلبية الاحتياجات التجارية.

وشهد فريق من المهندسين تحت سطح البحر من صناعة النفط والغاز في بحر الشمال إحدى هذه الفرص المحتملة وقرروا إنشاء شركتهم الخاصة - EC-OG - لمواصلة العمل في عام 2013. نتيجة مساعيهم هي Subsea Power Hub ، وهي شركة صغيرة مولد كهربائي قائم على المد والجزر والمحيطات ، وهو مناسب لتوفير الطاقة المتجددة لمنشآت النفط والغاز البحرية.

حل سريع
الحاجة الفورية الأكثر وضوحاً لهذه التقنية هي حقول النفط والغاز الناضجة في بحر الشمال. هنا ، تسعى الشركات إلى تمديد العمر الافتراضي ، ولكن عليها أن تتعامل مع البنية التحتية القديمة ، والتي غالباً ما تكون في حاجة إلى التطوير. وهذا يشمل إمدادات الطاقة التي تعتمد عليها المنشآت تحت سطح البحر مثل أشجار عيد الميلاد ، والفتحات ، وأجهزة الاستشعار وغيرها من المعدات. إذا فشل الكبل السري الذي يوفر الطاقة والاتصالات بين منشآت قاع البحار والسطح ، فإن هذه القطع من المعدات غير مجدية.

"لقد رأينا أن الآبار قد أغلقت بسبب الأعطال الكهربائية ، وأدركنا أن هناك حاجة إلى معدات يمكن وضعها بسرعة لتوليد الكهرباء في المواقع النائية دون الحاجة إلى ربط كابلات الطاقة الطويلة إلى الشاطئ أو المنصات السطحية". قال بول سلوراتش ، مدير تطوير الأعمال في EC-OG.

وأضاف: "يوفر Subsea Power Hub طريقة أكثر فعالية من حيث التكلفة لإعادة إنتاج الهيدروكربون وتشغيله بسرعة لهذه الأصول الناضجة".

يضم Subsea Power Hub واحدًا أو أكثر من التوربينات الصغيرة لتسخير الطاقة من تيارات المحيط ، ويستخدم هذه الطاقة للحفاظ على بطارية مدمجة مشحونة. توفر هذه البطارية بعد ذلك مصدرًا ثابتًا من الطاقة لمعدات قاع البحر ، حيث يتم التحكم في الإعداد بالكامل بواسطة معالج ذكي على متن الطائرة.

إنه حل أنيق له فائدة إضافية تتمثل في تقديم عنصر متجدد لمشاريع الوقود الأحفوري ، التي يحرص مطوروها على إظهار أنهم يجعلون عملياتهم خضراء بقدر الإمكان.

اختبار ناجح
استكمل النموذج الأولي Power Hub ، باستخدام توربين واحد ، تجربة بحرية ناجحة لمدة ثمانية أشهر في ديسمبر 2017 في المركز الأوروبي للطاقة البحرية (EMEC) في جزر أوركني ، شمال اسكتلندا. تعمل EC-OG الآن على تحسين النظام ليتناسب مع متطلبات مطوري حقول النفط والغاز. ويشمل ذلك وجود توربين أو أكثر وأحجام مختلفة من البطاريات حسب متطلبات الموقع.

تم تخفيض الجهاز إلى سطح قارب Leask Marine C-Odyssey ، استعدادًا للتركيب في المركز الأوروبي للطاقة البحرية (EMEC). (الصورة: نورتك)

إن EC-OG واثقة من أن Power Hub سوف تستخدم بعد تجاوز الفجوة حتى يمكن تركيب أو استعادة الطاقة عبر الكابل إلى قاع البحر. توفر المعدات إمكانية تشغيل ما لا يقل عن خمس سنوات دون الحاجة إلى صيانة ، وربما أطول من ذلك بكثير. لذلك يمكن أن يخدم بشكل جيد كحل طويل الأمد ، خاصة في المناطق البعيدة عن الشاطئ.

وهي أيضًا وحدات معيارية ، لذا يمكن تبديل الأجزاء إلى الداخل والخارج حيث تأتي التكنولوجيا الجديدة ، مثل البطاريات المحسنة ، إلى السوق. وقال سلوراش: "إن مركز طاقة Subsea Power مدمج وسهل النقل والتجمع ، وبسيط إلى الأسفل في قاع البحر والاتصال".

دقة التنميط الحالية
ولكن للتأكد من أن الجهاز سيعمل بشكل صحيح وللتأكد من أنه يحتوي على المواصفات الصحيحة ، فإن معرفة تفصيلية بالطاقة وتنويع التيارات الموجودة في قاع البحر أمر مطلوب. استخدمت EC-OG برنامج التعريف الحالي لـ Nortek Aquadopp في مركز Subsea Power Hub أثناء الاختبار للمساعدة في تطوير صورة مفصلة لمدى أداء التوربين والمكونات الكهربائية داخل النظام. يستخدم Aquadopp تقنية Doppler الصوتية لإجراء القياسات ، مما يجعله دقيقًا وموثوقًا به أيضًا ، حيث إنه لا يحتوي على أجزاء متحركة للتخلص من الحطام البحري.

توصيل ACADOPP ACM إلى تخزين الطاقة الداخلية وأنظمة DAQ في Subsea Power Hub. (الصورة: نورتك)

"بالنسبة للاختبار ، كنا بحاجة إلى رسم سرعة التوربين وإخراج الطاقة من التدفق في وقت معين. لذا يمكننا أن نقول على وجه اليقين أنه في السرعة X الحالية ، كانت التوربين تتحول إلى ثورات Y في الدقيقة ، "أوضح Slorach.

تمكنت Aquadopp من إجراء قياسات دقيقة في القناة حيث تم اختبار المحور - وهو موقع للمياه غير المستقرة حيث تتفاوت السرعة الحالية بين حوالي 0.5 و 1.5 m / s. ثم تم تخزين البيانات ومعالجتها بواسطة Power Hub قبل نقلها لاسلكياً عبر الصوتيات إلى السطح.

تكنولوجيا موثوقة
وقال سلوراتش إن أكوادوب صمدت أمام اختباره في بيئة تحت الماء صعبة.

"لقد واصلنا استخدام Aquadopp ، لأنه يعمل ، كان موثوقًا به ، وكان سهل الاستخدام. لذلك لا نرى سبباً للبحث عن بدائل ".

عندما يكون من الصعب تقييم التيارات ، وهناك حاجة إلى عداد التيار ، فمن المرجح أن تكون أداة نورتك هي تلك المستخدمة في عمليات النشر المستقبلية لمركز الطاقة التابع لسوبس.

يستخدم كل من وحدة Aquadopp Profiler 400 kHz (أسفل) وكذلك وحدة Aquadopp 300 m (أعلى) في اختبار Power Hub. (الصورة: نورتك)