Sviluppo di un progetto di base per la conversione di una piattaforma petrolifera in un impianto per la desalinizzazione di acqua di mare

 

Oil & Gas Desalination System

Un numero consistente di piattaforme petrolifere sta raggiungendo, o ha già superato, il temine della propria vita produttiva, nella maggior parte dei casi a seguito dell’esaurimento del giacimento stesso. Il completo smantellamento di queste strutture è sicuramente oneroso: si stima che, a livello mondiale, questo costo possa ammontare a 40,6 miliardi di dollari americani. Inoltre, lo smantellamento comporta pericoli di incidente e potrebbe essere non sostenibile da un punto di vista ambientale a causa del fatto che l’ecosistema marino spesso prolifera intorno alle strutture in acciaio che sostengono le piattaforme.  Nell’ambito di un progetto di ricerca in cui differenti opzioni di riconversione sono state valutate mediante uno studio di fattibilità tecnica e di progettazione di base, l’articolo in questione si concentra sulla possibilità di installare un impianto fotovoltaico in grado di produrre l’energia elettrica sufficiente per desalinizzare l’acqua marina garantendo acqua potabile per il personale operante nell’area in cui si trova la piattaforma oggetto di studio.

I concetti fondamentali su cui si è basata la progettazione di questa opzione, sono i seguenti:

  • La conversione della piattaforma deve evitare danni all’ecosistema marino, che sarebbero invece inevitabili procedendo alla rimozione completa della piattaforma
  • Deve essere chiaramente individuato un utilizzo per l’acqua potabile prodotta e conseguentemente un beneficio risultante dall’impiegare tecnologie a minor impatto ambientale rispetto a quelle tradizionali
  • La produzione deve avvenire impiegano esclusivamente fonti di energia rinnovabile (in particolare energia solare)

Questi principi generali hanno orientato le seguenti scelte progettuali di fondo:

  • La conversione dovrà limitare al massimo gli interventi di modifica della struttura esistente
  • Le attrezzature esistenti saranno rimosse solo se di dimensioni limitate o nel caso in cui la loro rimozione risulti essenziale per lasciare spazio ai nuovi sistemi; In tutti gli altri casi è previsto di lasciarle al loro posto, a seguito delle necessarie attività di bonifica
  • Al fine di limitare costi ed impatti ambientali sarà ridotto al minimo l’intervento su cavi, ombelicali e tubazioni.

Da punto di vista del dimensionamento del processo, il principale requisito imposto è che il sistema sia in grado di soddisfare i fabbisogni del personale operante presso un cluster di piattaforme ubicate nelle vicinanze, considerando la presenza di almeno 50 operatori per un consumo totale stimato paria 7,5 m3 al giorno. Ai fini del dimensionamento si considera che la piattaforma oggetto di riconversione sia collegata fin dall’origine alla rete elettrica nazionale tramite un cavo sottomarino. In questo modo, il surplus di energia prodotta dall’impianto fotovoltaico (tipicamente nei mesi estivi) può essere valorizzato tramite la connessione a terra; nello stesso modo (nei mesi invernali), l’eventuale deficit può essere approvvigionato direttamente dalla rete. Questo aspetto si è rivelato critico e limitante per la fattibilità dell’intervento: l’assenza di connessione alla rete richiederebbe l’installazione di un sistema di accumulo pesante, costoso e soggetto a rapida degradazione a causa dell’ambiente marino.

L’attività di ricerca documentata dall’articolo si è articolata attraverso gli step seguenti:

  1. Scelta del caso studio: dal momento che uno degli obiettivi del progetto di ricerca era sviluppare un progetto di riconversione adattabile a diverse tipologie di piattaforme è stata selezionata quale caso studio una piattaforma “tipo”, denominata GREEN1, in modo che fosse realistica e ben rappresentativa delle piattaforme installate in Italia
  2. Realizzazione di un diagramma a blocchi per identificare i principali componenti richiesti per la dissalazione dell’acqua di mare e rappresentare il punto di partenza per la progettazione dell’intero sistema
  3. Selezione e dimensionamento delle apparecchiature: a partire dal requisito di acqua da produrre, sono stati dimensionati tutti i componenti principali (numero e tipologia dei pannelli fotovoltaici, tipologia e potenza richiesta dalle pompe, diametro del piping, volumi di stoccaggio dei chimici necessari ai trattamenti, etc.). In parallelo è stata sviluppata l’architettura generale del sistema di regolazione e controllo, alla luce del fatto che la piattaforma si ritiene non presidiata; questo include i criteri di scelta della sensoristica, delle valvole di controllo e blocco, delle necessarie ridondanze, etc
  4. Affinamento della strategia di dismissione parziale e verifica qualitativa della struttura, al fine di selezionare i componenti da bonificare e rimuovere, oppure da mantenere, oppure ancora da mantenere e riutilizzare verificando che la differenza di carico sui vari deck della struttura risulti sostenibile senza interventi strutturali.
  5. Analisi di sicurezza per l’identificazione di pericoli per la sicurezza e l’ambiente connessi ad eventuali deviazioni di processo, guasti eventi esterni; l’analisi è stata condotta mediante uno studio HAZID, perfettamente idoneo per un progetto di base
  6. Analisi ambientale per l’identificazione e la valutazione preliminare degli impatti ambientali dovuti alla nuova installazione, in tutte le fasi, dalla dismissione alla messa in esercizio dell’impianto.

Nei suoi numeri principali, il progetto prevede l’installazione di 80 pannelli fotovoltaici in grado di produrre 25.2 kWp ed una unità di desalinizzazione per il cui funzionamento si prevede un assorbimento elettrico di 9 kW sulle 8.5 ore giornaliere di operatività per produrre il quantitativo di acqua potabile richiesta a partire da un prelievo di acqua di mare pari a circa 30 m3/giorno.  Nella nuova configurazione, il Weather Deck  della piattaforma sarà dedicato esclusivamente all’installazione del campo fotovoltaico; rimangono su tale piano della piattaforma solo le strutture di comunicazione con la terraferma e la gru. Il Mezzanine Deck ospiterà la componentistica elettrica, Il Cellar Deck il Package dissalatore e delle pompe di pescaggio.  Infine, il Lower deck è destinato ad ospitare il serbatoio di acqua potabile che, oltre ad avere un ingombro particolarmente impattante (ricopre una superficie circolare di 22 metri quadri), costituisce anche il componente più pesante della configurazione post-riconversione.

Di seguito il link per l’articolo completo:

https://asmedigitalcollection.asme.org/risk/article-abstract/8/4/041101/1128814/Definition-of-a-Basic-Design-for-Conversion-of-an

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