Å undersøke potensialet til lagringskapasitet for fornybar energi for offshore kraftproduksjon er fokus i en ny artikkel i tidsskriftet Energier. Forskningen er utført av forskere fra Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet NTNU i Trondheim.

Studere: Energilagringsløsninger for offshore-applikasjoner. Bildekreditt: Audio og werbung/Shutterstock.com

Offshore fornybar energiproduksjon og -lagring

Konvensjonell energiproduksjon er basert på fossilt brensel, noe som fører til en mengde miljøproblemer. Bare i Norge var petrokjemisk utvinning til havs ansvarlig for 26,7 % av de totale klimagassutslippene i 2020. De fleste av disse utslippene var forårsaket av gassturbiner installert på plattformer til havs.

I erkjennelse av omfanget av klimaendringer og nøkkelrollen som offshore olje- og gassutvinning spiller, har det blitt lagt vekt på teknologiske løsninger for å forbedre sektorens bærekraft og miljøvennlighet. Dette er avgjørende for å sikre at olje- og gassindustrien oppfyller sine netto nullkarbonmål satt av internasjonale avtaler som COP26 og Parisavtalene.

Med fremveksten av offshore fornybar energi, er det en mulighet til å forbedre bærekraften til offshore olje- og gassutvinning og redusere karbonutslipp fra sektoren. I tillegg til avkarbonisering, gir innovative fornybare energiløsninger også muligheter for offshore produksjon og forbruk av sentrale energiprodukter som hydrogen og ammoniakk.

Flere innovative løsninger er mulige med offshore fornybar produksjon. Skipsfartsindustrien kan for eksempel utnytte offshore kraftproduksjon ved å bruke bærekraftige offshore underjordiske reservoarer. Det har også den gunstige effekten av å redusere bruken av land på land, som kan utnyttes bedre til sentrale kommersielle aktiviteter som landbruk.

Å erstatte gassturbiner med fornybar teknologi kan redusere energiforbruket til offshoreplattformer betydelig, og ved å koble eiendeler til eksisterende kilder for offshore fornybar energi kan infrastrukturkostnadene reduseres betydelig. Fordelene ved å flytte til offshore fornybar produksjon og lagring er mange.

Integrering av et offshore lagringssystem i en olje- og gassplattform. Verdikjeden for ammoniakk, inkludert hovedkomponenter i produksjonen. Bildekreditt: Arellano-Prieto et al., Energies

Utfordringer med fornybare energikilder

Selv om fordelene ved å bruke fornybar energi til å tilby løsninger for offshore eiendeler er åpenbare, må noen sentrale tekniske utfordringer løses før det kan implementeres bredt.

Den komplekse multi-skala dynamikken i fornybare systemer produserer tilfeldig atferd med sol- og vindenergi. I tillegg kan ikke-stasjonære og sesongmessige fenomener påvirke den effektive ytelsen til disse kraftgenereringsstrategiene. Foreløpig kan ikke fornybare energisystemer matche ytelsen til gassturbiner, som selv om de er skadelige for miljøet, er stabile og upåvirket av sesongvariasjoner.

Disse tekniske utfordringene begrenser den store kommersielle og industrielle penetrasjonen av fornybar energi i sektoren ettersom de ikke effektivt kan møte tilbud og etterspørsel. Det skal være tilstrekkelig balanse mellom elektrisitetsproduksjon og forbruk.

For å overvinne disse problemene og forbedre den kommersielle levedyktigheten til fornybare systemer, har studier fokusert på utvikling av støttende infrastruktur og effektive energilagringsløsninger. Å være i stand til å tilby pålitelig, integrert, sesongavhengig fornybar offshore-kapasitet vil tilby betydelig karboniseringspotensial for olje- og gassindustrien, spesielt på steder som er sårbare for forsyningsforstyrrelser.

Driftsprinsipp for et hydro-pneumatisk energilagringskonsept integrert i en vindturbin. Verdikjeden for ammoniakk, inkludert hovedkomponenter i produksjonen. Bildekreditt: Arellano-Prieto et al., Energies

Avisen

Emnet for oversiktsstudien Energier er å fylle det nåværende tomrommet i forskning på offshore fornybar energilagringssystemer ved å tilby en omfattende evalueringsmetodikk. Derfor, ifølge forfatterne, fungerer artikkelen som et springbrett for fremtidig forskning på dette området og utviklingen av integrerte fornybare systemer i industriell skala for olje- og gassindustrien.

I tillegg til offshore-kapasiteter har arbeidet potensial til å forbedre fornybar energilagring på land, noe som betyr at omfanget av forskningen går utover det opprinnelige forskningsspørsmålet. Dette vil øke forsyningssikkerheten og energilagring utenfor nettet. Over hundre studier i dagens litteratur ble gjennomgått av forfatterne.

Søkeresultater

Evnen til elleve lagringsløsninger for fornybar energi ble evaluert i forskningen, inkludert forskjellige batteribaserte, ammoniakkbaserte og hydrogenbaserte løsninger. Elleve nøkkelytelsesindikatorer ble brukt for å vurdere deres egnethet: miljøpåvirkning, energimassetetthet, utslippsvarighet, fotavtrykk energiinnhold, lagringskapasitet, responstid, sikkerhet, vedlikeholdskrav, effektivitet, TRL og enkel integrering.

Verdikjeden for ammoniakk, inkludert hovedkomponenter i produksjonen. Bildekreditt: Arellano-Prieto et al., Energies

Av løsningene som er analysert i papiret, har offshore-lagringsstrategier basert på litium-ion-batterier og trykkluftenergilagring det største potensialet på kort sikt og kan møte delvis energibehov. Begge teknologiene er modne og kan integreres i dagens infrastruktur. Men for langsiktige løsninger hindrer likhetene mellom flere teknologier enhver vurdering av deres verdi.

Hybride lagringssystemer kan bidra til å møte produksjons- og forbrukskrav mer effektivt og overvinne problemer med teknologimodenhet i flere foreslåtte systemer og sesongmessige problemer.

Selv om dette er et studieområde som fortsatt er i sin spede begynnelse, er potensialet for å overvinne bærekraftspørsmål stort. Ifølge forfatterne vil fremtidig forskningsoppmerksomhet kreve økt oppmerksomhet på livssyklusvurderinger, risikovurderinger og andre sentrale forskningsvinkler. Selv om det gjenstår flere utfordringer, gir denne gjennomgangen et nyttig kunnskapsgrunnlag for fremtidige forskere.

Videre lesning

Arellano-Prieto., et al. (2022) Energilagringsløsninger for offshore-applikasjoner Energier, 15(17), 6153 [online] mdpi.com. Tilgjengelig i: https://www.mdpi.com/1996-1073/15/17/6153

Ansvarsfraskrivelse: Synspunktene som uttrykkes her er de fra forfatteren uttrykt privat og representerer ikke nødvendigvis synspunktene til AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, eieren og operatøren av denne nettsiden. Denne ansvarsfraskrivelsen utgjør en del av vilkårene for bruk av denne nettsiden.