Til hovedinnhold

Kraftelektronikk for bruksområder på store havdyp

Kraftelektronikk for bruksområder på store havdyp

Oljeutvinning på havbunnen krever komplekse elektriske kraftsystemer for dypvannsdrift. I dag er det behov for lokale strømforsyningssystemer rundt brønnhoder, til for eksempel å drive gasskompressorer, oljepumper, separatorer og annet utstyr. På et senere stadium forventer man å utvikle energiforsyningssystemer som inkluderer kraftoverføring over lange avstander, og der høyspent likestrøm (HVDC) vil være en mulig løsning. Alt dette vil kreve lokale, store kraftelektronikkbaserte omformere for pålitelig drift på dybder ned til 3000 meter og kanskje mer.

Dagens løsninger som tilbys for drift på havbunnen, er basert på konsepter der hele kraftkretsen er lokalisert i stålbeholdere ved atmosfærisk trykk. Ettersom havdybden og omformereffekten øker, blir beholderne gradvis store, tunge og uhåndterlige enheter, blant annet som følge av behovet for å øke veggtykkelsen. Derved blir også overføring av tapsvarme fra de kraftelektroniske komponentene til sjøvannet på utsiden et økende problem. Med dette som bakteppe er oljeselskapene på utkikk etter mer praktiske løsninger for undervanns kraftelektronikk. Å muliggjøre trykktolerante kraftkretser vil være et vesentlig steg i en slik retning, inkludert å gjøre det mulig å redusere vekt og volum. Slike løsninger vil dessuten muliggjøre forbedring av komponentkjølingen, og derved gi gevinst i form av økt pålitelighet og reduserte kostnader. Det at pålitelige, trykktolerante omformerløsninger blir tilgjengelige, vil åpne opp for å realisere helt nye konsept for overføring og distribusjon av elektrisk kraft på havbunnen, inkludert likestrøm og andre arbeidsfrekvenser enn 50/60 Hz.

Våre tjenester

SINTEF har lang og bred erfaring fra utvikling av kraftelektronikk, samt verdifull erfaring og kompetanse fra tre forskningsprosjekter hvor kraftelektronikk for dypvannsdrift har stått sentralt. Vi er derfor godt rustet til å hjelpe industri og energiselskaper med analyser, utvikling, testing og kvalifisering av systemer, komponenter og materialer for slike bruksområder. Dette omfatter også utvikling, testing og kvalifisering av trykktolerante omformerløsninger.

Oppgaver:

  • Å bistå industrien med utvikling, testing og kvalifisering av omformerprodukter for dypvannsdrift, inkludert komponenter for trykktolerante bruksområder. 
  • Å bistå industribedrifter, ingeniørselskaper og oljeselskaper med analyse og simulering av komplette undervanns kraftsystemer, hele veien fra kraftgenerering på land eller på plattform, til ulike lastkomponenter på havbunnen. 
  • Analyse- og verifikasjonsstudier ved hjelp av numerisk simulering og "hardware-in-the-loop"-simulering av kraftnett og -anlegg, for å belyse mulige problemer forbundet med omformerdrift.  
  • Spesiallaboratorier og utstyr for testing og kvalifisering av trykktolerante omformerkomponenter, inkludert trykktanker for realistisk drift av omformerkomponenter og omformermoduler i omgivelse opptil 500 bar, tilsvarende 5000 meters dyp.

Status:

  • Ett fullført og ett igangværende FoU-prosjekt på realisering av pålitelige, trykktolerante omformerkomponenter (ref. http://www.sintef.no/projectweb/presspack/).
  • Ett fullført og ett igangværende FoU-prosjekt på fremskaffelse av nøyaktige modeller for numerisk simulering av komplekse, undervanns kraftsystemer (ref. «subsea power supply/ KMB Power systems»).  
  • Referanser fra flere prosjekter for industrien, på analyse av ulike konsepter for kraftoverføring og energiomforming. 
  • Referanser fra flere analyseprosjekter på problemløsning relatert til utilsiktet interaksjon mellom komponenter i strømnettet og omformerlast.

Dette er en del av vår kompetanse på Kraftelektronikk   

Seniorforsker