Si bien los sistemas de energía híbridos no son en absoluto una idea nueva dentro de la industria offshore, los propietarios de plataformas han tardado en adoptar esta tecnología.
Aunque varios contratistas de perforación offshore han explorado y continúan evaluando sistemas híbridos, todavía hay muy pocas plataformas dentro de la flota global que utilicen esta tecnología. Sin embargo, los sistemas híbridos han estado adquiriendo un nuevo aspecto.
“Está surgiendo una necesidad paralela de que el segmento de perforación en alta mar se vuelva más eficiente y más ecológico”, dice Joel Thigpen, Gerente General de Perforación en alta mar de Wärtsilä. “Wärtsilä tiene una amplia experiencia en el desarrollo de sistemas de energía híbridos sostenibles diseñados para optimizar la eficiencia operativa y minimizar el impacto ambiental para una variedad de aplicaciones marinas y en alta mar”.
Combatir la ineficiencia
Thigpen explica que el perfil operativo típico de la plataforma está compuesto por múltiples motores que funcionan a bajas cargas con cambios de carga frecuentes y dramáticos.
“Las operaciones seguras, confiables y seguras son la prioridad número uno en el segmento offshore, donde los operadores simplemente no pueden arriesgarse a que una plataforma se caiga, incluso por un momento”, dice, y agrega que esta es la razón por la cual la mayoría de las plataformas de perforación están equipadas con más motores de los que necesitan, la mayoría de los cuales normalmente funcionan con cargas entre 20 y 40 por ciento.
“Incluso las demandas de carga máxima rara vez alcanzan la potencia máxima disponible”, dice Thigpen.
Este perfil operativo está lejos de ser ideal para motores marinos estándar, que normalmente están diseñados para funcionar con una carga del 70-80 por ciento.
A pesar de esta evidente ineficiencia, el empleo de un número excesivo de motores permite a los operadores descansar tranquilos y seguros sabiendo que siempre habrá energía disponible para el equipo. Sin embargo, esta tranquilidad tiene un alto costo.
Hacer funcionar más motores de los necesarios con un perfil de operación menos que óptimo aumenta los costos y el consumo de combustible y también genera mayores costos de mantenimiento del motor. Esto se suma a los costos acumulativos de desarrollo de campo, mientras que el aumento en el consumo de combustible también produce más emisiones, causando un mayor impacto ambiental.
Las tecnologías híbridas están en una posición única para aliviar algunas de estas ineficiencias, reduciendo los costos generales de operación y ciclo de vida, al tiempo que mejoran significativamente la eficiencia y el rendimiento de la instalación. Los sistemas de energía híbridos están disponibles en varias configuraciones para el mercado offshore, a menudo diseñados alrededor de baterías, volantes o supercondensadores.
Estos sistemas permiten que el equipo se ejecute en menos motores, operando con cargas constantes y óptimas en lugar de las cargas bajas tradicionales que son ineficientes y ponen horas excesivas en los motores, lo que puede aumentar el riesgo de tiempo de inactividad y mantenimiento no programado.
“Menos motores permiten al operador usar menos combustible y reducir el desgaste de los motores, reduciendo así los costos de mantenimiento y los niveles de emisiones”, dice Thigpen.
Los sistemas híbridos tienen una capacidad demostrada para reducir las emisiones de las instalaciones en alta mar y todos los buques con aplicaciones de posición dinámica. Wärtsilä ya ha desarrollado y entregado soluciones híbridas al mercado offshore que han permitido a algunos clientes reducir el consumo de combustible hasta en un 30-40 por ciento. Esto es clave en una era en la que las preocupaciones ambientales están tomando el centro del escenario.
“Las emisiones se están convirtiendo en una preocupación real tanto por la legislación ambiental actual y anticipada como por la percepción pública del desempeño ambiental, lo que afecta la licencia social para que las empresas operen”, dice Thigpen.
Estas preocupaciones son particularmente graves en el sector del petróleo y el gas, que se ha enfrentado a la presión de los gobiernos y los grupos ambientalistas para abordar su impacto en el medio marino.
El viaje híbrido de Wärtsilä comenzó en el sector de petróleo y gas, y comprende los desafíos únicos que enfrenta la industria.
La compañía tiene más de 10 años de amplia experiencia en la instalación de sistemas híbridos en instalaciones en alta mar y un profundo conocimiento de cómo los sistemas híbridos interactuarán con los otros componentes eléctricos y marinos en una plataforma. Los sistemas avanzados de gestión de energía se han desarrollado para garantizar un funcionamiento óptimo, seguro y fácil de las soluciones híbridas.
En 2018, se instaló una solución de actualización Wärtsilä HY en North Sea Giant, un buque de construcción submarina avanzado. El propietario del barco buscaba una solución más ecológica en línea con las demandas de sus clientes y también vio la oportunidad de reducir el consumo de combustible. Después de la reconstrucción, North Sea Giant administraba el 80 por ciento de sus operaciones de posicionamiento dinámico con un solo motor en funcionamiento, un proceso que anteriormente había involucrado un mínimo de tres de sus seis motores en línea con cargas bajas.
Al manejar las cargas máximas con la batería y la carga óptima del motor, la embarcación aumentó la eficiencia del combustible hasta en un 40 por ciento en este modo de funcionamiento, lo que indica el potencial de ahorro de combustible a largo plazo. El North Sea Giant fue el primer buque DP3 que recibió la aprobación DNV-GL para ejecutar una operación DP3 en un solo motor.
Joel Thigpen explica que todas las aplicaciones de DP, incluidas las plataformas de perforación en alta mar, podrían obtener el mismo tipo de beneficios de los sistemas híbridos. Al igual que los buques de construcción en alta mar, las plataformas de perforación en alta mar requieren un suministro de energía estable y seguro.
“A pesar de sus diferencias, estos dos perfiles operativos en realidad comparten muchos de los mismos controladores y necesidades”, dice Thigpen, y agrega que las prioridades comerciales actuales para ambos tipos de operaciones incluyen la necesidad de reducir costos, reducir emisiones, minimizar el mantenimiento, optimizar las cargas del motor y maximiza la eficiencia, al tiempo que garantiza la máxima seguridad y fiabilidad en todo momento.
Wärtsilä ha instalado sistemas híbridos en nuevas construcciones y modernizaciones, lo que demuestra el potencial y los beneficios que esta tecnología puede proporcionar a una variedad de embarcaciones y aplicaciones en alta mar en toda la industria, desde plataformas de perforación, embarcaciones de producción, embarcaciones de apoyo y suministro. como construcción, tendido de tuberías y buques sísmicos.
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