Kraftforsyning til installasjoner på havbunnen



Like dokumenter
Kraftforsyning til installasjoner på havbunnen

Drypp fra forskning innen produksjon, prosessering og transport

..og kraftelektronikk

IFEA Subsea Kraftforsyning-elektro 26 mai 2011 Subsea Switchgear

SI Energi og Miljø

Bruk av brenselceller til fremdrifts- og kraftforsyning i skip

Forskningstema elektro

Av Magne L. Kolstad, Atle R. Årdal, SINTEF Energi, Kamran Sharifabadi, Statoil og Tore M. Undeland, NTNU

Subsea-Muligheter for virksomhet i den maritime klyngen. Utbygging og vedlikehold av subsea anlegg Prosjektleder : Torstein Vinterstø

Vindparktilkopling til offshore installasjonar

Effektiv bruk av gassturbiner på offshore installasjoner

Power Generation. En kort oversikt over energiforbruk og energiformer på en produksjonsplattform eller boreplattform.

Vurdering av ny HVDC-teknologi for bruk i det norske kraftsystemet

Dvalin prosjektet 27. oktober Lars Fridthjof Moe, DEA Norge AS

Innsatsgruppe Energisystemer. Energiforskningskonferansen IG Leder Terje Gjengedal Hotell 33

Tolkning av måledata betinger kunnskap om egenskaper ved elektriske apparater. en kort innføring i disse for enkelte utbredte apparater

Brytning av strøm. - Hvordan brytes strøm? - Hvordan lages brytere? Den elektriske lysbuen, koblingsoverspenninger etc.

(12) PATENT (19) NO (11) (13) B1. (51) Int Cl. NORGE. Patentstyret

Ormen Lange Status og planer

Rammevilkår for en ny næring

Høyspenningskomponenter og materialer utsatt for høye hydrostatiske trykk

Tilstandskontroll av kabel- og transformatoranlegg. Del 1: Kabel.

Typhoon Ventil: Syklonisk strømning gir renere produksjon

Teknologi for et bedre samfunn. SINTEF Energi AS 1

Subsea FoU, batteridrevne ferjer og fiskefartøy - et samarbeid med NTNU og SINTEF. Jan Erik Lystad, Direktor Power Electronics, Siemens AS

Barentshavet som olje- og gassprovins

Troll Power AS. Presentasjon: Yngve Aabø, Børre Johansen, Troll Power AS. daglig leder Troll Power. avdelingsleder Troll Power Trondheim

AT THE CORE OF PERFORMANCE

INNHOLDSFORTEGNELSE. Partielle utladninger. Typer utladninger. Årsaker til partielle utladninger. Hvorfor bør man ha fokus på partielle utladninger?

Brobygging til Nordområdene Morgendagens teknologi fra et undervannsperspektiv 12. nov 2014 Jan Arthur G Nilsen Engineering Direktør Subsea 7 Norge

Vurdering av vindkraft offshore til reduksjon av klimagassutslipp

Vedlikeholds- og Modifikasjonskontrakter i Nordsjøen

DRIVENHET OVER VANNFLATEN MED VARIABEL HASTIGHET FOR STORE PUMPER OG KOMPRESSORER.

PETROMAKS & Integrerte Operasjoner. Rådgiver Tor-Petter Johnsen, PETROMAKS

Anvendt Prosessteknologi

BKK Nett AS. BKK Vestlandets eget kraftselskap. Plenumsmøte April 2008 Gardermoen

Forsknings- og teknologisamarbeidet med Brasil SIU Inspirasjonsseminar UiO

v/johan Petter Barlindhaug v/høgskolen i Bodø

Subsea flerfasemåling. Kåre Kleppe Specialist Pipeline Technology SMT PTT FA Statoil ASA Classification: Internal

Offshore vindkraft. Peter M. Haugan Norwegian Centre for Offshore Wind Energy (NORCOWE) og Geofysisk institutt, Universitetet i Bergen

Gir smartere løsninger bedre forsyningssikkerhet?

Næringsutvikling/sysselsetting i Energibransjen, Medvirkningsuka klima og energi, ENERGI, TK/STFK, 13.november 2015

Elektrifisering av petroleumsinstallasjoner Bedriftsøkonomisk forsvarlig og nødvendig for klimaet

ABB May 21, Slide 1

hvor står vi og hvor går vi?

Om brenselceller, gassturbiner og CO 2. -fangst Eksempel på et forskningsprosjekt

SYSTEM, FREMGANGSMÅTE OG ANVENDELSE FOR OPERASJON AV UNDERVANSLASTER MED ELEKTRISK KRAFT FORSYNT GJENNOM EN UNDERVANNS HVDC UTLEGGSKABE L

Bølge-energi i Norge - ren kraft og nye næringsmuligheter

Shell i Midt-Norge. Kitty Eide Kommunikasjonssjef Shell drift og prosjekt

Hydrogen i Norge frem mot 2040

Universitet på dypt vann?

FEILSTRØMMER OG KORTSLUTNINGSVERN I NETT MED DISTRIBUERT PRODUKSJON. Forfatter: Jorun I. Marvik, stipendiat ved NTNU

FlexLinerLife. Flexible Pipe Pressure Liner Life Extension Tool. Norges forskningsråd, 10 mai Jørgen Thomas Wold Eide

Norsk Marinteknisk Forskningsinstitutt AS. Velkommen. Tyholt, 9. oktober 2014

Vedlikeholdsforum september 2011 Rica Nidelven

Kabel til Svalbard utopi eller realisme?

Norwegian Centre for Offshore Wind Energy (NORCOWE)

Brobygging til Nordområdene Morgendagens teknologi fra et undervannsperspektiv Clarion Hotel Energy, Stavanger Yngve Vassmyr Managing

Sårbarhet og forsyningssikkerhet i et kraftsystem i endring - Øker risikoen for omfattende avbrudd?

Offshore vindkraft og elektrifisering: Nordlege Nordsjø som pilotområde? Førde,

Havari av 132 kv PEX kabel i Naddvik Kraftstasjon Kontrollmetoder benyttet for å redusere risikoen for nye problemer

Jordas energikilder. Tidevann. Solenergi Fossile. Vind Gass Vann Olje Bølger År

Tilstanden på kraftnettet vårt?? Anngjerd Pleym SINTEF Energiforskning AS

FLUMILL TIDEVANNSKRAFT. TEKNA KONFERANSEN Jon Inge Brattekås, Teknisk Direktør Flumill as

Brukerveiledning for pluggbart kablingssystem fra WAGO

Kraftkrise i Hordaland

Vanninjeksjonspumper for offshore installasjoner Eivind Røte

Optimal belastning av kabel. REN AS Kåre Espeland

Kunnskap for en bedre verden 1

Trenger vi CO 2 -håndtering for å takle klimautfordringene?

INNFØRING I JERNBANETEKNIKK. Jernbaneverkets lavspenningsanlegg

Presentasjon av virksomheten 2008

Samarbeid med arbeidslivet; Forutsetninger for utvikling og gjennomføring av bedriftsrelatert utdanning.hva må ivaretas for å lykkes?

En kort presentasjon av. elkraftingeniør - studiet ved HiST

Kostandskutt og Subsea teknologi

Hvordan få et virtuelt senter til å fungere???? Erik J Holm, FACE centre manager

Elektriske apparaters immunitet med hensyn til å tåle kortvarige overspenninger

1 SYSTEM FOR OVERFØRING AV ELEKTRISK LIKESTRØM OVER SVÆRT LANGE UTLEGGSLENGDER

Sterk global konkurranse, raske teknologiskift og det grønne skiftet utfordrer dagens løsninger og produksjonsmetoder.

Fremtidens energiteknologi

Vedlikehold av nett. Dag Eirik Nordgård Forskningsleder, SINTEF Energi AS. - Forvaltning av infrastruktur for distribusjon av elektrisitet

Tid Tema Mål Organisering Forsøk: Læremidler/stoff Vurderingsform. Hva finnes mellom molekylene. Klasseromsmodell /kateterundervisning.

Microgrids for økt forsyningssikkerhet

Smarte nett - Fra tradisjonell distribusjon til intelligent transport og utveksling av elenergi. SINTEF Energiforskning AS

Distribuert produksjon utfordrer spenningskvalitet, lokal stabilitet og reléplaner

olje- og gassfelt i norge kulturminneplan

Tid for miljøteknologisatsing Trondheim 16. januar. Anita Utseth - Statssekretær Olje- og Olje- og energidepartementet

Fremtidens utfordringer for kraftsystemet. NTNU

Fornybare energisystemer. Møte med Equinor, 26. april 2019 v/ Avdelingsleder Arne Lind

DYPERE-STØRRE-MER SUBSEA UTFORDRINGER I ET 2020 PERSPEKTIV.

SUBSEA IMR SHELL. Jan André Furnes Subsea IMR Team lead. A/S Norske Shell

Geotermisk energi, muligheter og utfordringer. Fornybar - Stavanger 14. januar Anders Dahle NORSAR

CO2 Lagring på Norsk Kontinentalsokkel

IEAs rapport til G20 om Hydrogen. Jostein Dahl Karlsen CEO, IEA Gas and Oil Technology Collaboration Programme, IEA GOT

Vekst og verdiskaping. 1. november 2006

Velkommen til CEDRENs avslutningsseminar. #miljødesign

Overskytende transformatorer på grunn av nedbygging og overgang til 400V

Siemens - NTNU Samarbeid i over 100 år

Brytning av små induktive strømmer

DEMO 2000 Store muligheter for petroleumsnæringen. Anders J. Steensen

Transkript:

Kraftforsyning til installasjoner på havbunnen Efiks 9.-11.oktober 2007 Prof. Erling Ildstad Inst for elkraftteknikk NTNU

Innhold Bakgrunn og Status Elkraft utfordringer Hva gjør vi ved NTNU/SINTEF?

Store teknologiske skritt i løpet av kort tid: Fra plattformer til landbaserte havbunn-innstallasjoner

Nyhamna Langeled to UK Storegga Slide Edge -250m Control Umbilicals And MEG Template A Template B -850m 12 MW inverters for subsea motors/compressors

Offshore elektrifisering:

Langsiktig perspektiv: The Europeen Offshore super grid Offshore Vindmøller + gasskraftverk med CO2 håndtering

Oljeindustriens utfordringer - sokkel + internasjonalt: Økt produksjon av vann, sand og gass fra modne felt Kostnadseffektiv utbygging og drift av mindre fjerntliggende felt Rørtransport av komplekse olje/gass/vann blandinger/hydrater Dypvannsbrønner langt fra land / eksisterende infrastruktur Kaldt miljø

Økt behov for elektrisk kraft til undervannsinstallasjoner: Motordrifter flerfasepumper Oljepumper Separasjonsutstyr Vanninjeksjonspumper Gasskompresjon Oppvarming av lange rørledninger og manifolder Kontrollsystem

Behandling av brønnstrøm fra reservoaret Olje Gass Kondensat Formasjonsvann Sand Syrer Rå-olje gass Sand vann Syrer

Prosessutstyr på havbunnen: - Fjerning av vann for hindring av hydratplugger Nivået i separatoren reguleres av pumpene

Eksempel på NTNU/SINTEF prosjekt: Elektrokoalesens for effektiv separasjon av vann og olje (PhD oppg.)

Eksempel på prosjekt ved NTNU/SEfAS: Direkte elektrisk oppvarming av rørledninger AC støm for ohmsk oppvarming av selve rørledningen -Hindrer dannelse av voks/hydrater Topside power supply Power supply cables Power cable/ Piggy-back Connections Connection Current transfer zone Well stream pipe Current transfer zone

Installasjon av DEH system (Tyrihans Sommer 2007)

Lang avstand til prosessanlegg krever høyere spenning og mer utstyr på havbunnen =>marinisering av et stort antall elkraftkomponenter

Modulære system for Distribusjon av kraft på havbunnen (SEPDIS)

Kraftelektronikk omformer med bryter og transformator Passiv kjøling i 1 atm kammer, basert på fordampning av kjølemediet (ABB & Framo Engineering)

Motorer Vikling av stator i vannfylt motor (Hayward Taylor) Installasjon av pumpe (FRAMO Engineering AS)

Koblere (Brytere) Helt nødvendig for å kunne lage, installere og drifte modulære systemer (heve utstyr for vedlikehold og utskifting) De fleste av dagens design er en videreutvikling av koblere for lavspent kontrollsystemer Utfordring å hindre vanninntregning: Før, under og etter sammenkobling

Bryting av strøm. - Problematisk i luft. Hva med subsea?

MECON fra ABB/Ocean Design Koblingen gjøres i flere trinn: Mekanisk Innestengt vann i koblingskammeret erstattes av isolasjonsolje Elektrisk

Eksempel på subsea høyspent koblere (Tronic) 11 kv 3-fase 36 kv 1-fase

Undervanns høyspennings isolasjonsteknikk Risiko for at vann trenger inn ved installasjon Vann diffunderer inn over tid Systemet må ha en viss toleranse for vann Ofte hybride isolasjonssystemer Fast isolasjon utgjør hovedisolasjonen Olje benyttes for å fylle hulrom Feltforhold og holdfasthet påvirkes av vanninnhold i oljen Kjemisk kompatibilitet mellom olje, fast isolasjon og spesialmaterialer for feltstyring

Redusert holdfasthet pga fuktighet AC holdfasthet til oljegap med 2.5mm IEC elektroder Metning Silikonolje og oljer basert på ester (MIDEL) har samme prinsipielle avhengighet av vanninnhold. Metningskonsentrasjon for silikonolje typisk 200 ppm. For MIDEL 3000-4000 ppm. Grenseflater mellom olje og fast isolasjon har redusert holdfasthet ved fuktig olje. Holdfastheten reduseres 50-80% i tangentiell retning.

Faglige utfordringer for E-bransjen + NTNU/SINTEF Gode systemløsninger for fremføring og distribusjon av elektrisk kraft til undervannsinstallasjoner Pålitelige komponenter med riktig levetid Test og kvalifisering av løsninger før de tas i bruk Tilstandskontroll av de elektriske anleggene på havbunnen

Forsknings utfordringer: LAB LAB LAB LAB LAB LAB LAB LAB Økt systemforståelse for bedre simuleringer Trykksetting av kraftelektronikk Kjølemetoder for kompakte omformere Virkning av høyt hydrostatisk trykk, temperatur og fuktighet på de elektriske isolasjonsegenskapene Aldrings- og nedbrytingsmekanismer, både elektrisk og kjemisk Materialkompatibilitet samspill mellom ulike materialer Kunnskap om feilårsaker og feilmekanismer Gode tilstandskontrollmetoder; referanser, databaser, statistikk Testmetoder for kvalifisering

KMB Subsea Power JIP Partners PROSPECTS: Updated 4th October 2007

Laboratorier ved NTNU/SINTEF Energiforskning Høye spenninger og strømmer Høyspenningshaller og celledelt hall Høystrøm-bryterlab Trykk (med og uten spenning) Små trykktanker til materialtesting: 100 bar Større tank med lave strømmer/spenninger: 40 bar, L ca 1.0 m, innv D 80 cm Tanker med spenning: 100 bar, L 1.5 m, innv D 20 cm, 52 kv, ikke gjennomføringer 150 bar, L 1.0 m, innv D 30 cm, 15 kv 30 bar, L 10.0 m, innv D 30 cm, 90 C Avanserte analyseinstrumenter

Etablering av Subsea-lab på Gløshaugen Gjør den store høyspenningshallen kvadratisk Reduserer ikke muligheten for høyspennings prøving i hallen! ca 240 m 2 nye arealer fordelt på to etasjer To etasjer over porten

Hovedtyngden av institutt for elkraftteknikks PhD aktivitet skal ligge innenfor følgende 3 prioriterte forskningsområdene: 1. Energimarked og forsyningssikkerhet Samspill mellom ulike energikilder og energibærere. Planlegging under markedsbaserte betingelser. Leveringskvalitet og sikkerhet i elektrisitetsforsyningen. Modellering av kraft og energimarkeder, bruk av nettet i internasjonal elhandel 2. Utnyttelse av fornybare energikilder Utvikling av driftssikre offshore vindmølle generatorer. Kraftelektronikk og kabler for nettilkobling av vindmøller, solceller, brenselceller, små bølge- og vannkraftverk. 3. Elektrifisering av offshore og undervanns olje og gass produksjon Kraftelektronikk for store hydrostatiske trykk. Undervanns høyspennings koblere. Nye isolasjonsmaterialer for høye trykk og temperaturer. Gass- /dieselelektriske fremdrifter for skip og plattformer. System for tilstandskontroll og vedlikehold.

Utdanning av nye spesialister: KMB-prosjektene: 4 doktorgradsstudier NTNU-SUP programmet: 3 doktorgradsstudier MSc studenter ved NTNU Institutt for elkraftteknikk vil bli involvert gjennom prosjektarbeid og hovedoppgaver. => Spennende fremtidsmuligheter!

Takk for oppmerksomheten

Overall structure of a program for development and qualification of equipment for subsea power supply Subsea power supply Main focus of NTNU strategic programme: PhDs NTNU strategic programme BIP/JIP DEH Mulig omfang for BIP/JIPprosjekter: 5-10 MNOK/år BIP/JIP KMB-project KMB-project KMB-project Test- og kvalifiseringsoppdrag Generic topics Solve basic restrictions BIP/JIP AC connectors BIP/JIP Power converters Applied Technology Projects Totalt budsjett for de tre KMBprosjektene: ca 65 MNOK over 5 år BIP/JIP (some examples mentioned) Main focus of KMB projects: to generate knowledge necessary for implementing applied technology projects Main focus of BIP/JIP: to bring specific results on limited topics based on the knowledge gained in the KMB-project

Knowledge Friendship Team work PARTNERSHIP INNOVATION

Historisk utvikling:

Systemløsninger plattformdrift av undervannspumper Tekniske utfordringer: Resonansfenomener i lang kabel Oppstart av motor

Fullskala forsøk ved Orkanger:

Status for termineringer og koblere Flere system med spenning inntil 6 kv er i drift, med godt resultat Troll Pilot med et 11 kv system har vært i drift siden 2001. Flere leverandører arbeider med systemer inntil 36 kv Prototyper er bygget og testet Langtidsprøver ikke gjennomført Gasskompresjon på havbunnen vil kreve utstyr med større effekt For spenninger over 24 kv må materialvalg og design i stor grad baseres på erfaringer fra design av høyspentutstyr på land. Nødvendig å påkjenne materialer med høyere feltstyrker for å holde størrelsen på komponentene nede. Høye krav til pålitelig drift og sikker installasjon

SINTEF Energiforsknings Petromaks KMB-initiativ: Electric power systems for subsea processing and transportation of oil and gas " Hovedaktiviteter: 1. Vurdering av eksisterende utfordringer og teknologier Beskrive state of the art for kraftforsyningssystemer til undervannsinstallasjoner. Undersøke hva som er typiske krav til en subseainstallasjon (i den grad noe slikt finnes) og hva som er tekniske utfordringer ved ulike løsninger. 2. Fenomenstudier Studere ulike fenomen som kan forstyrre driften av et kraftforsyningsanlegg til en subsea installasjon eller redusere installasjonens levetid. 3. Modellutvikling og validering Basert på behov som fremkommer i aktivitet 2 skal det utvikles nødvendige regnemodeller for system og for de aktuelle komponenter.

Undervanns produksjonsutstyr: Troll Pilot