ROPES - Công nghệ sử dụng các đường ống dầu khí cũ cho mục tiêu chuyển đổi năng lượng

Khi các công ty có xu hướng rời xa dầu khí và hướng tới các-bon thấp hơn, sẽ vẫn còn rất nhiều việc cần thu dọn với cơ sở hạ tầng dầu khí tồn tại hơn 100 năm. Ngừng vận hành các giàn khoan và đường ống là một hoạt động kinh doanh cần nhiều vốn và dự kiến ​​sẽ phát triển trong những năm tới.

IHS Markit đã đưa ra dự báo dự đoán chi tiêu toàn cầu để ngừng hoạt động ở ngoài khơi sẽ đạt gần 100 tỷ USD trong giai đoạn 2021–2030, tăng hơn 200% so với giai đoạn 10 năm trước đó. Theo dự báo, gần 2.800 giàn cố định và 160 giàn nổi có thể ngừng hoạt động. Ngoài ra, hơn 18.500 đầu giếng, 2.850 thiết bị giếng dưới đáy biển, và 83000 km đường ống ngoài khơi hiện đang hoạt động có thể ngừng trong cùng thời gian. Hơn 50% các hoạt động trên ​​trải dài trên bốn quốc gia: Anh, Mỹ, Brazil và Na Uy.

Gánh nặng tài chính và trách nhiệm an toàn của việc ngừng hoạt động hàng hải đã khiến một số người xem xét tiềm năng thay thế phần cứng và sử dụng nó để hướng tới mục tiêu giảm phát thải ròng: các nền tảng có thể được sử dụng để lưu trữ các tuabin gió, tàu có thể được thiết kế lại để thu thập năng lượng thủy điện và các đường ống có thể được thay thế để lưu trữ tiềm năng.

Thay thế đường ống ngoài khơi làm nơi lưu trữ năng lượng (ROPES) là một khái niệm đang được nghiên cứu bởi sự hợp tác của các chuyên gia dịch vụ và dự án nước ngoài Subsea 7 và công ty khởi nghiệp lưu trữ năng lượng ngoài khơi Flasc. Flasc được thành lập dưới dạng phụ trách của Đại học Malta vào năm 2019 và có trụ sở tại Hà Lan. Khái niệm này đã được mô tả trong một bài báo trình bày tại Hội nghị Công nghệ Ngoài khơi 2022 ở Houston (OTC 31703).

Subsea 7 và Flasc đã ký một thỏa thuận hợp tác độc quyền vào cuối năm 2020 để hướng tới việc thương mại hóa lưu trữ năng lượng thủy khí nén (HPES) đã được cấp bằng sáng chế của Flasc ở nước ngoài. HPES kết hợp nước biển có áp suất với khí nén để tạo ra một thiết bị lưu trữ năng lượng hiệu quả, quy mô lớn, có thể được áp dụng trên nhiều loại ứng dụng ngoài khơi. Năng lượng được tích trữ bằng cách bơm nước biển vào một buồng kín để nén trong một thể tích cố định của khí trơ đã được nạp sẵn. Năng lượng có thể được phục hồi bằng cách cho phép khí nén đẩy nước trở lại thông qua máy phát tuabin thủy lực.

Sơ đồ đơn giản hóa của quá trình lưu trữ năng lượng thủy khí nén (HPES). Nguồn: Flasc.

ROPES sử dụng hệ thống HPES hoạt động giống như một piston lỏng với năng lượng được kích hoạt bởi một máy bơm và được thu hồi thông qua một tuabin. Năng lượng được lưu trữ trong một bình chứa điều áp. Trong trường hợp của ROPES, thùng chứa là đường ống ngoài khơi không hoạt động. Hệ thống có thể được sử dụng để cải thiện tính kinh tế cho các trang trại điện gió ngoài khơi. Bản thân đường ống trở thành hệ thống tạo áp suất (PCS) cần thiết để lưu trữ và tạo ra năng lượng. Ngoài PCS, các phần tử chính của ROPES bao gồm bộ chuyển đổi năng lượng (ECU): một mô-đun cần thiết để chuyển đổi công suất điện thành công suất thủy lực trong quá trình sạc và ngược lại trong quá trình phóng điện.

Hệ thống cũng sử dụng hệ thống lọc và xử lý nước có thể sử dụng bức xạ UV để loại bỏ các hạt từ nước biển thô có thể làm phân hủy vật liệu PCS.

Trong ví dụ về việc sử dụng ROPES với trang trại điện gió ngoài khơi, hệ thống lưu trữ có thể được sử dụng để cung cấp cho lưới điện trong thời gian gió thấp hơn, giữ cho dòng năng lượng không bị gián đoạn. Trong thời gian gió lớn hơn, nguồn điện dư thừa có thể được chuyển hướng khỏi lưới điện và được lưu trữ trong hệ thống ROPES để triển khai sau này.

Elena