Centrales de generación de energía flotantes: SeaFloat

Artículo técnico, abril 2019. Siemens Gas & Power

Las centrales de generación de energía SeaFloat de Siemens utilizan la tecnología comprobada y confiable que ha sido modificado para su aplicación en dispositivos flotantes. Si bien la mayoría de las solicitudes del mercado son para la exitosa turbina de gas SGT-800, las soluciones basadas en las tecnologías SGT-A65 y SGT-8000H también se han desarrollado para satisfacer una variedad de necesidades del mercado.

Las características de estas plantas de generación de energía Seafloat que las distinguen de los equivalentes en la tierra son:

– Movilidad: toda la central eléctrica se puede mover a cualquier sitio al que se pueda acceder por mar o por ríos principales.

– Inversión en adquisición de tierras: casi no se requieren inversiones para la adquisición de tierras; SeaFloat ha sido diseñado para ser lo más pequeño posible, y ha definido un nuevo estándar en densidad de potencia.

– Construcción en entornos controlados: debido a que la construcción de las centrales y una gran parte de la puesta en marcha se realizan utilizando equipos estandarizados en condiciones estrictamente controladas en los astilleros más importantes del mundo, se puede lograr un corto tiempo de entrega. La construcción de la planta tampoco interfiere con ningún trabajo de infraestructura que pueda requerirse en tierra: por ejemplo, la instalación de la subestación, la línea de transmisión y las vías de acceso. Esto permite que el tiempo total requerido para este tipo de proyectos de infraestructura se reduzca significativamente.

 Las aplicaciones típicas incluyen:

– Suministro de energía en zonas remotas como islas.

– Desarrollo de áreas industriales en las costas o ríos principales (por ejemplo, plantas químicas y desalinizadoras)

– Aplicaciones de Brownfield, en otras palabras, el reemplazo de plantas obsoletas como las centrales eléctricas de carbón, la planta existente puede continuar operando hasta que la nueva esté en su lugar y lista para conectarse a la red.

– Suministro de energía a la red a corto plazo en caso de una necesidad urgente: por ejemplo, mediante el arrendamiento de una central eléctrica SeaFloat.

Debido a las ventajas únicas de las plantas de energía flotantes, Siemens ve aplicaciones y proyectos más atractivos que espera desarrollar con socios de confianza. La opción de instalar plantas de energía de ciclo combinado eficientes en dispositivos flotantes crea una amplia gama de aplicaciones de proyectos.

Ejemplos del negocio de petróleo y gas

Las centrales de generación de energía SeaFloat se pueden instalar en un centro de energía compartido que sirve a varias unidades de almacenamiento y descarga de producción flotante (FPSO) en lugar de que cada FPSO necesite su propia fuente de alimentación. El espacio adicional ganado en la FPSO se puede utilizar para aumentar su capacidad de almacenamiento de petróleo. Las plataformas existentes con unidades de generación de energía de ciclo abierto ineficientes se pueden ampliar, lo que resulta en una menor huella de CO2.

Introducción

La idea de tener centrales de generación de energía eléctrica al mar no es nueva. Se pueden encontrar plantas de energía flotante con turbinas de gas Westinghouse que se remontan a la década de 1990. Las plantas flotantes que usan motores recíprocos ineficientes y costosos están disponibles bajo contratos de arrendamiento.

Debido a que la movilidad, la flexibilidad y el crecimiento de la población son preocupaciones apremiantes en la actualidad, un equipo dedicado de Siemens trabajó para desarrollar la planta de energía flotante utilizando las turbinas de gas más eficientes y de la última generación de la compañía, y las puso en dispositivos flotantes, y lograron crear una nueva clase de centrales de generación eléctricas flotantes.

La tecnología SeaFloat combina la tecnología más moderna de plantas de energía de ciclo combinado con la movilidad y flexibilidad requeridas por el mercado energético actual y futuro. Nuestra visión es un futuro con acceso a electricidad asequible pero limpia y agua para todos. Un desafío difícil de lograr, pero una necesidad a la luz del cambio climático y la necesidad de proporcionar energía eléctrica a la creciente población mundial.

Las centrales eléctricas SeaFloat pueden usarse como respaldo de emergencia para las centrales eléctricas existentes durante las cargas pico o las interrupciones del servicio y para proporcionar un suministro de energía en caso de un desastre humanitario. Las plantas de energía SeaFloat incluso pueden complementarse con una planta de desalinización para proporcionar agua potable limpia y ayudar a prevenir enfermedades.

Se encuentra disponible una amplia gama de turbinas de gas y configuraciones de ciclo combinado para que el equipo de SeaFloat y nuestros clientes puedan desarrollar una solución adecuada que cumpla con sus requisitos específicos:

“Las aplicaciones SeaFloat proporcionan las respuestas correctas a las necesidades de movilidad y flexibilidad del futuro mercado de la energía «

Plantas de generación de energía flotantes: SeaFloat

Los beneficios de SeaFloat

Cuando se habla por primera vez de las centrales de generación eléctricas flotantes: se ponen en un barco en una barcaza, o una plataforma conlleva muchas preguntas. ¿Para qué se necesitaría? ¿Qué tan bien funciona? ¿Cómo se transporta la electricidad a tierra? ¿Cómo se entrega el combustible a la planta? ¿Por qué desarrollaste esto, cuáles son las ventajas? Hay muchas respuestas positivas y alentadoras a estas preguntas, tanto en términos de factores técnicos como de “por qué” y “para qué”. Si bien los aspectos técnicos estimulan la curiosidad de los ingenieros y activan su mentalidad de poder, lo importante La pregunta es si vale la pena invertir en una planta generación de energía flotante. La respuesta simple es «Sí». Por supuesto, todas estas preguntas merecen respuestas más detalladas y deben considerarse desde dos ángulos. Existe la visión económica, y también hay factores sociales y ambientales a tener en cuenta. Estos factores están conectados, aquí veremos cada uno individualmente.

Conciencia global

Con las aplicaciones SeaFloat de Siemens, es posible electrificar áreas remotas y con espacio limitado, así como sitios donde el terreno no es adecuado para la construcción o aplicaciones industriales. SeaFloat permite la implementación y el desarrollo que impulsan el crecimiento económico en áreas a las que no se puede acceder por carretera o que carecen de líneas de transmisión de alto voltaje para importar energía. En países afectados por catástrofes como huracanes, terremotos o tsunamis, la energía inmediata de las centrales eléctricas SeaFloat permite que el proceso de recuperación comience lo antes posible. Cuando hay una gran infraestructura dañada o destruida, las centrales eléctricas móviles pueden brindar energía y esperanza a las personas y la seguridad financiera a los bancos y prestamistas.

Requisitos de espacio

La densidad de potencia mejorada de SeaFloat permite la instalación en un casco o estructura flotante. En comparación con las aplicaciones terrestres típicas, la huella de la fuente de alimentación se puede reducir hasta en un 50%.

Cronogramas más corto de ejecución

El tiempo de construcción puede reducirse hasta en un 20% construyendo las centrales eléctricas en el ambiente controlado de un astillero. Esto también se traduce en menores costos de construcción.

El período de tiempo más corto para instalar una planta de energía SeaFloat se debe a las secuencias de construcción optimizadas y las capacidades que se pueden realizar en los astilleros. Las elevadas capacidades de elevación y el diseño del equipo SeaFloat como marco de elevación única permiten que los módulos se puedan levantar fácilmente en una barcaza en una sola pieza. Las limitaciones de espacio y acceso, así como la falta de grúas de carga pesada son factores limitantes típicos en los sitios terrestres. No es así en los astilleros: hay suficientes capacidades de elevación de grúas disponibles, y la infraestructura en los grandes astilleros también proporciona espacio suficiente y capacidades de transporte. La construcción en un astillero incluye las actividades de limpieza y puesta en marcha en frío de HRSG hasta el momento en que el equipo está listo para la primera conexión de incendio y la red. Por supuesto, estas actividades finales de puesta en marcha en caliente deben ejecutarse en condiciones reales de la red en el lugar de la operación final. Pero dado que la puesta en marcha en frío se realiza principalmente en el astillero, las actividades requeridas en el destino final son limitadas:

La planta de energía SeaFloat está lista para inyectar energía a la red en el menor tiempo posible una vez que haya llegado a su destino final. Esto es especialmente atractivo cuando las antiguas centrales eléctricas están siendo reemplazadas. El cambio a la nueva planta se puede lograr con una interrupción mínima de la fuente de alimentación.

Cuidado del medio ambiente

Las centrales de generación eléctrica con turbinas de gas en tierra son tan ecológicas como las de un dispositivo flotante. La diferencia se ve en las características únicas de las plantas flotantes. Las ventajas económicas y el cuidado al medio ambiente ya no son excluyentes. Alentar a los inversores a reemplazar las centrales eléctricas ineficientes o las centrales eléctricas de carbón ayudará a reducir las emisiones de CO2 y el cambio climático. Los activos terrestres existentes aún pueden ser operados comercialmente durante la construcción fuera de sitio de la nueva y eficiente planta SeaFloat.

La fabricación fuera de sitio de la nueva plataforma previene interferencias importantes durante las actividades del sitio en comparación con el sistema típico de sustitución de instalaciones industriales abandonadas que se usa para las centrales eléctricas terrestres. El servicio a áreas remotas con plantas de energía de gas natural o GNL altamente eficientes y limpias elimina el uso de generadores diésel obsoleto e ineficiente. Esto reduce las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero, así como los contaminantes locales como el polvo y el ruido, mejorando la calidad de vida de la población local. Las consideraciones ambientales son cada vez más importantes, y muchos países están planeando una eliminación gradual de las centrales eléctricas de carbón.

Las centrales de generación eléctrica SeaFloat pueden incluso utilizar estructuras existentes, como estructuras de entrada y salida de agua de refrigeración y conexiones de red de alta tensión, y proporcionar centrales de gran escala de ciclo combinado como reemplazo. Las centrales eléctricas SeaFloat pueden ser un enfoque interesante para las empresas internacionales que buscan oportunidades para reducir su huella de CO2, especialmente en el marco del Acuerdo Climático de París.

El caso de negocio

Las ventajas económicas de las centrales de generación eléctricas SeaFloat deben evaluarse de forma integral, teniendo en cuenta no solo el costo de la barcaza sino también todos los requisitos del proyecto y las contingencias de riesgo, que a menudo tienen un gran impacto en la evaluación de casos de negocios de centrales eléctricas convencionales.

1 • Disponibilidad de mano de obra en zonas remotas

2 • Costo de adquisición de tierras

3• Riesgos del suelo y de terrenos industriales abandonados con posible impacto en el cronograma y los costos del proyecto

4 • Trabajo de preparación del sitio requerido (incluida la nivelación)

5 • Trabajos de demolición y reubicación requerida de las instalaciones existentes: por ejemplo, instalaciones de toma y descarga de agua de mar y equipos de alto voltaje

6 • Interferencia con las plantas existentes y el cierre requerido del activo existente debido a las actividades de construcción

6 • Accesibilidad limitada por carretera

Sustituir una planta generación de energía en una zona industrial de Brownfield por una aplicación SeaFloat, teniendo en cuenta el trabajo de demolición y la reubicación de la infraestructura existente del sitio, puede resultar en un calendario de proyectos 20% más corto. SeaFloat tiene el potencial de reducir el CAPEX en un 20% y producir un valor presente neto (NPV) un 25% mejor, un IRR un 5% mejor y un retorno del 45% más rápido. Reemplazar los motores alternativos con las centrales eléctricas SeaFloat basadas en turbinas de gas de Siemens puede dar como resultado los siguientes beneficios:

7 • Mayor eficiencia de la planta de generación en ciclo combinado basado en turbinas de gas

8 • Flexibilidad de combustible con enfoque en GNL, gas natural, etano, propano y diésel

9 • Capacidad de carga parcial y eficiencia del diseño de turbina de vapor.

10 • Menos emisiones (como COi, NOx y ruido), lo que es importante en el contexto del Acuerdo Climático de París, así como por razones financieras

12 • Requisitos de espacio más bajos debido a una mayor densidad de potencia

• Intervalos largos de mantenimiento que resultan en menos personal de mantenimiento requerido y una disponibilidad significativamente mayor

De acuerdo con los requisitos específicos del proyecto, una solución SeaFloat con plantas de energía de ciclo combinado de Siemens puede proporcionar grandes beneficios de un 20% más de Costes Nivelados de Electricidad (LCoE) en comparación con los motores recíprocos.

Plantas de energía SeaFloat: Optimización de tecnología probada.

Después de evaluar cuidadosamente los requisitos del mercado y del cliente, Siemens ahora ofrece plantas de energía en condiciones de navegación marítima basadas en la tecnología SGT-800 y en las series SGT-A65 y SGT-8000H, cada una de las cuales responde a necesidades específicas del mercado.

Al modificar el equipo terrestre, los requisitos característicos de los dispositivos flotantes, principalmente el movimiento («balanceo e inclinación»), la aceleración y la desviación, se acomodaron en el diseño para que el equipo estuviera en condiciones de navegar.

SGT-800: Desarrollo de áreas remotas

Las aplicaciones SeaFloat basadas en la turbina Siemens SGT-800 son las primeras en el desarrollo de áreas costeras remotas. Un suministro confiable de energía eléctrica fortalece la economía y abre las puertas a nuevas inversiones. Eventualmente mejora las circunstancias sociales y económicas de los residentes locales. Con soluciones disponibles desde 150 MW en una configuración SCC-800 2 + 1 hasta 450 MW en una configuración SCC 800 6 + 1, se puede atender una amplia gama de demandas de energía. La turbina de gas SGT-800 proporciona:

– Concepto plug-and-play con alto grado de automatización.

– Aplicación modular para alto grado de estandarización e instalación flexible.

– Solución de planta de energía flexible con alta eficiencia en carga parcial de planta

SGT-A65: Rápida y flexible

La turbina de gas aeroderivada SGT-A65 tiene un Increíble tiempo de inicio de menos de cinco minutos para carga base y es capaz de tolerar arranques y paradas frecuentes. Debido a su rápido tiempo de reacción y capacidad de stop-and-go, las plantas SeaFloat equipadas con turbinas de gas SGT-A65 pueden equilibrar de manera óptima las fluctuaciones de carga de las plantas de energía renovable. Por lo tanto, es un complemento perfecto para los operadores de redes que tienen que gestionar una red con un alto volumen de energías renovables: por ejemplo, grandes parques eólicos marinos. Esta tecnología de vanguardia puede proporcionar energía de carga base a las redes eléctricas y también es adecuada para aplicaciones industriales.

Serie S GT-8000H: El alto rendimiento de las grandes turbinas de gas

Incluso la campeona mundial de turbinas de gas para trabajos pesados, la SGT-8000H de gama alta de Siemens, se ha mejorado para la aplicación SeaFloat. Está disponible en configuraciones de ciclo combinado SCC-8000H 2×1 y SCC-8000H 1×1 y ofrece hasta 1,330 MW con una eficiencia de planta superior al 61 por ciento. Esta planta de energía a gran escala altamente eficiente y confiable está destinada principalmente para reemplazar las centrales de generación más antiguas como las plantas de energía nuclear y las centrales eléctricas de carbón.

La planta de energía SCC5-8000H SeaFloat consiste en un paquete generador de turbina de gas de una sola elevación y un paquete de elevación única para el paquete del generador de turbina de vapor con condensador. Dentro de la estructura de acero del HRSG, los elementos flexibles absorben las deflexiones, mientras que un compensador desacopla la turbina de gas del HRSG.

Conclusiones y perspectivas

La movilidad y la flexibilidad son cada vez más importantes en el mundo de hoy. Las perspectivas de las centrales de generación de energía SeaFloat basadas en tecnología de ciclo combinado de última generación son diversas y prometen desarrollo y competitividad en muchas áreas. Debido a que está equipada con la última tecnología de ciclo combinado altamente eficiente, SeaFloat también puede desempeñar un papel importante en el reemplazo de tecnología obsoleta y, por lo tanto, puede apoyar el logro de objetivos climáticos nacionales y mundiales (como el Acuerdo Climático de París).

Las centrales de generación de energía SeaFloat son más competitivas que las centrales eléctricas comparables con motores recíprocos y, según los requisitos del proyecto, también son más rentables que las centrales eléctricas terrestres tradicionales. Las aplicaciones SeaFloat de Siemens actualmente utilizan, pero a las series SGT-800, SGT-A65 y SGT-8000H.

Siemens espera con ansias el suministro de equipos para centrales eléctricas flotantes, y también está buscando socios para realizar aplicaciones avanzadas y avanzadas como la regasificación de almacenamiento flotante y unidades de potencia (FSRPU), donde la central eléctrica se monta en una FSRU o se combina con la desalinización flotante unidades. Nuestra visión es proporcionar acceso a energía a todos.