海底に電力を供給する：それにソケットを入れる

（画像：ABB）

ABB Subsea：海底送電網は、海底機器の健康状態をより詳しく監視するのに役立ちます。 （写真：ABB）

Subsea Lab：ABBはオスロのSubsea Labで破壊のための電気をテストしています。 （写真：ABB）

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海底にはエネルギー革命が起こっています。

海底の石油やガスの生産量を増やし、海岸からさらに遠くに、より深くてさらに北極の海域に達するために、海底発電革命が進行中です。いくつかの多国籍企業は、海底に電力を供給するためのシステムを開発しています。

このように海底発電所にアクセスできるようになると、石油ガス会社は処理装置を海底に移動するのに役立ちます。海底では、ポンプやコンプレッサーを含む設備が、生産率を上げる上でより効果的で効率的です。プラットフォームへの依存度の低下は、石油会社のフットプリントを削減し、公害リスクとCO2排出量を削減するのにも役立ちます。全電気システムはまた、海底機器の応答性の高い制御および高度な健康監視を提供する。

しかし、この新しいインフラストラクチャーは、ポンプ、コンプレッサー、アクチュエーター以上のものをサポートすることができます。また、海洋科学から深海鉱業に至るまで、無人の水中乗り物の艦隊を支援するとともに、他の産業を支援するために使用することもできます。

「海底に電力が供給されると、ROV（遠隔操作車）、パイプラインでの加熱（詰まりを防ぐため）、その他数多くのアプリケーションが提供されます」とJan Bugge副海洋技術担当副社長は次のように述べています。 ABBと海底電力共同産業プロジェクト（JIP）のプロジェクトディレクター、Statoilと提携しています。海洋風（深海）鉱業、水産養殖との関係についての議論がありました...（風力発電所などの）送電力があり、電力が必要なものは、このインフラストラクチャを使用して電力を輸出して輸出することができます。私たちは表面に触れているだけです」

コンセプト
現時点では、海底油ガスシステムは電気油圧式である。各電力消費者には、トップサイド変速ドライブ（VSD）とは別の臍を介して電力と通信が供給されます。このようなシステムは、操作者が新しい井戸または海底ポンプを追加したい場合、柔軟性に限りがある。

しかし、海底電力グリッドのコンセプトには、海底の機器に接続する1本の電源ライン（現時点では最大3,000mの水深）が含まれています。その後、海底に設置された開閉装置とVSDは、ポンプやコンプレッサー、パイプラインの暖房システム、ROV、自律型水中乗り物（AUV）など、さまざまなユーザーに電力を供給し、配電します。

このコンセプトは、主にノルウェーのStatoilと、JIPを通じた他のオイルメジャーと一緒に、ノルウェーから追い出されています。 「海底電化の直接的な利点は、油圧システムの取り外し、小型で複雑でない臍、小型軽量の海底モジュール、健康状態、安全性、環境の改善、取り外しによるテストの簡素化により、トップサイド・フットプリントとコストを削減することですBHGEの石油とガスの技術とソリューションセンターのシニアセールスオペレーションマネージャーであるVidar Strandは、次のように述べています。 Strandは、3月にオスロで開催されたSubsea Valleyカンファレンスで、全電化製品のライフサイクルコストを10〜20％削減し、場合によっては25％のコスト削減を挙げています。

誰が何をしているの？
動力エレクトロニクス海底を移動することは容易なことではない。それにもかかわらず、GE Company（BHGE）のABB、Siemens、Baker Hughesなどの企業は、既に実績のあるコンポーネント（VSD、スイッチギア、変圧器など）を1つの大気コンテナにマリナイズしたり、新しいコンポーネントを作成したり、油で満たされた加圧環境で動作することができます。

BHGEは、海岸からシェルのオルマン・ランゲ（Ormen Lange）に120キロメートルの動力を伝達するように設計された1気圧システムを備えており、海底圧縮（棚上げされたプロジェクト）に電力を供給します。

ABBは、最大600MW、最大3000Mの水深まで、最大100MWの電力を輸送できるシステムに取り組んでいます。これは、海底VSDを構築し、湿式試験し、今年のスイッチギアと一緒に、第2の浅い水のテストに備えています。完全なシステムは、2019年中頃に完成する予定です。 ABBは、オイル充填容器にコンポーネントを入れ、冷却のために自然対流を使用しています。

シーメンスは、2017年に完全なシステムテストを計画していました。シーメンスは、ほとんどがそのコンポーネントを油で満たされたコンテナに入れています。 Siemens Subseaは、Chevron、ExxonMobil、Petrobrasとともに、Statoil社の海底電力網JIPに取り組んでいます。

シーメンスはまた、光ファイバ通信を組み込んだDigiGridと呼ばれる内部低電圧配電システムを提唱しています。

オール電化
海底電力網の開発と並行して、全電気機器への動きが行われている。全電動アクチュエータは15年間使用されており、ノルウェーの2015年に始まったStatoilのÅsgard海底圧縮プロジェクト（サブ海洋加工業界初の業界）のバルブ作動の主要な形態でした。

最初のものが2001/2のStatfjordにインストールされて以来、電動アクチュエータで約850万時間の経験が蓄積されており、99.3％の可用性を備えています.Eldar Lundanes、Global System Manager、TechnipFMCがSubsea Valleyに語りました。

2016年、トータルでは、オランダのオフショア北海に最初の完全に電気的な海底の樹木（井戸の上の一連のバルブ）が設置されました。この成果の1つの障害は、達成された電気坑内安全弁（eDHSV）の可用性でしたが、アプリケーションを制限する5inバージョンでのみ実証されています。

オール電化システムはまた、無人機のための道を開く。 「all-electricを使用すると、さらに多くの選択肢があります。あなたはいつもドローンを持っていて、電源を投入してコミュニケーションを取ってコミュニケーションをとることができます」と、ノルウェー海軍誘導コネクタ会社Blue Logicの事業開発担当者であるHelge Sverre氏は述べています。 「24時間365日の監視が可能で、コストを削減でき、設置スペースが小さく、船舶がなく、CO2排出量を削減できます...」これは、ロフォーテン諸島や北極のような敏感な地域では特に有効です。

事実、海底車両の製造業者およびオペレータは、海底の電源ソケットにプラグインしてデータを抽出し、動作を実行し、バッテリを充電することを可能にする潜水艦を可能にするために、電気ROV、AUVおよびハイブリッドを長年開発してきた。

ブルーロジックのような企業による双方向電力および通信転送のためのインダクティブコネクタ、Sonardyneのような水の光通信による進歩により、海底の位置決めとドッキング、充電、制御、および水の通信が可能になりました車両。

ABBの海底変電所システム設計にはROV「ソケット」があります。これらのシステムは、自動車のバッテリーがピーク時に消費されている都市で行われているように、電力需要を平準化するのに役立つこともあります。

大量の電力を引き出すことができない場合、海底のバッテリーを細かく充電し、必要に応じて使用して、ストランドを提案することができます。ドッキングや電力や通信のためのインタフェースの標準化は、このビジョンを実現するために重要な要素となっています。

より重要な問題は、安全に重要なシステムのためのフェールセーフメカニズムに関する業界の合意である。スプリングフェールセーフが現在使用されていますが、全電気システムでは、バッテリ駆動のフェイルセーフシステムに移行します。 Strand氏は、次のように述べています。「これは、業界で最も魅力的な議論の1つです。電気式フェールセーフの利点は、生産を中断することなくテストすることができることです。 「春は、ちょっとリリースするのは簡単ではありません。電気的なフェイルセーフで、トルクと速度を完全に制御することができます」とStrand氏は言います。

現在の業界の要件は、API 170（「Xmas tree bible」、Lundanes氏）は、電気油圧システム向けに非常に書かれています。 「克服する官僚制があります。しかし、我々はそれを克服するだろう。

石油・ガス産業の低迷が寄与しました。新技術へのよりオープンな心と受け入れがあります」とLundanes氏は言います。たとえAPIが急速に動いていなくても、全ての電気のような新技術を可能にするようにオペレータの仕様が開かれている。 Lundanes氏は、臍帯の鋼管や熱可塑性プラスチックチューブの一部を取り除くことで25〜50％のコスト削減を挙げています。さらに、化学物質の保管と注入の海底を移動させて臍を完全になくすことができ、 ENIはこのようなコンセプトで波力エネルギーブイ会社と協力している）と無線通信を使用しています。

データ
また、大量のプロセス制御や状態監視機能、大きなデータを活用する可能性など、すべての機能を活用することには別の利点があります。 「電気システムは、本質的に油圧システムより計装されているため、知識と予測可能性が向上し、可用性が向上し、システムコストをさらに削減できます」とLundanes氏は述べています。

例えば、電気作動は、「プロセス制御と作動位置決めを改善します」とStrand氏は言います。 「電気油圧システムと比較すると、我々が活用できるデータ量には大きな違いがあります」たとえば、電圧、電流、バッテリのデータを測定して、必要に応じてアクチュエータを起動するかどうかを知ることができます。 「バルブの位置、アクチュエータの速度を測定したり、トルクプロファイルを知ることができます。そこから摩耗を推測することができます。振動データは、何がバルブを流れるかについての情報を推測するのに役立つ可能性がある、と彼は付け加えている。

Strand氏によると、電気DHSV（水力発電所よりも速く設置できる）は、井戸内の全電気的補完をサポートすることができ、これにより井戸のより多くの情報が利用可能であることを意味する。実際、BHGEは、2020年に準備が整う予定のバッテリ駆動のDHSVに取り組んでいます。

電化とイーサネットおよび光ファイバー通信を組み合わせることで、そのデータを容易に利用できるようになり、リアルタイムでデータを分析し、生産の最適化、状態監視、予測保守に適用できます。

コミュニケーションとコンピューティングアーキテクチャの形、つまり集中型または分散型（エッジコンピューティングを使用）はまだ議論の余地があります。しかし、結論は、より多くの情報とより多くの制御があり、このフレームワークに水中通信による海底を追加することができ、物理的に接続することなく車両がインフラやお互いに話すことができるということです。

これにより、より柔軟なシステムが可能になります。 「すべての電気に移行するのは、きれいな紙で始めるのと同じです」とStrand氏は言います。 「今日、電気油圧ソリューション向けに開発された電気ソリューションは、これらのシステムの境界内で開発されました。オールエレクトリックであれば、それを超えることができます」

1990年代に、電気ソリューションが最初に検討された前に、業界はここにいました。 Bugge氏は次のように述べています。「市場は準備ができており、アプリケーションは準備ができています。この機器の信頼性は重要ですが、それが来ています。 「初めのことだが、海底でのこのエネルギー革命は来ており、石油やガスだけではないと思う」

（ Marine Technology Reporterの 2018年5月版に掲載されているように）