Energia das marés para instalações de petróleo e gás do leito marinho

Manobrar o Hub de Energia Submarina sobre o píer para o primeiro teste úmido do sistema. (Foto: Nortek)

Há um grande potencial para grandes turbinas submarinas projetadas para aproveitar a energia das marés e das correntes oceânicas para produzir níveis de eletricidade em escala industrial. Em menor escala, a energia das marés pode ser tão útil quanto, e de fato, pode ser muito mais fácil de implantar para atender às necessidades comerciais.

Uma equipe de engenheiros submarinos do setor de petróleo e gás do Mar do Norte viu uma oportunidade em potencial e decidiu criar sua própria empresa - EC-OG - para persegui-la em 2013. O resultado de seus empreendimentos é o Subsea Power Hub, um compacto gerador de eletricidade baseado em corrente de maré e oceânica, adequado para fornecer energia renovável a instalações submarinas de petróleo e gás.

Solução rápida
A necessidade imediata mais óbvia desta tecnologia está nos campos maduros de petróleo e gás do Mar do Norte. Aqui, as empresas estão procurando estender a vida em campo, mas estão tendo que lidar com a infraestrutura antiga, muitas vezes precisando de atualização. Isso inclui a fonte de alimentação na qual instalações submarinas, como árvores de natal, manifolds, sensores e outros equipamentos, dependem do funcionamento. Se o cabo umbilical fornecer energia e a comunicação entre as instalações do fundo do mar e a superfície falhar, esses equipamentos serão inúteis.

“Vimos que os poços foram desligados devido a falhas elétricas e reconhecemos a necessidade de equipamentos que pudessem ser instalados rapidamente para gerar eletricidade em locais remotos, sem a necessidade de amarrar longos cabos de energia na costa ou em plataformas de superfície” disse Paul Slorach, Gerente de Desenvolvimento de Negócios da EC-OG.

"O Subsea Power Hub oferece uma maneira mais econômica de obter produção de hidrocarbono de volta e funcionando rapidamente para esses ativos maduros", acrescentou.

O Hub de Energia Submarina abriga uma ou mais turbinas pequenas para aproveitar a energia das correntes oceânicas e usa essa energia para manter uma bateria integrada carregada. Essa bateria, então, fornece uma fonte de alimentação estável para o equipamento do fundo do mar, com toda a configuração controlada por um processador de bordo inteligente.

É uma solução perfeita que tem o benefício adicional de introduzir um componente renovável em projetos de combustível fóssil, cujos desenvolvedores desejam mostrar que estão tornando suas operações o mais ecológicas possível.

Teste bem sucedido
Um protótipo de Power Hub, usando uma turbina, completou um teste de sucesso de oito meses no mar em dezembro de 2017 no Centro Europeu de Energia Marinha (EMEC) nas Ilhas Orkney, no norte da Escócia. O EC-OG está agora refinando o sistema para atender aos requisitos dos desenvolvedores de campos de petróleo e gás. Isso inclui duas ou mais turbinas e diferentes tamanhos de bateria, dependendo dos requisitos do local.

O dispositivo sendo baixado para o convés do barco Leask Marine C-Odyssey, em preparação para a instalação no Centro Europeu de Energia Marinha (EMEC). (Foto: Nortek)

O EC-OG está confiante de que o Power Hub terá usos além do preenchimento da lacuna até que a energia via cabo até o fundo do mar possa ser instalada ou restaurada. O equipamento oferece a perspectiva de pelo menos cinco anos de tempo sem precisar de manutenção e, provavelmente, muito mais tempo. Por isso, poderia servir como uma solução a longo prazo, especialmente em áreas remotas.

Ele também é modular, de modo que as peças podem ser trocadas para dentro e para fora conforme novas tecnologias, como baterias aprimoradas, chegam ao mercado. “O Hub de Energia Submarina é compacto, fácil de transportar e montar, e simples de baixar para o fundo do mar e de se conectar”, disse Slorach.

Perfil atual preciso
Mas para garantir que o dispositivo funcione adequadamente e para garantir que ele tenha as especificações corretas, é necessário um conhecimento detalhado da energia e da variabilidade das correntes onde ele está localizado no fundo do mar. O EC-OG utilizou um perfilador de corrente da Nortek Aquadopp no ​​Hub de Energia Submarino durante os testes para ajudar a desenvolver uma imagem detalhada de quão bem a turbina e os componentes elétricos no sistema funcionavam. O Aquadopp usa a tecnologia Doppler acústica para fazer medições, o que o torna preciso e também confiável, já que não tem partes móveis para serem entupidas por detritos marinhos.

Conectando o Aquadopp ACM aos sistemas internos de armazenamento de energia e DAQ do Subsea Power Hub. (Foto: Nortek)

“Para o teste, precisávamos traçar a velocidade da turbina e a potência de saída em relação ao fluxo em um determinado momento. Assim, poderíamos dizer com certeza que, com a velocidade atual X, a turbina estava girando em rotações Y por minuto ”, explicou Slorach.

O Aquadopp foi capaz de fazer medições precisas no canal onde o Hub foi testado - um local de água instável onde a velocidade atual variava entre 0,5 e 1,5 m / s. Os dados foram então armazenados e processados ​​pelo Power Hub antes de serem transferidos sem fio via acústica para a superfície.

Tecnologia confiável
Slorach disse que o Aquadopp resistiu ao seu teste no desafiador ambiente subaquático.

“Continuamos a usar o Aquadopp porque funciona, é confiável e fácil de usar. Portanto, não vemos razão para procurar alternativas ”, disse ele.

Onde as correntes são difíceis de avaliar, e um medidor de corrente é necessário, o instrumento da Nortek provavelmente será o utilizado em futuras implantações do Hub de Energia Submarina.

Tanto uma unidade Aquadopp Profiler de 400 kHz (inferior) quanto a unidade Aquadopp de 300 m (superior) são usadas no teste do Power Hub. (Foto: Nortek)