Elektrifizierung in einer neuen Ära für die O & G-Industrie

(Dateifoto mit freundlicher Genehmigung von BP)

Mit der Erholung der Ölpreise stehen Tiefsee- und Ultrawasser-Öl- und Gas (O & G) Projekte im Mittelpunkt des erneuerten Interesses. Die Rentabilität der Projekte wird durch eine fortgesetzte Fokussierung auf die Kosten, aber auch durch die Produktivität durch leistungsstarke Vermögenswerte bestimmt. Mit der Elektrifizierung werden diese High-Tech-Produktionsanlagen einen dramatischen Einfluss auf einen effizienteren Betrieb haben.

Nach einem lang anhaltenden Preisverfall ist ein flackerndes Leben in Offshore-Produktionsprojekte zurückgekehrt, in dem sich das Öl auf etwa 70 US-Dollar pro Barrel erholt. Der steigende Rohölpreis hat sich wiederum auf die Investitionen in die Produktion ausgewirkt - ein Plus von 4 Prozent im Jahr 2017 und ein weiterer Anstieg von 5 Prozent bis Ende 2018. In der Folge sehen wir eine Erholung der Offshore-Aktivitäten und O & G Produktion.

Zu dieser Aktivität gehört eine Belebung der Nachfrage nach schwimmenden Lager- und Entladefabriken (FPSO) und schwimmenden Flüssigerdgas (FLNG) sowie die Möglichkeit, dass neue Schiffe die neuesten Technologien übernehmen.

Für die O & G-Industrie kann technologische Innovation enorme Vorteile bringen, aber sie kann als Risiko für Projekte angesehen werden und daher die Einführung neuer Technologien einschränken. Aber Innovation muss nicht hoch riskant sein - sie muss nur geschickt und vernünftig angewendet werden. Die kumulative Wirkung bewährter Technologien, die für Offshore-Zwecke angepasst sind und inkrementelle Verbesserungen ermöglichen, kann sich transformativ auswirken.

Die Elektrifizierung schreitet bereits in der Energieinfrastruktur und im Transportsektor voran. Sie ist nachweislich den rauen Offshore-Bedingungen gewachsen und hat das Potenzial, die Dynamik von Offshore-FPSOs zu verändern, so dass sie immer effizienter arbeiten können.

Um den Wert der Elektrifizierung besser zu veranschaulichen, betrachten wir zunächst die größten Herausforderungen, mit denen die Branche heute konfrontiert ist:

• Weight & Footprint: Diese Seegiganten sind mit Produktions- und Prozessausrüstung sowie der Infrastruktur ausgestattet, die das tägliche Leben der Crew unterstützt. Tatsächlich wird in der Offshore-Umgebung für jede Tonne Ausrüstung wesentlich mehr Material benötigt, um es stabil und sicher zu tragen. Jeder dieser Seegiganten ist wie eine Mini-Insel, und Raum und Gewicht sind ein Prämie. Jede Gewichtsreduzierung kann zu erheblichen Einsparungen bei den damit verbundenen Installationskosten führen und ermöglicht möglicherweise mehr Platz für andere kritische Vorgänge.
  
  
• Wartung: Die Offshore-Umgebung ist schwierig und teuer zu erreichen - ungeplante Ausfallzeiten bedeuten laut einer internen GE-Studie sofort enorme Kosten und verlorene Opportunitätskosten - durchschnittlich bis zu 38 Millionen US-Dollar pro Jahr. Um die Betriebskosten zu kontrollieren, ist es daher unerlässlich, den Wartungsaufwand zu minimieren und die Anlagenverfügbarkeit zu maximieren.
  
  
• Betriebseffizienz: Der Preis für gesteigerte Produktionseffizienzen könnte enorm sein und die Produktivität und Projektfähigkeit verbessern. Diese intelligenten neuen Produktionssysteme und -technologien sind auf elektrischen Strom angewiesen, um effizient zu funktionieren. Ein stabiles und intelligentes Energiemikrogrid an Bord eines jeden Schiffes setzt das Potenzial frei, das die Elektrifizierung mit sich bringt.

In diesen Zusammenhängen werden die Vorteile der Elektrifizierung deutlich.

Elektrifizierendes FPSO
Eine Elektromotorantriebslösung, wie ein Induktionsmotor, weist weniger Teile als ein mechanischer Antrieb auf, wodurch sichergestellt wird, dass die mit Reparaturen und Wartung verbundenen Kosten minimiert werden. Wenn eine variable Geschwindigkeit für den Prozess erforderlich ist, kann ein mit einem Frequenzumrichter gekoppelter Motor den erforderlichen Geschwindigkeitsbereich bereitstellen, so dass das System bei jeder gewünschten Geschwindigkeit mit höchster Effizienz und höherer Verfügbarkeit arbeiten kann.

Herkömmlicherweise muss ein Transformator hinzugefügt werden, um die Spannung zu verringern, um den Spannungspegel des Schiffs-Stromnetzes und die Anforderungen des Antriebs auszurichten und Oberwellen und Leistungsverluste zu vermeiden. Im Gegensatz dazu ist die Elektrifizierungstechnologie so weit fortgeschritten, dass das elektrische Antriebssystem bis zu 13,8 kV laufen kann, so dass es direkt mit dem Schiffsnetzwerk verbunden werden kann. Gleichzeitig kann das aktive Frontend des Konverters jegliche elektrische Störung beseitigen, wodurch die Notwendigkeit von Abwärtstransformatoren entfällt - Platz und Gewicht auf dem Schiff werden eingespart.

Eine weitere Innovation, die an Dynamik gewinnt, ist die Hochgeschwindigkeitsanwendung.

Für einen Elektromotor, der typischerweise mit synchroner Geschwindigkeit läuft, benötigt er ein Getriebe (Multiplikator), um dem Kompressor oder der Pumpe zu ermöglichen, sich mit ihrer optimalen Drehzahl zu drehen, dh größer als die Synchrondrehzahl (ca. 10.000 U / min). Aber ein Getriebe bringt eine ganze Reihe von Problemen mit sich. Es befindet sich in der Nähe des Kompressors und vergrößert den Gefahrenbereich auf der Plattform. Getriebe verschlechtern den Wirkungsgrad und erfordern Schmieröl und ein Kühlsystem - all dies erhöht die Komplexität und das Gewicht des gesamten Systems.

Ein Hochgeschwindigkeits-Elektromotor kann sich dagegen mit der Drehzahl der angetriebenen Einheit drehen und kann daher den Kompressor direkt ohne ein Getriebe antreiben. Das macht es effizienter und reduziert den Platzbedarf - die High-Speed-Motortechnologie (MGV) von GE und der fortschrittliche Frequenzumrichter MV7 mit Multi-Level-Technologie machen Getriebe überflüssig und reduzieren den Platzbedarf des Antriebsstrangs um mehr als 25 Prozent .

Es gibt noch einen weiteren Vorteil der Elektrifizierung, die für FPSO einzigartig ist.

Im Allgemeinen ist ein FPSO gechartert, um auf einem Feld für mehr als 15 Jahren zu arbeiten. Im Laufe der Zeit wird sich die Umwelt - Gasdruck, Öl, Wasser im Öl - stark verändern. Der Bohrlochdruck wird ebenfalls sinken. Die Verwendung eines Frequenzumrichters für die FPSO-Pumpen und -Kompressoren ermöglicht eine größere Kontrolle, Genauigkeit und Betriebsflexibilität im Produktionsprozess, da sie der Prozesseinheit hilft, bei der gewünschten Nennleistung und damit dem gewünschten Wirkungsgrad zu arbeiten.

Die Offshore-Öl- und Gasförderung hat eine glänzende Zukunft und dürfte sich vor der Ölpreiskrise über das Produktionsniveau hinaus erholen. Und Unternehmen, die ein breites Spektrum an Technologie- möglichkeiten bewerten und die richtige Technologie anstelle von Tradition akzeptieren, werden während der Erholung der Industrie einen Wettbewerbsvorteil haben. Die Elektrifizierung mit ihren vielfältigen Vorteilen soll die Öl- und Gasindustrie in diese neue Ära führen.

Der Autor
Azeez Mohammed ist President & CEO des Power Conversion-Geschäfts von GE.