Πότε μια μικρή αεριοστροβιλική ηλεκτρογεννήτρια είναι πρακτική για απομακρυσμένη ηλεκτροδότηση

Μια μικρή γεννήτρια αεριοστροβίλου είναι πρακτική για απομακρυσμένη ηλεκτροδότηση όταν η εγκατάσταση έχει σταθερό ηλεκτρικό φορτίο, αξιόπιστη πηγή αέριου καυσίμου ή σχέδιο τροφοδοσίας καυσίμου και όταν το κόστος μιας διακοπής λειτουργίας είναι υψηλότερο από το κόστος ιδιοκτησίας του στροβίλου. Είναι ιδιαίτερα ελκυστική όπου η εφοδιαστική αλυσίδα πετρελαίου ντίζελ είναι δύσκολη, ο διαθέσιμος χώρος είναι περιορισμένος ή οι λειτουργίες απαιτούν συνεχή ισχύ για κρίσιμο περιστρεφόμενο εξοπλισμό, συστήματα επεξεργασίας, επικοινωνίες και υποδομές ασφαλείας.

Είναι λιγότερο ελκυστική για ένα μικρό, ιδιαίτερα μεταβλητό φορτίο που λειτουργεί μόνο περιστασιακά. Σε αυτή την περίπτωση, ένα συμβατικό ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος ντίζελ, μπαταρίες σε συνδυασμό με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ή ένα υβριδικό σύστημα μπορεί να προσφέρουν καλύτερο οικονομικό αποτέλεσμα. Η απόφαση πρέπει να ξεκινά από το λειτουργικό προφίλ και όχι από την ονομαστική ισχύ εξόδου της γεννήτριας.

Ξεκινήστε από το προφίλ φορτίου, όχι από την ονομαστική ισχύ

Οι απομακρυσμένες εγκαταστάσεις συχνά περιγράφουν την απαίτησή τους ως μέγιστη ζήτηση: τη μεγαλύτερη αναμενόμενη εκκίνηση κινητήρα, διαταραχή διεργασίας ή ταυτόχρονη λειτουργία εξοπλισμού. Το μέγεθος αυτό είναι σημαντικό, αλλά δεν καθορίζει αν ένας αεριοστρόβιλος είναι κατάλληλη επιλογή. Μια γεννήτρια στροβίλου πρέπει να αξιολογείται με βάση το βασικό φορτίο της εγκατάστασης, το φορτίο αιχμής, τις ημερήσιες διακυμάνσεις φορτίου και τις απαιτούμενες ώρες λειτουργίας.

Οι μικροί αεριοστρόβιλοι τείνουν να παρουσιάζουν την ισχυρότερη λειτουργική σκοπιμότητα όταν το φορτίο είναι σχετικά σταθερό για μεγάλες περιόδους. Παραδείγματα περιλαμβάνουν μη επανδρωμένες εγκαταστάσεις αερίου, σταθμούς αγωγών, θέσεις γεωτρήσεων με εξοπλισμό συνεχούς επεξεργασίας, απομακρυσμένες βιομηχανικές υπηρεσίες κοινής ωφέλειας, συστήματα υποστήριξης εξόρυξης και απομονωμένα παραγωγικά περιουσιακά στοιχεία. Ένα σταθερό φορτίο επιτρέπει στη μονάδα να λειτουργεί πιο κοντά στο προβλεπόμενο εύρος της, μειώνοντας τη λειτουργική επιβάρυνση που συνδέεται με τις συχνές μειώσεις φορτίου και τις επαναλαμβανόμενες εκκινήσεις.

Ένα έργο με μεγάλη διαφορά μεταξύ της κανονικής ζήτησης και της ζήτησης αιχμής απαιτεί πιο προσεκτικό σχεδιασμό. Η υπερδιαστασιολόγηση ενός στροβίλου για την κάλυψη μιας σπάνιας αιχμής μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την αναποτελεσματική λειτουργία του στο μεγαλύτερο μέρος της διάρκειας ζωής του. Η καλύτερη λύση μπορεί να είναι η αλληλουχία φορτίων, ένας μικρότερος στρόβιλος σε συνδυασμό με υποστήριξη από μπαταρίες ή μια αρθρωτή διάταξη στην οποία μία μονάδα ακολουθεί το βασικό φορτίο και μια άλλη καλύπτει προγραμματισμένες αιχμές ή παρέχει εφεδρική ισχύ.

• Χαρτογραφήστε ξεχωριστά τα ελάχιστα, κανονικά, μέγιστα και αρχικά φορτία.
• Προσδιορίστε αν τα γεγονότα υψηλής ζήτησης είναι προβλέψιμα ή τυχαία.
• Διαχωρίστε τα κρίσιμα φορτία από τα φορτία που μπορούν να απορριφθούν κατά τη διάρκεια μιας διαταραχής.
• Αξιολογήστε πόσες ώρες ετησίως πρέπει να λειτουργεί ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής σε κάθε ζώνη φορτίου.

Για τους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων, αυτή η άσκηση συχνά αλλάζει το ερώτημα της προμήθειας. Το ζήτημα γίνεται λιγότερο η επιλογή της μεγαλύτερης διαθέσιμης γεννήτριας και περισσότερο ο σχεδιασμός μιας αρχιτεκτονικής ισχύος που μπορεί να διατηρεί την εγκατάσταση σταθερή κατά την κανονική λειτουργία, τις εκκινήσεις εξοπλισμού και τις εργασίες συντήρησης.

Η διαθεσιμότητα καυσίμου μπορεί να ενισχύσει ή να υπονομεύσει την επιχειρηματική σκοπιμότητα

Μια μικρή γεννήτρια αεριοστροβίλου μπορεί να είναι ιδιαίτερα πρακτική σε εγκαταστάσεις με συνδεδεμένο αέριο, αέριο κοιτάσματος, αέριο αγωγού, αέριο χωματερής μετά από κατάλληλη επεξεργασία ή άλλη σταθερή παροχή αέριου καυσίμου. Η αποφυγή της τακτικής μεταφοράς ντίζελ μπορεί να μειώσει την έκθεση σε δύσκολους δρόμους, διακοπές λόγω καιρού, περιορισμούς αποθήκευσης και κλοπή καυσίμου. Σε ορισμένες απομακρυσμένες εγκαταστάσεις, ο εφοδιαστικός κίνδυνος της παράδοσης υγρού καυσίμου έχει τόση σημασία όσο και το άμεσο κόστος καυσίμου.

Ωστόσο, το «αέριο διαθέσιμο στην εγκατάσταση» δεν αρκεί. Η σύνθεση του καυσίμου, η πίεση, οι προσμίξεις, η υγρασία και η συνέχεια της τροφοδοσίας επηρεάζουν τόσο την απόδοση όσο και την επιλογή εξοπλισμού. Ένα απομακρυσμένο περιουσιακό στοιχείο μπορεί να διαθέτει αέριο που είναι καταρχήν αξιοποιήσιμο, αλλά ασταθές ως προς την πίεση ή μεταβλητό ως προς τη θερμογόνο δύναμη. Αυτό μπορεί να απαιτεί προεπεξεργασία, συμπίεση, διήθηση, αφύγρανση ή μια προσέγγιση ελέγχου καυσίμου σχεδιασμένη για την αναμενόμενη διακύμανση.

Η ποιότητα καυσίμου πρέπει επομένως να αντιμετωπίζεται ως τεχνική παράμετρος από νωρίς στο έργο. Δεν πρέπει να αφήνεται ως λεπτομέρεια θέσης σε λειτουργία αφού έχει επιλεγεί το συγκρότημα παραγωγής. Όπου η πηγή αερίου μπορεί να μειωθεί, να μεταβάλλεται εποχικά ή να διακόπτεται από ανάντη λειτουργίες, η στρατηγική ηλεκτροδότησης πρέπει επίσης να καθορίζει την εναλλακτική λύση: αποθηκευμένο υγρό καύσιμο, σύνδεση με το δίκτυο όπου διατίθεται, εφεδρεία μπαταρίας, απόρριψη φορτίου ή δευτερεύουσα γεννήτρια.

Υπάρχει επίσης μια πρακτική διάκριση μεταξύ μιας εγκατάστασης όπου το αέριο είναι πραγματικά πλεονάζον και μιας εγκατάστασης όπου το αέριο χρειάζεται αλλού στη διεργασία. Η κατανάλωση πολύτιμου καυσίμου αερίου για ηλεκτροπαραγωγή μπορεί να εξακολουθεί να δικαιολογείται, αλλά θα πρέπει να συγκρίνεται με εναλλακτικές λύσεις, όπως η εξαγωγή του αερίου, η χρήση του για άμεση θερμότητα διεργασίας ή η επένδυση σε σύστημα ηλεκτροδότησης χαμηλότερου φορτίου. Η απόφαση για τον στρόβιλο εντάσσεται στο συνολικό ενεργειακό ισοζύγιο της εγκατάστασης.

Η συμπαγής συνεχής ισχύς είναι χρήσιμη, αλλά η πρόσβαση για συντήρηση εξακολουθεί να καθορίζει τη διαθεσιμότητα

Οι αεριοστρόβιλοι επιλέγονται συχνά επειδή μπορούν να παρέχουν υψηλή πυκνότητα ισχύος σε ένα συμπαγές συγκρότημα. Αυτό έχει σημασία όπου η μεταφορά, οι θεμελιώσεις, το βάρος της πλατφόρμας, ο χώρος του περιβλήματος ή ο χρόνος εγκατάστασης περιορίζουν το έργο. Μπορούν επίσης να ενσωματωθούν αποτελεσματικά σε εγκαταστάσεις που εκτιμούν τη συνεχή λειτουργία και την κεντρικοποιημένη ισχύ για πολλαπλά φορτία.

Η συμπαγής κατασκευή δεν πρέπει να συγχέεται με την απλότητα. Μια απομακρυσμένη εγκατάσταση εξακολουθεί να χρειάζεται ένα βιώσιμο σχέδιο συντήρησης. Το συγκρότημα πρέπει να είναι προσβάσιμο για τακτικές επιθεωρήσεις, αναλώσιμα, αντιμετώπιση προβλημάτων ελέγχου και προγραμματισμένες εργασίες σε εξαρτήματα. Μια μονάδα εγκατεστημένη σε δύσκολη τοποθεσία χωρίς διατάξεις ανύψωσης, σχεδιασμό ανταλλακτικών, απομακρυσμένη διάγνωση ή εκπαιδευμένη τοπική υποστήριξη μπορεί να είναι τεχνικά κατάλληλη αλλά λειτουργικά εύθραυστη.

Πριν εγκρίνουν την τεχνολογία, οι ομάδες λειτουργίας πρέπει να θέτουν πρακτικά ερωτήματα:

• Μπορεί εκπαιδευμένο προσωπικό να φτάσει στην εγκατάσταση εντός του απαιτούμενου χρόνου απόκρισης;
• Ποιες εργασίες συντήρησης μπορεί να εκτελέσει η ομάδα της εγκατάστασης και ποιες απαιτούν εξειδικευμένη υποστήριξη;
• Ποια κρίσιμα ανταλλακτικά πρέπει να διατηρούνται στην εγκατάσταση ή να τοποθετούνται περιφερειακά;
• Μπορεί το σύστημα ελέγχου να παρακολουθείται εξ αποστάσεως, συμπεριλαμβανομένων συναγερμών, τάσεων και συμβάντων διακοπής λειτουργίας;
• Ποιες διατάξεις ανύψωσης, πρόσβασης, αερισμού και απομόνωσης ασφαλείας απαιτούνται για την προγραμματισμένη συντήρηση;

Αυτά τα ερωτήματα είναι ιδιαίτερα σημαντικά σε ψυχρά κλίματα, σκονισμένες περιοχές εξόρυξης, περιβάλλοντα εφοδιαστικής παρόμοια με υπεράκτιες εγκαταστάσεις και τοποθεσίες με περιορισμένο εξειδικευμένο εργατικό δυναμικό. Οι περιβαλλοντικές συνθήκες επηρεάζουν τη διήθηση αέρα, τον σχεδιασμό του περιβλήματος, τις διατάξεις ψύξης, την αντιδιαβρωτική προστασία και τα διαστήματα στα οποία το συγκρότημα ηλεκτροπαραγωγής χρειάζεται προσοχή.

Τα φορτία πετρελαιοπηγών απαιτούν ολοκληρωμένη προσέγγιση του συστήματος ισχύος

Σε περιβάλλοντα γεώτρησης και συντήρησης φρεατίων, η γεννήτρια είναι μόνο ένα μέρος ενός απαιτητικού συστήματος ισχύος. Τα φορτία μπορεί να περιλαμβάνουν αντλίες, εξοπλισμό ελέγχου στερεών, φωτισμό, συστήματα διαμονής, ελέγχους, επικοινωνίες και βοηθητικές κινήσεις. Οι κύκλοι λειτουργίας τους μπορεί να μεταβάλλονται σημαντικά μεταξύ των φάσεων προετοιμασίας, κυκλοφορίας, άντλησης και διακοπής.

Για παράδειγμα, ένα συγκρότημα γεώτρησης που χρησιμοποιεί μια αντλία λάσπης προδιαγραφών API, η οποία κινείται από κινητήρα ντίζελ ή ηλεκτροκινητήρα, δημιουργεί διαφορετικές απαιτήσεις ηλεκτρικού σχεδιασμού ανάλογα με τη διάταξη κίνησης. Μια αντλία με ηλεκτροκινητήρα μπορεί να επιβάλλει υψηλές απαιτήσεις εκκίνησης και μεταβατικών καταστάσεων στο σύστημα παραγωγής, ενώ μια διαμόρφωση με κινητήρα ντίζελ μεταφέρει μεγαλύτερο μέρος του φορτίου ισχύος εκτός της ηλεκτρικής μονάδας. Η επιλογή πρέπει να λαμβάνει υπόψη τη μέθοδο εκκίνησης του κινητήρα, τους μετατροπείς συχνότητας όπου εφαρμόζονται, την ποιότητα ισχύος και τις συνέπειες μιας αιφνίδιας απώλειας εξοπλισμού διεργασίας.

Αυτό δεν σημαίνει ότι μια γεννήτρια στροβίλου αποτελεί αυτομάτως την προτιμώμενη επιλογή για κάθε γεώτρηση ή προσωρινή εκστρατεία. Οι βραχυχρόνιες εργασίες με μεταβαλλόμενες τοποθεσίες μπορεί να δίνουν μεγαλύτερη αξία στον οικείο εξοπλισμό ντίζελ και στον απλό σχεδιασμό καυσίμου. Ένα σύστημα βασισμένο σε στρόβιλο γίνεται πιο αξιόπιστη επιλογή όταν η εγκατάσταση παραμένει ενεργή αρκετό καιρό ώστε να δικαιολογεί την υποδομή του, διατίθεται τοπικό αέριο και η συνεχής ηλεκτρική ζήτηση είναι αρκετά σημαντική ώστε να υποστηρίζει αποδοτική λειτουργία.

Η εφεδρεία πρέπει να σχεδιάζεται με βάση τις συνέπειες για την παραγωγή

Τα απομακρυσμένα συστήματα ηλεκτροδότησης συχνά αξιολογούνται βάσει της ονομαστικής ικανότητας, αλλά η διαθεσιμότητα εξαρτάται από το τι συμβαίνει όταν ένα εξάρτημα δεν είναι διαθέσιμο. Μία μόνο γεννήτρια διαστασιολογημένη για το πλήρες φορτίο της εγκατάστασης μπορεί να φαίνεται οικονομική, όμως μια απρογραμμάτιστη διακοπή μπορεί να σταματήσει την παραγωγή, να παγώσει τις συνθήκες διεργασίας, να διαταράξει τα συστήματα ασφαλείας ή να απαιτήσει δαπανηρή ακολουθία επανεκκίνησης.

Για κρίσιμες λειτουργίες, η αρθρωτή ισχύς μπορεί να είναι πιο πρακτική από μία μεγάλη μονάδα. Πολλαπλές μονάδες παραγωγής μπορούν να υποστηρίζουν τη συντήρηση χωρίς πλήρη διακοπή, να επιτρέπουν την προσαρμογή της ισχύος στη μεταβαλλόμενη ζήτηση και να απομονώνουν αποτελεσματικότερα μια βλάβη. Η κατάλληλη διάταξη εξαρτάται από τις συνέπειες της απώλειας ισχύος και από το μέγεθος του φορτίου που μπορεί να απορριφθεί με ασφάλεια.

Ο σχεδιασμός εφεδρείας πρέπει επίσης να διακρίνει μεταξύ πλήρους συνέχειας παραγωγής και ασφαλούς διακοπής. Η πρώτη απαιτεί επαρκή εφεδρική ικανότητα για τη διατήρηση των λειτουργιών. Η δεύτερη μπορεί να απαιτεί ισχύ μόνο για ελέγχους, επικοινωνίες, φωτισμό, συστήματα λίπανσης, πυροπροστασία ή ομαλή διακοπή της διεργασίας. Η αντιμετώπιση κάθε φορτίου ως εξίσου κρίσιμου μπορεί να οδηγήσει σε περιττό κεφαλαιουχικό κόστος· η αντιμετώπιση πολύ λίγων φορτίων ως κρίσιμων μπορεί να δημιουργήσει πρόβλημα αποκατάστασης μετά από διακοπή.

Το κόστος κύκλου ζωής πρέπει να περιλαμβάνει όσα καθιστά δαπανηρά η απομακρυσμένη λειτουργία

Η σύγκριση μόνο των τιμών αγοράς σπάνια οδηγεί σε ορθή απόφαση για απομακρυσμένη ηλεκτροδότηση. Το σχετικό κόστος περιλαμβάνει την παράδοση ή προεπεξεργασία καυσίμου, τα έργα πολιτικού μηχανικού, την εγκατάσταση, το λειτουργικό προσωπικό, την προγραμματισμένη συντήρηση, τα ανταλλακτικά, τη μεταφορά στην εγκατάσταση, την έκθεση σε χρόνο διακοπής και το κόστος διατήρησης μιας εφεδρικής πηγής.

Ένας στρόβιλος μπορεί να δικαιολογήσει υψηλότερη αρχική επένδυση όταν εξαλείφει επαναλαμβανόμενη εφοδιαστική επιβάρυνση, υποστηρίζει μακρύ χρονικό ορίζοντα λειτουργίας ή αποτρέπει απώλειες που συνδέονται με αναξιόπιστη ηλεκτροδότηση. Αντιστρόφως, μπορεί να είναι δύσκολο να δικαιολογηθεί όταν οι ετήσιες ώρες λειτουργίας είναι χαμηλές, η προεπεξεργασία αερίου είναι εκτεταμένη ή η εγκατάσταση θα παροπλιστεί πριν ανακτηθεί η επένδυση.

Η πιο χρήσιμη οικονομική σύγκριση χρησιμοποιεί διάφορα λειτουργικά σενάρια αντί για μία αισιόδοξη πρόβλεψη. Εξετάστε ένα σενάριο κανονικής παραγωγής, ένα σενάριο χαμηλότερου φορτίου, ένα σενάριο διακοπής καυσίμου και ένα σενάριο στο οποίο η εγκατάσταση πρέπει να βασίζεται σε εφεδρική παραγωγή για παρατεταμένο διάστημα. Αυτή η προσέγγιση αποκαλύπτει αν η προτεινόμενη διαμόρφωση παραμένει λειτουργική όταν αλλάζουν οι αρχικές παραδοχές.

Μια πρακτική απόφαση επιλογής

Μια μικρή γεννήτρια αεριοστροβίλου αποτελεί ισχυρή υποψήφια λύση για απομακρυσμένη ηλεκτροδότηση όταν ευθυγραμμίζονται τέσσερις συνθήκες: η εγκατάσταση χρειάζεται αξιόπιστη ηλεκτρική ενέργεια μακράς διάρκειας, το φορτίο είναι επαρκώς σταθερό ή μπορεί να διαχειριστεί, το καύσιμο αέριο είναι διαθέσιμο σε αξιοποιήσιμη και αξιόπιστη μορφή και ο ιδιοκτήτης μπορεί να υποστηρίξει τη συντήρηση, τα ανταλλακτικά και την αποκατάσταση μετά από διακοπή.

Όπου μία από αυτές τις συνθήκες είναι αδύναμη, η λύση μπορεί να εξακολουθεί να περιλαμβάνει παραγωγή με αέριο, αλλά σπάνια ως αυτόνομη επιλογή εξοπλισμού. Μπορεί να απαιτεί υβριδικό σχεδιασμό, αρθρωτή ισχύ, επεξεργασία καυσίμου, πρόσθετη αποθήκευση ή διαφορετικό κινητήριο μηχάνημα. Τα πιο μεθοδικά έργα ορίζουν αυτές τις συνθήκες πριν επιλέξουν ένα συγκρότημα, επειδή οι αστοχίες στην απομακρυσμένη ηλεκτροδότηση συνήθως ξεκινούν από μια λειτουργική παραδοχή που δεν δοκιμάστηκε ποτέ.