إدماج التكنولوجيات الخضراء في النفط البحري عمليات الغاز

The Evolving Landscape of Offshore Energy Production

وفي ظل التحولات العميقة في نظام الطاقة العالمي، فإن ارتفاع الطلب على الهيدروكربونات المتعايشة مع تزايد الضغط على إزالة الكربون، وإجبار المشغلين في قطاع النفط والغاز في الخارج على إعادة التفكير في كل جانب من جوانب عملياتهم، وبعد أن ينظر إليهم على أنهم مجرد مشاريع استخراجية، يجري الآن إعادة تصميم البرامج الخارجية باعتبارها مراكز تدمج توليد الطاقة المتجددة وإدارة الكربون والكفاءة الرقمية، وهذا الإدماج للتكنولوجيات الخضراء ليس مجرد إشارة بيئية صارمة؛

ولا تزال التحديات التقنية التي تواجه العمل في أعماق المياه والبيئات البحرية القاسية هائلة، ولكن الابتكار آخذ في التسارع، فمن التوربينات العائمة التي توفر القدرة النظيفة على كهربة المنصات، واستخلاص الكربون وتخزينه، والرصد الرقمي المتقدم، تقوم الصناعة البحرية بنشر مجموعة متنوعة من الحلول، وتدرس هذه المادة الحالة الراهنة لإدماج التكنولوجيا الخضراء في النفط والغاز في الخارج، والعقبات التي لا تزال قائمة، والفرص التي تنتظرنا.

لماذا شركة "التقنيات الخضراء" في العمليات البحرية

سائقو السياسات التنظيمية

وتخضع عمليات النفط والغاز في الخارج لشبكة متنامية من الأنظمة المناخية، وقد وضعت المنظمة البحرية الدولية أهدافاً لخفض انبعاثات غازات الدفيئة من السفن، مما يؤثر على سلاسل الإمداد التي تخدم المنابر، وقد فرضت الحكومات الوطنية، ولا سيما في منطقة البحر الشمالي، ضرائب على الكربون وحدود الانبعاثات على الأنشطة التي تُنفذ في المراحل الأولى، وعلى سبيل المثال، تتجاوز ضريبة الكربون في النرويج 80 دولاراً للطن الواحد، مما يخلق حافزاً مالياً مباشراً على خفض الانبعاثات.

مصاريف المستثمرين وأصحاب المصلحة

وقد أوضح المستثمرون المؤسسيون، بما في ذلك بعض أكبر صناديق المعاشات التقاعدية ومديرو الأصول في العالم، أنهم يتوقعون من شركات النفط والغاز أن تظهر خططاً موثوقة لتطهير الكربون، كما أن مبادرة العمل المناخي 100+، التي تمثل أكثر من 60 تريليون دولار في الأصول، تشرك كبار المنتجين لوضع أهداف لخفض الانبعاثات، كما أن شركة تستثمر في التكنولوجيات الخضراء يمكن أن تحسن تصنيفها الخاص بالتأمين على السلع الأساسية، وأن تخفض تكاليفها على نطاق أوسع.

الكفاءة التشغيلية ووفورات التكاليف

فالتكنولوجيات الخضراء لا تتعلق بالامتثال أو الصورة فحسب، بل يمكن أن تحسن أيضا الأداء من القاعدة، كما أن كهربة عمليات المنصات باستخدام الرياح البحرية أو الطاقة الشمسية تقلل من الاعتماد على التوربينات الغازية، وتخفض تكاليف الوقود، ونفقات الصيانة، كما أن نظم الرصد الرقمية التي تخفض استهلاك الطاقة إلى أقصى حد ممكن يمكن أن تخفض استخدام الطاقة بنسبة 10 إلى 20 في المائة، كما أن تكنولوجيات استعادة الحرارة قد فقدت الطاقة الحرارية، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة العامة.

التكنولوجيات الخضراء الرئيسية المستخدمة

مصادر الطاقة المتجددة للمنصات الخارجية

وعادة ما تولد المنابر الخارجية كهرباء خاصة بها باستخدام التوربينات الغازية التي تحرق جزءا من الغازات المنتجة أو الديزل، وهذا النهج كثيف الكربون وغير كفء، ويتجه المشغلون بشكل متزايد إلى مصادر الطاقة المتجددة لتلبية جزء من طلبهم على الطاقة.

فيضان في الساحل

ويمكن أن تقدم هذه البلدان التي تُعرض على قاع البحر في المياه العميقة، الكهرباء النظيفة مباشرة إلى منابر خارجية، وأبرزها مشروع " إيكنور " (Hwind Tampen) في النرويج، الذي يستخدم 11 توربينا عائماً، يبلغ مجموع طاقتها 88 ميغاواط، لتوفير الطاقة الكهربائية لمنصات " Snorre " و " Gullfaters " ، ومن المتوقع أن يقلص هذا النظام من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في كل سنة إلى 000 200 طن.

Solar Photovoltaics (PV)

وفي حين أن منظومات الطاقة الشمسية ذات القدرة الشمسية أقل انتشارا من الرياح، فإنها تُركَّب على سطح المنصات، وأسطح الأرباع، والزوارق القريبة، والطاقة الشمسية قيمة بشكل خاص في المناطق التي ترتفع فيها درجة الإشعاع الشمسي، مثل غرب أفريقيا والشرق الأوسط وجنوب آسيا، ومع أن إنتاج الطاقة الكهربائية متواضع مقارنة بطلبات المنصات، فإن الألواح الشمسية يمكن أن توفر حمولات مساعدة مثل الإضاءة والاتصالات وأجهزة التهدئة، مما يقلل من استهلاك الطاقة الشمسية.

Carbon Capture and Storage (CCS) and Utilization (CCUS)

وتكتسي تكنولوجيا احتجاز الكربون أهمية حاسمة في معالجة الانبعاثات المتأصلة في الاحتراق على المنهاجات، وبدلاً من إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، تُعامل غازات العادم لالتقاط ما يصل إلى 90-95 في المائة من ثاني أكسيد الكربون، ثم يتم الضغط على ثاني أكسيد الكربون المأخوذ به ونقله عبر خط أنابيب أو سفينة، والحقن في تشكيلات جيولوجية عميقة، مثل احتجازات النفط والغاز المستنفدة أو عمليات المياه الجوفية.

وهناك مشاريع واسعة النطاق في مجال حفظ ثاني أكسيد الكربون وتخزينه تعمل بالفعل في بيئة خارجية، وقد قام مشروع Sleipner في النرويج بتخزين ثاني أكسيد الكربون تحت البحر الشمالي منذ عام 1996، حيث تم عزل أكثر من 20 مليون طن، كما أن مشروع الأنوار الشمالي، وهو مشروع مشترك بين Equinor, Shell, and TotalEnergies، بصدد تطوير بنية أساسية للنقل والتخزين تكون متاحة من مصادر مفتوحة تخدم عدة مرسات صناعية في جميع أنحاء أوروبا.

التحديات التي تواجه احتجاز ثاني أكسيد الكربون في الخارج

كما أن إدماج معدات الإمساك على منصة مزدحمة هو تحد هندسي كبير، فالحيز محدود، والعمليات الكيميائية التي تنطوي عليها تتطلب قدرا كبيرا من الطاقة والمياه العذبة، وقد تتطلب قيودا على وزن المنبر تعزيزات هيكلية، بالإضافة إلى أن سوقيات نقل ثاني أكسيد الكربون المأخوذة من مواقع التخزين البعيدة عن المناطق البحرية يجب أن تدار بعناية، إلا أن هذه العقبات يجري معالجتها من خلال تصميم الوحدات النموذجية، ووحدات الضبط المدمج، ونماذج الهياكل الأساسية المشتركة.

منهاج التعليم

وتشتمل عملية التصحيح على استبدال التوربينات الغازية بالمحركات الكهربائية واستنباط الكهرباء من مصادر منخفضة الكربون، وهي عادة مزيج من الطاقة الكهربائية على الشاطئ والمتجددات البحرية، وترتبط بعض المنصات الآن بالشبكات الوطنية عن طريق الكابلات المغمورة، وعلى سبيل المثال، فإن حقل جوهان سيفردروب في النرويج يُمكن من توليد الطاقة الكهرمائية من الشاطئ، مما يؤدي إلى إزالة أقل آثار كربون مقارنة ببرات النفط المنتجة().

التكنولوجيا الرقمية والطاقة

فالأدوات الرقمية هي تكنولوجيا خضراء كثيراً ما تكون مستغلة، إذ يمكن للمشغلين، عن طريق نشر أجهزة الاستشعار وشبكة الإنترنت للأشياء والاستخبارات الاصطناعية، أن يرصدوا استهلاك الطاقة في الوقت الحقيقي وأن يحددوا أوجه القصور، ومن ذلك مثلاً أن المشغلات المصغرة العاملة في مجال الطاقة يمكنها أن تحقق الاستخدام الأمثل للمكثفات والمضخات والمناشير لتقليل نفايات الطاقة إلى أدنى حد(15).

الهيدروجين الأخضر والأمونيا

ويمكن أن تصبح المنصات البحرية في المستقبل منتجة للهيدروجين الأخضر، ويمكن استخدام الطاقة الريحية أو الشمسية في إنتاج الهيدروجين الذي يمكن تخزينه أو شحنه في الشاطئ، كما يمكن تحويل الهيدروجين إلى أمونيا لنقله بسهولة، بينما تقوم بعض المشاريع باستكشاف استخدام الهيدروجين في المولدات الكهربائية منصة توليد الطاقة، مما ينشئ نظاماً مغلقاً لا يسمح بالانبعاثات.

التحديات والفرص في التنفيذ

الظروف البيئية الضارة

ويجب أن تصمد المنشآت البحرية في ظروف الطقس المتطرف، بما في ذلك الرياح المرتفعة، والموجات الكبيرة، وتآكل المياه المالحة، والجليد في المناطق القطبية، وكثيرا ما تتطلب المعدات المصممة للاستخدام على الشاطئ تصعيد أو إعادة تصميم للخدمة البحرية، كما أن التكنولوجيات الخضراء مثل التوربينات الريحية، والألواح الشمسية، والبطاريات يمكن أن تُشَنَّع وتُد تكاليف المواد المتخصصة والاختبارات يمكن نقلها بالفعل.

التكاليف الرأسمالية المرتفعة ومفاوضات التمويل

ونظراً لأن العديد من التكنولوجيات الخضراء تتطلب استثمارات كبيرة في البداية، فإن إعادة تشكيل منبر قائم بشبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية أو الكهربية يمكن أن تكلف مئات الملايين من الدولارات، أما بالنسبة للرياح البحرية، فقد انخفضت التكلفة العالية للطاقة بشكل كبير، ولكن الرياح العائمة لا تزال أكثر تكلفة من التوربينات الثابتة - القطع، ويجب على المشغلين أن يقيّدوا هذه التكاليف مقابل الوفورات المحتملة، وضرائب الكربون، والحوافز.

التعقيد والتكامل التقنيان

فإدماج نظم جديدة في منصة قائمة معقد تقنيا، فالمنبرات لها مساحة محدودة من الطوابق والقدرة على الوزن، ويجب تنسيق معدات مناولة الطاقة، وأجهزة التبديل، ونظم المراقبة بعناية، وقد يتطلب إضافة مصادر الطاقة المتجددة رفع مستوى النظام الكهربائي للمنبر، بما في ذلك أجهزة الدفع المتغيرة لتوليد الطاقة وتخزين الطاقة من أجل استقرار الشبكة، كما أن نظام احتجاز ثاني أكسيد الكربون يضيف عمليات كيميائية، وضغط، وخزانات تخزين، ويجب تنفيذ هذه التعديلات تدريجيا دون انقطاع تقنيات الإنتاج.

الفرص: مسارات الإيرادات الجديدة وقيمة الأصول المعزَّزة

ويمكن أن تفتح المنصات التي تولد فائضاً من الطاقة المتجددة إمكانية بيعها إلى الشبكة عن طريق الكابلات المغمورة، مما يخلق تدفقاً للدخل، ويمكن بيع ثاني أكسيد الكربون المأخوذ به من أجل شركة EOR أو تزويد المستخدمين الصناعيين القريبين من خلال مراكز احتجاز ثاني أكسيد الكربون، ويمكن أيضاً أن تُسوق كثافة الهيدروجين المنتجة في الخارج كثيفة صفرية من أنواع الوقود الكربون مقارنة بوثائق الشراء المنخفضة الكربون.

دعم التنظيم والسياسات

وتضع الحكومات في جميع أنحاء العالم سياسات للتعجيل باعتماد التكنولوجيا الخضراء في القطاع الخارجي، وتشمل هذه السياسات الإعانات المباشرة، والائتمانات الضريبية (مثلا، 45Q بالنسبة لدائرة احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه)، ومنح للبحث والتطوير، وترشيد السماح بالمتجددات البحرية، وقد كان الدعم المقدم من الحكومة النرويجية لمشروع " تابند " مفيدا في تنفيذه، ويوفر الاتفاق الانتقالي لبحر الشمال تمويلا لمشاريع التكامل فيما بين الكربون وتخزينه.

التوقعات المستقبلية: العقد المقبل للترجمة

Hybrid Energy Systems

ومن المرجح أن يعمل البرنامج الخارجي للمستقبل على نظام للطاقة الهجينة يجمع بين مصادر متعددة، وقد تشمل التشكيلة النموذجية التوربينات العائمة، والألواح الشمسية، وتخزين الطاقة بالبطارية، وتربين الغازات للمساندة، وستدير خوارزميات التحكم المتقدمة المزج في الوقت الحقيقي للتقليل إلى أدنى حد من الانبعاثات والتكلفة، ويمكن لهذه النظم أن تقلل بشدة من استهلاك الوقود وتخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 50 إلى 80 في المائة مقارنة بمخطط تقليدي.

السلف في كابينة الكربون واستخدامه

أما تكنولوجيات استيعاب ثاني أكسيد الكربون فتصبح أكثر كفاءة وارتباطاً، فالجيل القادم من المذيبات يتطلب قدراً أقل من الطاقة لإعادة توليدها، بينما توفر نظم الغشاء بصمة أقل، ويجري استكشاف التقاط الهواء المباشر من أجل التركيب البحري، رغم أنه يظل كثيفاً للطاقة، وفي الوقت نفسه، يتسع جانب الاستخدام: يمكن تحويل ثاني أكسيد الكربون المأخوذة إلى وقود اصطناعي، أو مواد بناء من خلال تركيبة ذات انبعاثات غازية ملوثة.

دور الترميز والتنميط

وسيؤدي الاستخبارات الأثرية دوراً مركزياً متزايداً، ويمكن لنماذج التعلم في مجال الآلات التنبؤ بالتوليد المتجدد، والتنبؤ بالطلب على استخدام المنصات، وتحقيق الاستخدام الأمثل لإرسال التخزين، كما يمكن للمبادرة الكشف عن المؤشرات المبكرة لتدهور المعدات، مما سيمكن من الصيانة التنبؤية التي تقلل من الانبعاثات والوقت المتعطل، وسيتيح التوأم الرقمية في جميع الميادين للمشغلين تقدير أثر مختلف تشكيلات التكنولوجية الخضراء قبل الاستثمار.

التكامل مع إزالة الكربون البحري

ويمكن للمنابر أن تستضيف نظماً تضيف معادن ألكلينية إلى المياه البحرية لتعزيز ملوحة المحيطات وزراعة الكتلة الأحيائية البحرية، أو أن تدعم مزارع الأعشاب البحرية التي تلتقط الكربون عن طريق التخصيب الضوئي، وفي حين أن هذه التكنولوجيات في مرحلة مبكرة، فإن الهياكل الأساسية والدراية الهندسية القائمة في صناعة النفط والغاز تجعلها شريكاً طبيعياً.

استراتيجيات التنفيذ للمشغلين

إجراء خط الأساس للانبعاثات الشاملة

وتتمثل الخطوة الأولى نحو التكامل في فهم مصدر الانبعاثات، وينبغي للمشغلين أن يراجعوا بدقة انبعاثات النطاق 1 (المباشر) والنطاق 2 (الطاقة المشترعة) في جميع المنابر، ويتيح هذا الأساس تحديد أكبر مصادرها التي تشتعل في كثير من الأحيان، والهوية، والتركات الغازية - وتحديد أولويات تدابير التخفيف، ويستخدم العديد من المشغلين أدوات البرمجيات لنموذج الانبعاثات، ويحفز سيناريوهات الخفض.

الأولوية في التدفق المنخفض

ولا تتطلب جميع التكنولوجيات الخضراء إنفاقاً هائلاً على رأس المال، إذ يمكن أن تؤدي التدابير البسيطة مثل تحقيق الحد الأمثل من استعادة الغاز المشتعل، وإصلاح التسربات، وتحسين العزلة، وتعديل نقاط التشغيل المضغوطة إلى خفض الانبعاثات بسرعة مع انخفاض الاستثمار، ونظم إدارة الطاقة التي تتحكم تلقائياً في HVAC والإضاءة والمضخات إلى الوراء في الأشهر، وهذه المكاسب المبكرة تولد زخماً وتوفر وفورات في التكاليف يمكن إعادة استثمارها في مشاريع أكبر مثل الكهرباء أو نظام احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه.

الشركاء وتقاسم المخاطر

ونظراً لارتفاع تكلفة العديد من التكنولوجيات الخضراء، فإن المشاريع المشتركة والشراكات المشتركة مشتركة مشتركة، ويمكن للمشغلين تقاسم نفقات مزارع الرياح العائمة أو البنية التحتية لتخزين ثاني أكسيد الكربون عن طريق التعاون مع الحقول المجاورة، كما أن اتحادات الصناعة مثل مبادرة النفط والغاز المناخية تيسر المشاريع التعاونية وتقاسم التكنولوجيا، كما أن المشاركة مع مقدمي التكنولوجيا ومؤسسات البحوث والحكومات تزيد من الحد من المخاطر وتسرع النشر.

خطة تحقيق القابلية للتسويق

وينبغي للمشغلين، عند اختيار التكنولوجيات، أن ينظروا في إمكانية التصعيد في المستقبل، وينبغي تصميم وحدة صغيرة من وحدات حفظ النظام المكلّف بتركيبها اليوم لتوسيع نطاقها إذا توافرت قدرة أكبر على التخزين، وينبغي تزويد النظم المتجددة بالنظم اللازمة لاستيعاب إنتاج كهرباء المنبر أو إنتاج الهيدروجين في المستقبل، كما أن توحيد المكونات واستخدام نظم مراقبة الهياكل الأساسية المفتوحة سييسر إدماج أوجه التقدم الجديدة عند ظهورها.

خاتمة

إن إدماج التكنولوجيات الخضراء في عمليات النفط والغاز في الخارج لم يعد تطلعاً بعيد المنال، بل هو حقيقة اليوم مدفوعة بالضغط التنظيمي، والطلبات من المستثمرين، وحتمية خفض التكاليف، ومن الريح العائمة والشمس إلى احتجاز الكربون، وكهربة المنصات، والارتقاء الأمثل بالغاز المدفوع بالطاقة، فإن مجموعة الأدوات آخذة في الاتساع بسرعة، وفي حين أن تحديات التكلفة، والبيئة القاسية، والتعقيد ما زالت قائمة، وفرص خفض قيمة الأصول الجديدة.