Lightweight Offshore Condenser Skid

Prosjektet IPN Lightweight Condenser Skid legger til rette for mer effektiv energibruk på norsk sokkel. Åtte av ti kilo CO2 som slippes ut fra plattformene, kommer fra gassturbiner på dekk. Disse forsyner plattformen med kraft. Men i eksosen er mye nyttig varme igjen. Ved å "hekte" på en dampturbin som kan utnytte restvarmen, kan "kombi-anlegget" produsere kraft av forbrenningsvarmen to ganger. Slik kan det dekke plattformers kraftbehov med et langt lavere gassforbruk enn det som går med i dag. Dampturbiner som kan brukes på denne måten, finnes allerede. Men de er for tunge og store til at de kan brukes på mange av plattformene. Kun 3 av platformene på norsk sokkel har et slikt anlegg. IPN Condenser Skid har derfor hatt som mål å redusere vekten av et skid som inneholder en dampturbin og en kondenser. Dette skiddet er en del av en bunnsykel som produserer kraft fra eksos av offshore gassturbiner. Design av det komplette bunnsykel systemet som tar inn resultatet fra IPN Condenser Skid skjer i prosjekt 233947 COMPACTS, se separat rapport. IPN Lightweight Condenser Skid har to delmål. Det første er å redusere vekt av en sjøvanns kondenser som kondenserer damp fra en dampsyklus for kraftproduksjon fra eksos med 50%. Det andre målet er å redusere vekt av rammeverket rundt dampturbinen og kondenseren med 50%. Kondenser vekt ble redusert ved hjelp av optimalisering av geometri av kondenseren, mens rammeverket for installering av turbin og kondenser offshore blir desinged mer kompakt og delvis erstattet med aluminium. IPN Lightweight Condenser Skid har så langt oppnådd 49% reduksjon i vekt av kondenser for et 12 MW system og 4% reduksjon i vekt for et 16 MW system. Dette er et konservativt estimat og endelig vektreduksjon forventes å bli høyere i det pågående arbeidet. Kondenser-skiddet utgjør en del av en bunnsykel for produksjon av kraft fra overskuddsvarme for gassturbiner. Den reduserte vekten av kondenser-skiddet gir mulighet for mye bredere implementering av bunnsykler på offshore plattformer hvor vekt- og plassmangel har vært en begrensning for utstrakt implementering til nå. Forventet potensiale for reduksjon i CO2 utslipp fra offshore gassturbiner er 17% ved implementering av lett-vekts 12 MW bunnsykler og 21% av ved implementering av lett-vekts 16 MW bunnsykler som beregnet i prosjektet COMPACTS. Dette kan i praksis gjennomføres ved å redusere antall gassturbiner og erstatte med bunnsykler på resterende gassturbiner. Usikkerheten i dette anslaget er ±2%. Nøyaktig utslippsreduksjon på en plattform vil være case-spesifikt og vil avhenge av plattformens kraftbehov og effektivitet av gass turbin og bunnsykel ved dellast. IPN Lightweight Condenser Skid er et samarbeid mellom Marine Aluminium (prosjekteier), SINTEF og flere store oljeselskap og aktører i leverandørindustrien. Gjennom å redusere vekt og volum av systemet betraktelig vil IPN Lightweight Condenser Skid bidra til at kombinerte gass- og dampturbinanlegg er et skritt nærmere å bli en standard for offshore kraftproduksjons teknologi istedenfor at de er et unntak, som de har vært til nå.

Marine Aluminium's main motivation for the proposed R&D project is to produce a lightweight offshore condenser skid. This goes hand in hand with currently ongoing commercial developments of new lighter-weight systems for compact offshore steam cycles. Weight reduction is crucial in order to be able to implement them to existing platforms. The concept is that key components such as condensers will be optimised for weight reduction, making also a lighter weight installation framework possible. A novel condenser design will be evaluated as an alternative to the standard plain shell-and-tube condensers. It will be compared in terms of weight and size reduction and increased performance. The condensation rate will be investigated experimentally. It has the potential of reducing the weight and footprint of the offshore condenser by up to 50%. This will result in a secondary weight reduction in the framework for the condenser and the other components on the crate that contains the condenser, steam cycle and expander. An ultralight-weight framework will be designed in Aluminium for this novel low-footprint condenser skid. The aim is to reduce the the nearly 200 tonnes current condenser skids by 50 %. Our challenge is that this kind of structure has not been produced in Aluminium before, so the need for a good design basis and concept specification is highly needed. The condenser skid can be part of a compact offshore steam cycle to be tested in a subsequent DEMO project. The reduction of weight of offshore equipment is crucial to obtaining an energy efficient oil and gas business. Steam cycles have not been implemented offshore due to large weight and volume. There are potential projects on the NCS right now that would benefit from a successful outcome by reduced weight allowing installation.This will enable more efficient use of energy from oil and gas production on the Norwegian Continental Shelf with a potential 25% reduction in fuel use and CO2 emissions.