SLIK KAN STRØMNETTVERKET FUNGERE: Se faktaboks for informasjon om hvert nummerert element. (Bilde: SINTEF)

ELEKTRIFISERING AV NORDSJØEN

Slik kan Norge bli ledende på undersjøisk kraftforsyning

Elektrifisering av Nordsjøen tvinger frem innovative løsninger.

STRØMBEHOV PÅ BUNNEN AV NORDSJØEN

1. Navlestrengkabel

  • En flerfunksjonskabel som leder strøm og signal til og fra installasjoner på havbunnen. I dette tilfellet genereres strøm av en gassturbin på plattformen og ledes til enheter som trenger kraft og styringssignaler langs bunnen.

2. Undervannsskjøt

  • Slike skjøter skal koble sammen kabler med store strømstyrker under vann og må kunne fortrenge vann fra de ledende delene.

3. Kraftelektronikk

  • Det vil bli behov for mye kraftelektronikk på havbunnen.
  • Den kan monteres i trykktanker fylt med en ikke ledende(dielektrisk) væske.
  • Den ikke komprimer­bare væsken gjør at tanken kan bygges billigere og enklere og uten kostbare gjennomføringer.

4. Flerfaserør

  • I rør hvor det går fler­fasestrømmer av gass, olje og vann er det fare for dannelse av hydrater som kan blokkere rørledningen.
  • Slik hydratdannelse kan unngås ved elektrisk oppvarming av rørledningen; strøm ledes i kabler langs rørledning og tilbake i selve rørledningsmaterialet slik at det varmes opp.

5. Hindre korrosjon

  • For elektrisk opp­varming av rørledninger er design av anoder viktig, spesielt med tanke på å unngå korros­jonsdannelse på selve rørledningen.

 

Regjeringen vil redusere norske CO2-utslipp ved å elektrifisere oljeinstallasjonene i Nordsjøen.

Rundt 25 prosent av utslippene her i landet stammer fra virksomheten på den norske kontinentalsokkelen. Skal vi lykkes i å kutte dem med 30 prosent i 2020 målt i 1990-utslipp, må installasjonen forsynes med strøm fra land i stedet for å generere sin egen kraft, og kraften fra land må være fornybar.

Myndighetene krever allerede at alle nye plattformer blir vurdert med tanke på elforsyning fra land.

Historien har vist at det er mulig å bygge infrastruktur i Nordsjøen. I starten på oljealderen brukte man for eksempel lastebøyer for å lagre ressursene. I dag har man en rørledningsinfrastruktur på havbunnen som transporterer oljen og gassen til land.

Les også: Slik fungerer månelandingen på Mongstad

Finansiering

Elektrifiseringen er kostbar.

Planen fra den rødgrønne regjeringen er å finansiere den med en økning i CO2-avgiften på 200 kroner per tonn. Men det bør ikke bare sees på som et dyrt miljøtiltak. Den industrielle etableringen vi har fått i kjølvannet av olje- og gassvirksomheten kan få en ny dimensjon gjennom et slikt kjempeprosjekt.

Norge kan bli ledende på undersjøisk kraftforsyning.

Mens den norske kraftforsyningen i normalår så å si er helt basert på vannkraft, drives installasjonene på sokkelen av gassturbiner. Med et par unntak er dette «enkle» gassturbiner, uten en dampsyklus som utnytter eksosvarmen. Typisk virkningsgrad er da på rundt 25 prosent.

Med en dampsyklus kunne virkningsgraden for disse gassturbinene økt til cirka 40 prosent. Til sammenlikning har moderne landbaserte gasskraftverk omkring 60 prosent virkningsgrad.

Energieffektivisering er derfor den enkleste metoden for å redusere utslippene fra olje- og gassutvinningen. Det mest nærliggende er å installere mer effektive gassturbiner. I tillegg finnes det også mange former for tilgjengelig energi på plattformene som kan utnyttes, slik som høye temperaturer, høyt trykk og så videre. Men slike tiltak gir bare en viss reduksjon.

Les også: Ny teknologi skal gi friskere fisk

Kostbar kraft

Elektrifisering er nødvendig om CO2-utslippene skal reduseres betydelig, men undervanns kraftforsyning er kostbart og byr på store tekniske utfordringer. Spesielt når de skal ligge på store havdyp.

Elektriske komponenter og koblinger til undervannsinstallasjoner må utvikles, testes og verifiseres for store dyp – 3000 meters havdyp tilsvarer 300 bar trykk. I noen tilfeller må utstyr testes med trykk opptil 1000 bar. Det er et trykk som kan sammenliknes med 1 tonn på en fingernegl.

Stadig flere av de nye utbyggingene i Nordsjøen inkluderer undervannsinstallasjoner som krever mye strøm. Det trengs strøm til kompressorer, pumper, separatorer, måleutstyr osv. Og det trengs mye. Konseptet for kompresjon på Åsgård krever for eksempel 25 MW.

Les også: Her dyrkes vårt nye drivstoff

Likestrøm og vekselstrøm

Fremtiden vil kreve sjøkabler med stor overføringskapasitet (likestrøm og vekselstrøm). Det vil kreve konnektorer (undervannsskjøter), penetratorer for tilkobling til installasjonene, brytere og omformere. Alt skal kunne operere med høy pålitelighet i røffe omgivelser – og under høyt trykk.

For langdistanse kraftoverføring, typisk over 100–150 km, benyttes likestrømskabler. De reaktive tapene blir for store i vekselstrøm. Likestrømskabler må termineres på en plattform for omforming til vekselstrøm som driver offshoreinstallasjonene.

Til nå har det ikke vært mye offentlig finansiering til forskning på teknologien som trengs til elektrifisering offshore. Det er noe som er konkret poengtert i de reviderte OG21-strategiene, og regjeringens plan vil nok også bidra til et løft innen dette temaet.

Les også: Slik kan Norge forsyne Europa med energi

Systemsikkerhet

Den beste løsningen på sikt, er å bygge et strømnettverk i Nordsjøen, strukturert likt med det vi har på land – et masket nett.

Da kan strømmen rutes flere veier og gi forsyningssikkerhet. Dit er det langt. I første omgang kan det bli aktuelt å velge ut noen installasjoner som forsynes fra land, slik Statoils konseptstudie for elektrifisering av Utsirahøyden.

Spørsmålet er hva som må til for å etablere tilstrekkelig forsyningssikkerhet og pålitelighet i nettet. Det er snakk om store energimengder, så det er sannsynlig at plattformene likevel må ha gassturbiner som kan settes i drift ved strømbrudd.

Hvis det blir etablert et strømnettverk i Nordsjøen i stor skala, vil det være naturlig å tenke en helhetsløsning som inkluderer integrering av ny, fornybar kraft, for eksempel offshore vind. Disse anleggene må ha kabelforbindelse til land, men de kan også benyttes til delvis å forsyne plattformer med strøm.

Større nettverk

I stor skala vil det være naturlig å koble for­syningssystemet til internasjonal infrastruktur på det europeiske kontinentet, og de britiske øyer.

Det økte kraftbehovet for olje- og gassutvinning i Nordsjøen kan ikke alene dekkes av norsk vannkraft, andre energikilder må til for å nå utslippsmålene. Offshore vindkraft kan være et tilskudd. Gasskraft med CCS (CO2-fangst og lagring) er et annet. Et slikt anlegg kan være landbasert, eller det kan etableres på en plattform der strømmen trengs mest.

Kilde: Forsker ved Sintef Energi, Petter Røkke

Les også:

Dette kan bli verdens nye energikilde 

Slik blir Johan Sverdrup bygd ut

Vil bygge gasskraftverk til havs

Du må betale for elektrifiseringen