Energía de las mareas para instalaciones de petróleo y gas de los fondos marinos

Maniobrar el submarino Power Hub sobre el muelle para la primera prueba húmeda del sistema. (Foto: Nortek)

Existe un gran potencial para que las grandes turbinas submarinas diseñadas para aprovechar la energía de las mareas y las corrientes oceánicas para producir niveles de electricidad a escala industrial. A menor escala, la energía de las mareas puede ser igual de útil y, de hecho, puede ser mucho más fácil de implementar para satisfacer las necesidades comerciales.

Un equipo de ingenieros submarinos de la industria de petróleo y gas del Mar del Norte vio una de esas oportunidades potenciales y decidió crear su propia empresa, EC-OG, para perseguirla en 2013. El resultado de sus esfuerzos es el Subsea Power Hub, un compacto Generador de electricidad basado en corrientes marinas y oceánicas, adecuado para suministrar energía renovable a instalaciones submarinas de petróleo y gas.

Solucion rapida
La necesidad inmediata más obvia de esta tecnología es en los campos maduros de petróleo y gas del Mar del Norte. Aquí, las empresas buscan extender la vida útil en el campo, pero tienen que lidiar con una infraestructura antigua, que a menudo necesita una actualización. Esto incluye la fuente de alimentación de la que dependen las instalaciones submarinas como árboles de Navidad, colectores, sensores y otros equipos. Si el cable umbilical que proporciona energía y comunicaciones entre las instalaciones del fondo marino y la superficie falla, estos equipos no sirven para nada.

"Vimos que los pozos se cerraron debido a fallas eléctricas y reconocimos que era necesario instalar equipos rápidamente para generar electricidad en lugares remotos sin necesidad de atar cables de energía largos a tierra o a plataformas de superficie". dijo Paul Slorach, Gerente de Desarrollo de Negocios de EC-OG.

"El Subsea Power Hub ofrece una manera más rentable de hacer que la producción de hidrocarburos vuelva a funcionar rápidamente para estos activos maduros", agregó.

El submarino Power Hub alberga una o más turbinas pequeñas para aprovechar la energía de las corrientes oceánicas y utiliza esta energía para mantener cargada una batería integrada. Esa batería proporciona una fuente de alimentación estable al equipo del fondo marino, con toda la configuración controlada por un procesador inteligente a bordo.

Es una solución ordenada que tiene el beneficio adicional de introducir un componente renovable para proyectos de combustibles fósiles, cuyos desarrolladores están dispuestos a demostrar que están haciendo que sus operaciones sean lo más ecológicas posible.

Prueba exitosa
Un prototipo Power Hub, que utiliza una turbina, completó una exitosa prueba de mar de ocho meses en diciembre de 2017 en el Centro Europeo de Energía Marina (EMEC) en las Islas Orcadas, en el norte de Escocia. EC-OG ahora está refinando el sistema para cumplir con los requisitos de los desarrolladores de yacimientos de petróleo y gas. Estos incluyen tener dos o más turbinas y diferentes tamaños de baterías dependiendo de los requisitos del sitio.

El dispositivo se está bajando a la cubierta del barco de trabajo Leask Marine C-Odyssey, en preparación para la instalación en el Centro Europeo de Energía Marina (EMEC). (Foto: Nortek)

EC-OG confía en que Power Hub tendrá usos más allá de llenar el vacío hasta que se pueda instalar o restaurar la alimentación a través del cable al fondo marino. El equipo ofrece la posibilidad de al menos cinco años de funcionamiento sin necesidad de mantenimiento, y probablemente mucho más. Por lo tanto, podría servir como una solución a largo plazo, especialmente en áreas remotas en alta mar.

También es modular, por lo que las partes se pueden intercambiar dentro y fuera a medida que nuevas tecnologías, como las baterías mejoradas, llegan al mercado. "El submarino Power Hub es compacto, fácil de transportar y ensamblar, y simple de bajar al fondo marino y conectarse", dijo Slorach.

Perfilado actual precisa
Pero para garantizar que el dispositivo funcione correctamente y para asegurarse de que tiene las especificaciones correctas, se requiere un conocimiento detallado de la energía y la variabilidad de las corrientes donde se encuentra en el lecho marino. EC-OG utilizó un perfilador de corriente Nortek Aquadopp en el Subsea Power Hub durante las pruebas para ayudar a desarrollar una imagen detallada de qué tan bien funcionaron la turbina y los componentes eléctricos dentro del sistema. El Aquadopp utiliza la tecnología Doppler acústica para tomar medidas, lo que lo hace preciso y también confiable, ya que no tiene partes móviles que puedan obstruirse debido a los desechos marinos.

Conexión del Aquadopp ACM al almacenamiento de energía interno del Subsea Power Hub y a los sistemas DAQ. (Foto: Nortek)

“Para la prueba, tuvimos que trazar la velocidad de la turbina y la salida de potencia en contra del flujo en un momento determinado. Así que podemos decir con seguridad que a la velocidad actual X, la turbina estaba girando a revoluciones Y por minuto ”, explicó Slorach.

El Aquadopp pudo realizar mediciones precisas en el canal donde se probó el Hub, una ubicación de agua sin resolver donde la velocidad de la corriente variaba entre aproximadamente 0,5 y 1,5 m / s. Los datos luego fueron almacenados y procesados ​​por el Power Hub antes de ser transferidos de forma inalámbrica a través de la acústica a la superficie.

Tecnología confiable
Slorach dijo que el Aquadopp ha resistido su prueba en el desafiante entorno submarino.

"Hemos seguido utilizando Aquadopp, porque ha funcionado, ha sido confiable y fácil de usar. Así que no vemos ninguna razón para buscar alternativas ", dijo.

Donde las corrientes son difíciles de evaluar, y se necesita un medidor de corriente, es probable que el instrumento de Nortek sea el que se use en futuras implementaciones del Centro de Energía Submarino.

Tanto la unidad Aquadopp Profiler 400 kHz (parte inferior) como la unidad Aquadopp 300 m (parte superior) se utilizan para probar el Power Hub. (Foto: Nortek)