עיצוב פלטפורמות Offshore ידידותיות לסביבה באמצעות חומרים בר קיימא

מבוא: המקרה עבור פלטפורמות Offshore ידידותיות

פלטפורמות Offshore כבר זמן רב עמוד השדרה של שמן וגז, המאפשר גישה עתודות קבור עמוק מתחת לקרקעית האוקיינוס.אבל העיצוב המסורתי ובניית המבנים מסיביים אלה באים עם תג מחיר סביבתי כבד: שיבוש בתי הגידול, פליטות פחמן גבוהות מחומרים כמו פלדה בתולה מלט, ובעייתיים של פסולת מרתיעה אווירית.

מאמר זה חוקר מדוע קיימות משנה בהנדסת offshore, פרטים על החומרים הקיימא המרכזיים הזמינים היום, מתאר אסטרטגיות עיצוב הממזערות את טביעת הרגל האקולוגית, ובודן את האתגרים ואת תחזית העתיד עבור תשתיות ירוקות יותר בחו"ל על ידי חשיבה מחדש כל שלב של החיים של פלטפורמה - החל מיקור חומרים לפעול כדי לבצע פירוק סופי - מהנדסים יכולים להפחית באופן משמעותי את הנזק הסביבתי תוך שמירה על בטיחות ואמינות.

מדוע קיימות עובדות בהנדסת Offshore

מגזר האנרגיה offshore מהווה חלק משמעותי של פליטות גזי חממה וזיהום ימי.פלטפורמות מסורתיות מסתמכות רבות על חומרים פחמן-אינסטנסיביים: ייצור פלדה לבדו אחראי על כ 7% של פליטות CO2 גלובליות, ומבנים offshore משתמשים בעשרות אלפי טונות לפלטפורמה. יתר על כן, שימוש קונקרטי קונבנציונלי בפורטלנד, אשר תהליך הייצור שלה פולט בערך טון של CO2 טון של מלט.

הגופים הפורמליים והמוסכמות הבינלאומיות מתדקים דרישות.לדוגמה, ארגון הימי הבינלאומי (IMO) MARPOL נספח VIFLT:1 קובע מגבלות על פליטות אוויריות ממתקנים בחו"ל, בעוד ה-FLT:2decommissioning התקנות של ניהול חיים ו- 3FLT בסמכות שיפוטית כמו דרישות הים הצפוניות, אשר יהיו ממוחזרות וממוות במקום ציבורי ולהפחית את הסיכון להורדת, ולהפחית את רמת החיים של החברה, והימנעות מסיכון סביבתית יותר, ונכשלת יותר, ולהפחית את רמת הסיכון לצמצום, ולהפחית את רמת הסיכון לצמצום של החברה.

חומרים גמישים ל Offshore Platforms

בחירת החומרים הנכונים היא הבסיס של כל עיצוב offshore ידידותי לסביבה אקולוגית. להלן הם החומרים המבטיחים ביותר בר קיימא כיום מאומצים או נחקר עבור פלטפורמות offshore.

פלדה ממוחזרת

פלדה היא החומר הנפוץ ביותר בבנייה offshore, אבל זה יכול להיעשות ירוק באופן משמעותי יותר. Recycled פלדה משתמשת גרד מתכת במקום בתולה ברזל אוה, חיתוך צריכת אנרגיה עד 60% ולהפחית פליטות CO2 על ידי שולי דומה. גבוה סטריגל ממוחזר גבוה עכשיו לעמוד בדרישות קפדניות עבור מבנים offshore, כולל עייפות וילדותיות.

המונחים: biodegradable Composites

פלסטיק מסורתי ותרכובות לא-מתוארות בשימוש בפיוט, גרינגס, ומבנים משניים לתרום לזיהום מיקרופלי ימי.ביודרדרדדרד - המיוצרים מאוצרות טבעיים (flax, hemp), או resins המבוססים על ביולוגית - יכולים להחליף רכיבים אלה ביישומים לא קריטיים.

קורוזיה-Resistant Alloys

קורוזיה היא גורם מרכזי של השפלה מבנית בסביבות offshore, המוביל תיקונים תכופים וחליפים מוקדמים.שימוש סגסוגת קורוזיון-resistant-resistant-resistant - כגון פלדות אל-חלד דופלקס או Superalloys מבוסס ניקל - מרחיב את תוחלת החיים פלטפורמה במשך עשרות שנים, צמצום הצורך של חומרים חדשים ומסעות תחזוקה.העלייה גבוהה לעתים קרובות מהורדת החיים הסביבתיים מייצור פלדה.

קו-חברתי Concrete

Concrete הוא חיוני עבור מבנים מבוססי כוח הכבידה, כדוריות, יסודות תת-ימיים. בטון מסורתי יש השפעה פחמן גבוהה, אבל ניסוחים חלופיים מתעוררים. אקו-קונקטר משתמש אגרגציות ממוחזרות מפסולת הריסה, slag, או זבוב אפר, ומחליפה חלק של פורטלנד עם דל פחמן עם כובלים פחמן נמוך (כגון גיאוגרפי או סידן מלט סולפט).

חומרים המבוססים על הביולוגיה והעצמית

המחקר מתקדם בחומרים בהשראת ביו-שראה. ציפויים המכילים סוכני ריפוי מלוכדים באופן אוטומטי יכול לתקן סדקים, מניעת מים בתוקפנות ובקורוזיות.ביו מבוסס epoxies שמקורן שמנים צמחיים להחליף רדומים זעירים בצבעים ו andhesives. אפילו חומרים המבוססים על אצות נחקרים עבור ציפויים ביולוגיים מקודשים כי עדיין לא מזיקים, למרות שהם עדיין להפחית מחזורים כימיים רבים.

אסטרטגיות עיצוב עבור קיימות

חומרים לבד אינם מבטיחים פלטפורמה ידידותית לסביבה.עיצוב חייב לשלב את החומרים האלה למערכת הוליסטית שממזערת את ההשפעה הסביבתית של העריסה לקבר.

בנייה מודולרית

עיצוב מודולרי שובר פלטפורמה לחלקים prefabricated שניתן להרכיב באתר.גישה זו מפחיתה פסולת מחיתוך אתרי ומיזוג, מאפשר שימוש קל יותר של מודולים על פני פרויקטים שונים, וסימולציות decommissioning על ידי המאפשר מרכיבים גדולים להיות מומרים ומועבר מודולים יכול להיות בנוי עם דרכונים חומר ייעודי, מה שהופך את מחזור עתידי של רבים בחוות פשוטות כבר בשימוש, כמו גם שיטות שמש, ולהוביל שמן.

חידוש אינטגרציה אנרגיה

פלטפורמות Offshore בדרך כלל לרוץ על גנרטורים דיזל, אשר מייצרים פליטות ודורשים משלוחים תכופים של דלק אנרגיה מתחדשת - כגון טורבינות רוח, לוחות סולאריים, או ממירי אנרגיה גל - יכול להעיף חלק משמעותי של כוח תפעולי.אפילו טורבינות רוח קטנה על הסיפון יכול תאורה כוח, חיישנים וציוד תקשורת. כמה עיצובים עכשיו כוללים מערכי שמש צפים או טורבינות תת-ימיות כי רותמים כי הם רתמים, עכשיו, להפחית את המצע של פחמן רחב, הפחתת הפלטפורמה הכוללת עוצמת פחמן.

מיני-ים נרדפו

עיצובים ידידותיים לסביבה מיניים את זה באמצעות יסודות דלי ענישה, אשר מייצרים פחות רעש וצנרת זרע, או על ידי שימוש בטכניקות ההתקנה "לא-דיג" (no-dig). Gravity מבוסס מבנים רחב מספיק כדי להפיץ על קרקעית הים רכות להימנע מצורך עבור ערמות עמוקות לחלוטין.

הסרת מעגל ועיצוב לדיסמברליות

אחד הנטל הסביבתי הגדול ביותר של פלטפורמות קונבנציונליות הוא העלות והבזבוז של ההסרה. על ידי תכנון לדיסבוע מן ההתחלה - באמצעות חיבורים מכווצים במקום עשבים, סימון חומרים למחזור פוטנציאל, ולהימנע מציפויים מסוכנים - שלב סוף החיים הופך לנכס ולא אחריות.

הערכה עצמית (LCA)

עיצוב בר קיימא מודרני מסתמך רבות על תוכנת LCA כדי להשוות תרחישים חומריים ובנייה.על ידי הערכה של אנרגיה מגולמת, פליטות פחמן, שימוש במים ו רעילות לאורך כל תוחלת החיים, מהנדסים יכולים לקבל החלטות מונעות נתונים. LCA לעתים קרובות מגלה כי חומר מעט יותר יקר אך ארוך יותר הוא למעשה ירוק יותר מאשר 30 שנים.

אתגרים ומגבלות

למרות היתרונות ברורים, הדרך לאימוץ נרחב של פלטפורמות בחו"ל היא לא ללא מכשולים.

עלויות ראשונות גבוהות יותר

פלדה ממחזורית, פרמיות ושילוב מתחדשים לעתים קרובות לשאת את פרמיה מחיר של 10-30% על חומרים קונבנציונליים. ייצור מודולרי ואינטגרציה מתחדשת גם דורש הון מראש. בעוד חיסכון מחזור חיים יכול לפצות, תקציבי פרויקטים ומבנים מימון עשויים להיות מעדיף עלויות ראשונות זול יותר.

מתינות טכנולוגית

רבים מתרכובות ביו-דגרד וחומרים של-עצמי עדיין נמצאים בשלבי מעבדה או טייס. הביצועים ארוכי הטווח שלהם בלחץ גבוה, קורוזיטיבי, ותנאים offshore פרוזציט עדיין לא הוכח.בדיקה וההסמכה מחזורים לקחת שנים, להאט את אימוץ. לטווח קצר סיבוך סיכון מוביל לעתים קרובות מפעילי לדבוק בחומרים קונבנציונליים מנוסים.

חוסר תקני תעשייה-וריד

טענות קיימות משתנות באופן נרחב, ואין הסכמה כללית ל"אי-בל" לחומרים בחו"ל ללא קריטריונים סטנדרטיים, מהנדסים נאבקים להשוות אפשרויות.Efforts כגון:0 (ISO 14000 Family SenseFLT:1 for Environmental Management andמגזר-specific Guidelines from the International Association of Moving Contractors (IADC) עוזרים, אך הפגיעה בשרידים לא שלמים.

המונחים:

פלטפורמות Offshore חייבות לעמוד עומסי גל קיצוניים, השפעה קרח (באזורים הארקטיים), קרינת UV ו biofouling. חלופות בר קיימא חייב להתאים או לעלות על עמידות של חומרים מסורתיים תחת לחצים אלה.לדוגמה, epoxies מבוסס ביולוגית עלולים לגרוע מהר יותר באור UV, הדורש תוכניות ציפוי נוספות. ניסויים שדה extensive הם הכרחי לפני פריסה נרחבת.

שרשרת אספקה Constraints

פלדה מחוספסת של הים עדיין לא זמינה בכל האזורים, וצמחים בטון פחמן נמוך הם נדירים.ביודרדד מיוצרים בכמויות מוגבלות. בניית שרשרת אספקה אמינה, מדרגית לחומרים בר קיימא ייקח זמן והשקעה.

עתיד Outlook וחדשנות

תעשיית offshore היא על סף מהפכה חומרים המונעים על ידי כלים דיגיטליים, כימיה חדשה ומומנטום רגולטורי.הסתכל קדימה, כמה מגמות יזרזו את אימוץ פלטפורמות ידידותיות לסביבה.

ירוק מימן ו Ammonia כמו דלקי פלטפורמה

פלטפורמות עתידיות יכולות להיות מופעלות לחלוטין על ידי מימן ירוק או אמוניה המיוצרים באתר באמצעות אנרגיה מתחדשת עודף.זה יסלק גנרטורים דיזל ופליטות קשורות לחלוטין.מספר פרויקטים של טייסים, כגון FLT:0Equinor מימן בדיקת דלק תאי דלק (FLT:1), כבר חוקרים את הרעיון הזה.

הנדסה מתקדמת

המחקר דוחף תרכובות ביודות לשימוש מבני ראשוני.נולוז חיזוקים ופולימרים המבוססים על ביו-אפיקס כי תרופה במים ים יכולה יום אחד להחליף פלדה עבור מבנים משניים מסוימים, חיתוך משקל דרסטי ו טביעת רגל פחמן.

גנטיקה ואופטימיזציה

טכנולוגיה גנטית דיגיטלית מאפשרת למפעילים לדמות את כל מחזור החיים של פלטפורמה – כולל ההשפלה החומרית, זרימת האנרגיה והפליטות – בזמן אמת, אינטליגנציה מלאכותית יכולה להמליץ על לוחות הזמנים של תחזוקה אופטימליים, אסטרטגיות של אנרגיה ואפילו החלפת חומרים.רמת דיוק זו מפחיתה את הפסולת וממקסמת את הקיימות של כל פעולה.

Catalysts and Market Catalysts

מסים פחמן עולים ברחבי האיחוד האירופי, צפון אמריקה ואסיה. במקביל, משקיעים יותר ויותר תיקוני סקר עבור ביצועים סביבתיים, חברתיים וממשל (ESG) כוחות אלה יהפכו חומרים בר קיימא אטרקטיבי אפילו בטווח הקצר.הנציבות האירופית של נציבות האירופית:0 [הטכניקה הטובה ביותר (BAT) מסמך ההתייחסות לפלטפורמות של 1FLT:1 כבר מעודד את השימוש של חומרים משוחררים, אותות כאלה יהפכו לפוליסות ברמה עולמית.

מחקר: Hywind סקוטלנד Floating Wind Farm

למרות שלא פלטפורמת שמן וגז מסורתית, פרויקט Hywind סקוטלנד מדגים כיצד חומרים בר קיימא ועיצוב יכולים להצליח בסביבות offshore קשים. buoys צף שלה להשתמש מלט פחמן נמוך, והם נועדו 100% מיחזור בסוף החיים. הפרויקט כולו נבנה באמצעות טכניקות מודולריות מופעל רק על ידי אפס פליטות תפעוליות.

מסקנה

עיצוב פלטפורמות offshore ידידותיות לסביבה באמצעות חומרים בר קיימא מייצג אחד השינויים המשפיעים ביותר תעשיית האנרגיה יכול לעשות. על ידי אימוץ פלדה ממוחזר, תרכובות biodegradable, corrosion-resistant ⁇ s, ו בטון פחמן נמוך פחמן, מהנדסים יכולים להפחית פליטות גזי חממה, להפחית זיהום ימי, ולשמור על מגוון ביולוגי אסטרטגיות עיצוב חכם - בנייה מודולרית, אנרגיה מתחדשת, אינטגרציה מינימלית, הפרעות ים, אך לא רק חומרים אלה הם רק עלות ירוק יותר.

אתגרים כגון עלויות גבוהות יותר, אי-יציבות טכנולוגית, פערי שרשרת האספקה הם אמיתיים אך בולטים יותר.המשך החדשנות, מסגרות רגולטוריות חזקות יותר, וביקוש בשוק הולך להוביל את המעבר.הפלטפורמות offshore של מחר יהיו קלים, נקי יותר, וארוך יותר, להוכיח כי הפקת משאבים אחראית והגנה סביבתית יכול ללכת יד ביד.