Gezeitenkraft für Öl- und Gasanlagen im Meeresboden

Manövrieren des Subsea Power Hub über den Pier für den ersten System-Nasstest. (Foto: Nortek)

Große Unterwasserturbinen bieten großes Potenzial, um Strom aus Gezeiten und Meeresströmungen für die Erzeugung von Elektrizität im industriellen Maßstab zu nutzen. In der kleineren Größenordnung kann die Gezeitenkraft genauso nützlich sein und tatsächlich einfacher eingesetzt werden, um die kommerziellen Anforderungen zu erfüllen.

Ein Team von Unterwasseringenieuren aus der Öl- und Gasbranche in der Nordsee sah eine solche Chance und beschloss, 2013 eine eigene Firma - EC-OG - zu gründen. Das Ergebnis ihrer Bemühungen ist der Subsea Power Hub, ein Kompakt Gezeiten- und Meeresströmungsgenerator zur Erzeugung erneuerbarer Energie für Öl- und Gasanlagen unter Wasser.

Schnelle Lösung
Der offensichtlichste Bedarf für diese Technologie besteht in ausgereiften Öl- und Gasvorkommen in der Nordsee. Hier streben die Unternehmen nach einer Verlängerung des Feldlebens, müssen sich jedoch mit der alternden Infrastruktur auseinandersetzen, die häufig aufgerüstet werden muss. Dazu gehört die Stromversorgung, von der Unterwasserinstallationen wie Christbäume, Verteiler, Sensoren und andere Geräte abhängig sind. Wenn das Stromversorgungskabel und die Kommunikation zwischen den Meeresbodeninstallationen und der Oberfläche versagen, sind diese Geräte unbrauchbar.

„Wir haben gesehen, dass Brunnen aufgrund von Stromausfällen stillgelegt wurden, und wir haben erkannt, dass Geräte benötigt werden, die schnell eingesetzt werden können, um an abgelegenen Standorten Strom zu erzeugen, ohne lange Stromkabel an Land oder an Plattformen zu binden.“ sagte Paul Slorach, Business Development Manager von EC-OG.

"Der Subsea Power Hub bietet eine kostengünstigere Möglichkeit, die Kohlenwasserstoffproduktion für diese ausgereiften Anlagen schnell wieder in Betrieb zu nehmen", fügte er hinzu.

Der Subsea Power Hub beherbergt eine oder mehrere kleine Turbinen, um den Strom von Meeresströmungen zu nutzen, und verwendet diesen Strom, um einen integrierten Akku geladen zu halten. Diese Batterie stellt dann eine stabile Stromversorgung für die Ausrüstung des Meeresbodens bereit, wobei der gesamte Aufbau von einem intelligenten Bordprozessor gesteuert wird.

Dies ist eine saubere Lösung, die den zusätzlichen Vorteil hat, eine erneuerbare Komponente in Projekte für fossile Brennstoffe einzuführen, deren Entwickler zeigen möchten, dass sie ihre Betriebsabläufe so umweltfreundlich wie möglich gestalten.

Erfolgreicher Test
Ein Prototyp-Power Hub mit einer Turbine hat im Dezember 2017 einen erfolgreichen achtmonatigen Seeversuch im European Marine Energy Center (EMEC) auf den Orkney-Inseln im Norden Schottlands durchgeführt. EC-OG verfeinert das System jetzt an die Anforderungen der Öl- und Gasfeldentwickler. Dazu gehören zwei oder mehr Turbinen und unterschiedliche Batteriegrößen, abhängig von den Standortanforderungen.

Das Gerät wird auf das Deck des Leask Marine C-Odyssey-Arbeitsbootes abgesenkt, um den Einbau im European Marine Energy Center (EMEC) vorzubereiten. (Foto: Nortek)

EC-OG ist zuversichtlich, dass der Power Hub über das Schließen der Lücke hinaus verfügt, bis die Stromversorgung über das Kabel zum Meeresboden installiert oder wiederhergestellt werden kann. Die Ausrüstung bietet die Aussicht auf eine Laufzeit von mindestens fünf Jahren ohne Wartung und wahrscheinlich viel länger. Daher könnte es eine langfristige Lösung sein, besonders in abgelegenen Offshore-Gebieten.

Es ist auch modular aufgebaut, sodass Teile ausgetauscht werden können, wenn neue Technologien, wie beispielsweise verbesserte Batterien, auf den Markt kommen. „Der Subsea Power Hub ist kompakt, leicht zu transportieren und zusammenzubauen und lässt sich einfach auf den Meeresboden absenken und anschließen“, sagte Slorach.

Genaue Stromprofilierung
Um jedoch sicherzustellen, dass das Gerät ordnungsgemäß funktioniert und sichergestellt ist, dass es die richtigen Spezifikationen aufweist, ist eine genaue Kenntnis der Energie und Variabilität der Strömungen erforderlich, an denen es sich auf dem Meeresboden befindet. EC-OG verwendete während des Tests einen Nortek Aquadopp-Stromprofiler am Subsea Power Hub, um ein detailliertes Bild der Leistung der Turbine und der elektrischen Komponenten des Systems zu entwickeln. Der Aquadopp verwendet die akustische Doppler-Technologie für Messungen, wodurch er genau und zuverlässig ist, da er keine beweglichen Teile hat, die sich durch Meeresverschmutzungen verstopfen könnten.

Anschließen des Aquadopp ACM an die internen Energiespeicher- und Datenerfassungssysteme des Subsea Power Hub. (Foto: Nortek)

„Für den Test mussten wir die Turbinendrehzahl und die Ausgangsleistung zu einem bestimmten Zeitpunkt gegen die Strömung darstellen. Wir können also mit Sicherheit sagen, dass sich die Turbine bei der aktuellen Geschwindigkeit X mit Y Umdrehungen pro Minute dreht “, erklärte Slorach.

Der Aquadopp konnte in dem Kanal, in dem der Hub getestet wurde, genaue Messungen durchführen - ein Ort, an dem sich das Wasser nicht bewegt, an dem die aktuelle Geschwindigkeit zwischen 0,5 und 1,5 m / s lag. Die Daten wurden dann vom Power Hub gespeichert und verarbeitet, bevor sie drahtlos per Akustik an die Oberfläche übertragen wurden.

Zuverlässige Technik
Slorach sagte, der Aquadopp habe seinen Test in der anspruchsvollen Unterwasserumgebung bestanden.

„Wir haben den Aquadopp weiter verwendet, weil er funktioniert hat, zuverlässig und einfach zu bedienen ist. Wir sehen also keinen Grund, nach Alternativen zu suchen “, sagte er.

Wenn die Ströme schwer einzuschätzen sind und ein Stromzähler benötigt wird, ist das Instrument von Nortek wahrscheinlich das Instrument, das bei zukünftigen Implementierungen des Subsea Power Hub verwendet wird.

Beim Testen des Power Hub wird sowohl ein Aquadopp Profiler 400 kHz-Gerät (unten) als auch das Aquadopp 300 m-Gerät (oben) verwendet. (Foto: Nortek)