دراسات حالة عن مشاريع تحقيق الاستخدام الأمثل للطاقة الناجحة في مصحات رئيسية

المُهمة الاستراتيجية لتحقيق الاستخدام الأمثل للطاقة في مجال التكرير الحديث

وبالتالي، فإن الطاقة تمثل أكبر نفقات تشغيلية متغيرة لمصقل النفط المعتاد، التي كثيرا ما تمثل 40 إلى 50 في المائة من مجموع تكاليف التشغيل غير المزودة بالمواد الوسيطة، مع وجود هوامش تكرير عالمية تحت ضغط مستمر من أنماط الطلب المتغيرة، وآليات تسعير الكربون، والتنافس من مصادر الطاقة المتجددة، أصبحت القدرة على خفض كثافة الطاقة بصورة منهجية أداة مباشرة لتحقيق الربح والامتثال التنظيمي.

The Business Case for Energy Optimization in Refineries

إنَّ تشخيص الطاقة ليس مجرد مبادرة بيئية، بل هو استراتيجية تشغيلية أساسية لها آثار مالية مباشرة، فالأعمال المتتالية تواجه مجموعة من الضغوط التي تجعل كفاءة الطاقة أولوية تجارية، وأسعار الغاز الطبيعي في العديد من المناطق قد زادت من تكلفة المسخنات المُنَشَلة، وتوليد البخار، وإنتاج الهيدروجين، وفي الوقت نفسه، فإنَّ الأطر التنظيمية مثل نظام الاتحاد الأوروبي لتجارة الانبعاثات وقواعد الإبلاغ عن غازات الدفيئة في الولايات المتحدة تُحدِّد التكاليف.

دراسة حالة 1: مصفاة شل بولو بوكوم، سنغافورة

النطاق والسياق الاستراتيجي

مصافي "البولو بوكوم" التي تقع في جزيرة جنوب سنغافورة هي واحدة من أكبر وأعقد مصافي منطقة آسيا والمحيط الهادئ، مع قدرة على التصفية الخام تتجاوز 000 500 برميل يومياً، والمرفق يلعب دوراً حاسماً في سلسلة الإمداد العالمية في "شيل" وينتج مجموعة واسعة من الوقود ومواد التشحيم ومتوسطات الكفاءة في الإنتاج

التدخلات الرئيسية

وركز الجهد الذي بذلته شركة بوكام لتوليد الطاقة على عدة مناطق ذات تأثير كبير، ونفذت عملية إعادة استخدام محركات متحركة منتظمة، وبدلت تصميمات أجهزة حرارة أقدم ذات مقياس منخفض، ونماذج عالية الكفاءة، وساعدت على تحسين كفاءة الاحتراق، وخفض استهلاك الوقود، وتم نشر نظم متقدمة لمراقبة العمليات عبر وحدات التحلل الحراري، ومعدلات التعبئة المسببة للتوترات، وضغوط الناجمة عن التراكمية.

Measured Outcomes

نتائج برنامج (شيل بوكوم) للكفاءة في الطاقة كانت مذهلة، حيث أن كثافة الطاقة الإجمالية، التي تستهلك كل وحدة من وحدات الخام المجهزة، انخفضت بنسبة 15 في المائة تقريباً في السنة الأولى من التنفيذ، وترجمت إلى وفورات في التكلفة السنوية تتجاوز 20 مليون دولار، وقلل تخفيض استهلاك الوقود بشكل مباشر من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في المصافي بنسبة تقدر بـ 120 ألف طن في السنة، مما أسهم في تحقيق هدف عالمي لخفض صافي الكربون بنسبة 20 في المائة

دراسة الحالة 2: " إكسون موب بيومونت " ، تكساس

التحول الرقمي كطاقة

"مصافي "إكسون موبمونت في جنوب شرق تكساس هو أحد أكبر وأحدث مصفاة تكنولوجيا في الولايات المتحدة

نهج التنفيذ

تم تركيب نظام موصلات الطاقة المتطورة و التحكم في الطاقة بشكل غير متناسب، و تم وضع نظام مكثف مُحدّد من الطاقة، و تمّ تحديد نسبة مُضخّمة من خلال مُضاد الطاقة المتقلبة، و تمّ تحديد مُضاهاة الطاقة بشكلٍ غير متناسب،

نتائج الأداء

وقد حقق برنامج تحقيق الاستخدام الأمثل للطاقة الذي يركز على التكنولوجيا الرقمية في بومونت انخفاضا بنسبة 12 في المائة في استهلاك الطاقة على نطاق الموقع مقارنة بخط الأساس السابق للمشاريع، كما أن عملية التكرير حققت هذا التحسن بنفقات رأسمالية متواضعة نسبيا، حيث أن الاستثمارات الرئيسية كانت في البرامجيات، ومعدات التحكم، والخدمات الهندسية بدلا من استبدال المعدات الكبيرة، وقد أدى تحسن استقرار العمليات إلى تحقيق فوائد ثانوية، بما في ذلك تقليل أهمية تطبيقات الدراسات المتعلقة بالاختبارات الرقمية وحياة الحفازات.

دراسة حالة إفرادية 3: BP Whiting Refinery, Indiana

التحديث والتكامل في مجال الطاقة

مصافي "بي بي" في شمال غرب "إنديانا" هي أكبر مصفاة في وسط غرب الولايات المتحدة، تجهيز حوالي 440 ألف برميل من النفط الخام يومياً، وخضع المرفق لبرنامج تحديث وتوسيع واسع النطاق متعدد السنوات تم إنجازه في أوائل 2010ات، مصممة لتمكين تجهيز درجات عالية الكبريت الكندية

تدابير محددة لتحقيق الاستفادة المثلى

وقد تضمن تحديث نظام ويتنغ شبكة متبادلة حرارية متكاملة للغاية تضاعف درجة التعافي من الحرارة بين مسارات العمليات، مما يقلل الطلب على المدفأة ومياه التبريد، كما أن المفاعلات التي تُنشأ في مرحلة التوليد تُنتج في آن واحد البخار والكهرباء، وتتحقق الكفاءة الحرارية عموما في نطاق يتراوح بين 75 و 80 في المائة، وهو ما يزيد كثيرا عن كفاءة عمليات التخصيب والتوليد المتميز في الطاقة.

الأثر والصلة

تحديث "ويتينغ" قلل كثافة الطاقة في المصافي بنسبة تقدر بـ 15 إلى 20 بالمئة مقارنة بالتشكيلة السابقة وفقاً لبيانات الاستدامة المنشورة في شركة "بي بي"

Case Study 4: Chevron Pascagoula Refinery, Mississippi

الموثوقية - الاستخدام الأمثل للطاقة

مصافي الشيرون في ساحل خليج ميسيسيبي هو أحد أكبر وأعقد مصافي الولايات المتحدة، حيث تزيد قدرتها على التصريف على 330 ألف برميل يومياً، وتتوفر للمكييف ثقافة قوية من الامتيازات والموثوقية في العمليات، كما أن برنامجها لتعظيم الطاقة قد تم مواءمةه بشكل وثيق مع مبادرات تحسين الموثوقية.

Program Elements

وقد نفذ برنامج " شيفرون باسكاكوولا " جدولا صارما لتنظيف مبادلات الحرارة يستند إلى رصد عوامل الرغوة ونُهج درجات الحرارة في الوقت الحقيقي، حيث قام مبادلات التنظيف قبل أن تصبح القيود المفروضة على الإنتاج شديدة، وحافظت على أداء المفاعل على أداء الاسترداد الحراري، وشمل برنامج شامل لإدارة مصفاة البخار اختبارا دوريا، وإصلاح واستبدال الفخاخ الفاشل، واستعادة كميات كبيرة من البخار كان يُتُتُتُ في السابق إلى الغلاف الجوي.

النتائج والدروس

وقد أدى النهج القائم على الموثوقية في باسكاكولا إلى خفض كثافة الطاقة بنسبة 10 في المائة تقريبا على مدى عدة سنوات، حيث تحقق معظم الوفورات من التحسينات التشغيلية المنخفضة التكلفة وأعمال الصيانة بدلا من المشاريع الرأسمالية الكبيرة، وقد أثبت البرنامج فعالية التكلفة إلى حد كبير، مع فترات انتكاس معظم المبادرات التي تقاس في أشهر بدلا من سنوات، وتدل حالة باسكاكوولا على أن استخدام الطاقة على النحو الأمثل هو في برامجه الأساسية، وهو برنامج للنجاح وموثوقية التشغيل.

تكنولوجيات التمكين لتنقيب الطاقة على الوجه الأمثل

وتكشف دراسات الحالة عن مجموعة مشتركة من العوامل التكنولوجية التي تدعم مشاريع تحقيق الاستخدام الأمثل للطاقة الناجحة، وتندرج هذه التكنولوجيات في عدة فئات تعمل بشكل تآزري لتحقيق النتائج:

مراقبة العمليات المتقدمة وتحقيق الاستخدام الأمثل في الوقت الحقيقي

وقد أصبحت نظم الرقابة التوقعية النموذجية التي تُحدِّد نقاطاً على الوجه الأمثل أداة قياسية للحد من استهلاك الطاقة في التفكك والأفران والمفاعلات، وتسمح التكنولوجيا للمشغلين بإدارة وحدات أقرب إلى القيود التي تُحدَّد فيها كفاءة الطاقة دون انتهاك نوعية المنتجات أو حدود الأمان، وتوسّع نظم الاستخدام الأمثل في الوقت الحقيقي هذه القدرة عن طريق تحديث نموذج العملية دورياً بحيث يُحسب تغير المواد الوسيطة والنشاط الحفاز والظروف المثلى.

تكامل الحرارة وتحليل القراصنة

ويوفر تحليل القراصنة منهجية منهجية لتصميم شبكات تبادل الحرارة التي تزيد إلى أقصى حد من التعافي الحر بين مسارات العمليات الساخنة والباردة، ويمكن للمراجع التي لم تجر تحليلا شاملا للكميات خلال العقد الماضي أن تحدد عادة الفرص لخفض استهلاك الطاقة بنسبة تتراوح بين 10 و 20 في المائة من خلال تحسين التكامل الحرفي، كما أن أدوات البرمجيات الحديثة تجعل من الممكن تحليل مصافي بأكملها بمئات من المجاري، وتحديد الموقع الأمثل لأجهزة تبادل الحرارة الجديدة والتعديلات المحتملة للشبكات القائمة.

المعدات العالية الكفاءة

وما زال استبدال معدات الكفاءة القياسية التي تتوفر فيها أفضل التكنولوجيات المتاحة يشكل مصدرا موثوقا به لوفورات الطاقة، وقد أصبحت تصميمات أجهزة الاحتراق العالية الكفاءة، وأجهزة الدفع المنخفضة الحرق، ومحركات كفاءة الطاقة الكهربائية، وأسطح النقل الحراري المتقدمة كلها تسهم في انخفاض استهلاك الطاقة، كما أن محركات الترددات المتغيرة للسيارات الكبيرة تسمح بمضاهاة الطاقة بدقة لمعالجة الطلب، وإزالة أسعار منتجات الطاقة الكامنة في نظم التدفق التي تسيطر عليها ثروات.

الرصد والتحليل الرقميان

إن نظم رصد الطاقة على نطاق المواقع التي تتبع مؤشرات الأداء الرئيسية في الوقت الحقيقي تمكن المشغلين والمهندسين من تحديد الانحرافات عن الأداء المستهدف بسرعة واتخاذ إجراءات تصحيحية، ويمكن لمنابر التحليل المتقدمة أن تكتشف رغاوي المبادلات الحرارية، وفشل الشراك البخارية، وتدهور كفاءة الفرن، وغير ذلك من المشاكل قبل أن تصبح شديدة، كما أن مقاييس التعلم الآلات التي تم تدريبها على البيانات التاريخية يمكن أن تتنبأ بأكبر ظروف التشغيل وأجهزة الاد.

عوامل النجاح الحاسمة للتنفيذ

وتشير تجارب شيلي وإكسون موبل وبي بي وتشيفرون إلى عدة عوامل مشتركة تميز بين برامج تحقيق الاستخدام الأمثل للطاقة الناجحة وبين تلك التي لا تحقق أهدافها:

الالتزام الإداري المستمر

إن الاستخدام الأمثل للطاقة يتطلب اهتماماً ثابتاً على مر السنين، وليس دفعة واحدة، البرامج التي تنجح لها دعم واضح ومستمر من القيادة العليا، مع إدماج أداء الطاقة في عمليات مراجعة الحسابات والإدارة المتوازنة للمصافي، وقادرون على الطاقة على مستوى الموقع ليقودوا التغيير ويخضعوا وحدات الأعمال للمساءلة عن النتائج.

الأفرقة المشتركة بين الوكالات

ويستفيد الاستخدام الفعال للطاقة على النحو الأمثل من الخبرة المكتسبة من هندسة العمليات، والعمليات، والصيانة، والموثوقية، وإدارة المشاريع، وتنشئ البرامج الأكثر نجاحا أفرقة متعددة الوظائف لها ملكية واضحة لمبادرات محددة وللسلطة على تنفيذ التغييرات، وتكسر هذه الأفرقة الصوامع التقليدية التي كثيرا ما تمنع إدخال تحسينات على الطاقة.

صنع القرار

والمصافي التي تحقق أفضل أداء للطاقة هي تلك التي تقيس نتائجها بدقة وتستخدم البيانات لتحديد الفرص، وتعقّب التقدم، ومحاسبة الأفرقة، وبدون بيانات دقيقة وفي الوقت المناسب عن استهلاك الطاقة وكثافة الطاقة، من المستحيل معرفة ما إذا كانت جهود تحقيق الاستخدام الأمثل تعمل أو أين ستركز الاهتمام بعد ذلك.

مواصلة تحسين الثقافة

إن الاستخدام الأمثل للطاقة ليس مشروعاً له تاريخ نهائي محدد؛ فهو نظام تشغيلي مستمر، حيث أن أكثر المواقع نجاحاً قد أدرجت كفاءة الطاقة في إجراءات التشغيل وبرامج التدريب ونظم إدارة الأداء، وهي تعامل الطاقة كمتغير مدار على نفس المستوى الذي تعامل به نوعية المنتجات، والنواتج، والسلامة.

النظر إلى الرأس: الجبهة التالية لتنقيب الطاقة على الوجه الأمثل

إن دراسات الحالة التي تم بحثها هنا تمثل أفضل الممارسات الحالية، ولكن المشهد الأمثل للطاقة لا يزال يتطور، كما أن الاتجاهات الناشئة التي ستشكل العقد القادم من أداء الطاقة المحسنة تشمل إدماج مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية والريحية لتلبية احتياجات الطاقة الصقلية، واستخدام الهيدروجين المنخفض الكربون المنتج عن طريق التحلل الكهربائي، بحيث يحل محل الهيدروجين من إصلاح الميثام، وتطبيق المعلومات الاستخبارية الصناعية على المستوى الأمثل للطاقة.

خاتمة

إن المشاريع الناجحة لتعظيم الطاقة في شل بوكوم، وإكسون موب بيمونت، وبي بي ويتينغ، وتشيفرون باسكاكولا، تبين أن التخفيضات الكبيرة في كثافة الطاقة يمكن تحقيقها في أكبر مرافق تكريرية وأكثرها تعقيدا، وأن التخفيضات التي تتراوح بين 10 و 20 في المائة في استهلاك الطاقة الموثقة في هذه الدراسات الإفرادية تترجم إلى عشرات من الملايين من الدولارات في وفورات التكلفة السنوية وتخفيضات كبيرة في انبعاثات غازات الدفيئة.