Til hovedinnhold

Tekst og foto: Albert H. Collett

Skepsisen i forkant var stor. Både i oljebransjen og blant produsentene av komponenter. Var det mulig å utvikle elektronikk som kunne jobbe under så stort trykk? Var de potensielle volumene store nok til å gjøre en eventuell produksjon kommersielt interessant?
Samtidig var oljeselskapene smertelig klar over utfordringene. Så langt har plattformene levert strømmen. Med økende dyp og stadig større avstand til satellittene på havbunnen, øker behovet for pumper og omformere der oljen tas opp. SINTEF Energi har tatt utfordringen.

Månedslange tester
Trykket på 3 000 meter er 300 bar. Magnar Hernes og Riccardo Pittini har ikke latt seg skremme. I månedsvis har de puttet komponenter i trykkammer. Funnene har fjernet masse skepsis, gitt store mengder ny lærdom, og skapt nok nysgjerrighet til at de har fått med seg eksisterende og nye partnere i industri og oljebransje videre. Det samme gjelder Forskningsrådet. Arbeidet med å få på plass 20 millioner kroner til neste fase er i full gang.


Magnar Hernes t.v. og Riccardo Pittini har testet komponenter i trykkammer i månedsvis.

Lettere, mindre, enklere
På godt norsk jobber Hernes og Pittini med trykksatt kraftelektronikk. I praksis: Omformere som takler store havdyp uten innkapsling. De jakter på mindre vekt og volum, færre forbindelser gjennom trykkbarrierer, mindre kompliserte og mer pålitelige kjølesystemer, reduserte kostnader, mindre kompleksitet, større driftssikkerhet. Det siste er fundamentalt. Tanken på å sende en dykker ned i et borehull på tre tusen meter er, vel, science fiction. Like fullt er det der strømmen trengs, enten det er for å pumpe olje eller for å “booste” gass. Kompressorer, separatorer og annet utstyr blir også ofte brukt nært brønnhodene.

Tungt og uhåndterlig
Dagens utstyr baserer seg på at alle viktige komponenter er trygt forseglet i stålbeholdere, der de arbeider under det atmosfæriske trykket vi omgir oss med her oppe på overflaten. Dess større dyp, dess tjukkere vegger i beholderne. Etter hvert blir utstyret svært tungt og uhåndterlig. I tillegg oppstår problemer med varmetransport.
Spørsmålet er aktuelt blant annet for Shtokman-feltet i Barentshavet, der gassen skal fraktes til land i en 600 kilometer lang rørledning. For at trykket skal blir høyt nok, kreves store, elektrisk drevne og turtallsregulerte kompressordrifter på flere titalls megawatt. Med dagens løsninger vil frekvensomformerne bli rene monstre.

Tåler trykket
I to forsøk på henholdsvis sju og 21 måneder har Hernes og Pittini fokusert på de strømkretskomponentene som de regnet med ville være mest sårbare for trykk. Komponentene har også vært utsatt for ganske heftig kompresjon og dekompresjon. Ingen dykkerklokke der i gården, med andre ord. Hensikten er selvsagt å teste både materialene og komponentene ekstra.
Så hva skjer hvis man lar være å kapsle inn? Første oppdagelse: Halvlederbrikker med silisiumkomponenter som finnes i dioder, svitsjer og transistorer tåler trykket uforskammet godt.

Styrket tro
De største utfordringene som gjenstår, er knyttet til materialer og isolasjonsmaterialer. Eksempelvis må væskene som brukes til å isolere microchips være ekstremt rene. Ulike materialer må være kompatible under stort og skiftende trykk.
Derfor vil det nye prosjektet konsentrere seg om pakking av komponentene og valg av isolasjonsmaterialer. Materialvalg og løsninger må også være kommersielt gjennomførbare. Disse utfordringene må løses før trykktolerant kraftelektronikk kan settes i produksjon.
Resultatene er likevel så lovende at både oljeselskap og leverandørindustri er styrket i troen på at dette kan løses.

Sterke partnere
Hvorfor har forskerne gått løs på disse utfordringene når skepsisen fra bransjehold var så stor i utgangspunktet? Blant annet fordi potensielt anvendelsesområde og markedsmessig nedslagsfelt er stort. Behovet for å pumpe olje og booste gass er enormt og økende.
Det er ikke hvem som helst SINTEF Energi har med på laget for framtida. Både myndigheter og en rekke verdensledende operatørselskap og industrileverandører deltar.
Nå er en pilot på gang på Ormen Lange-feltet. SINTEF anbefaler å ta ett skritt av gangen, siden teknologien fremdeles er svært umoden. Å få en tredjeparts verifisering og godkjenning vil være en del av prosessen.