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Qualifications et technologies de transfert de pétrole marin et de gaz au vent de reflux

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Transfert de technologie dans un monde en mutation

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Juste comme le programme spatial des États-Unis nous donnait des technologies au commencement conçues pour le voyage dans l'espace qui morphed dans scores d'autres industries, tel est le cas avec le pétrole marin et l'industrie du gaz. Des technologies développées pour que de grandes installations de pétrole marin et de gaz résistent au vent, à l'action de vague, et à beaucoup d'autres types de conditions marines dures ont été avec succès employées par l'industrie de vent de reflux en Europe, États-Unis, et au-delà.

Bentley Systems, incorporé, un Exton, entreprise basée sur la Pennsylvanie, a permis ce transfert réussi de compétence et de technologie par des SACS, système logiciel de conception structurelle disponible immédiatement.

Des SACS, analyse de la structure en mer bien connue et logiciel de conception, ont été développés parallèlement au pétrole marin et à l'industrie du gaz dans le Golfe du Mexique quand ce segment d'industrie a émergé pendant les années 1970 et a augmenté pendant les années 1980. Pendant que la technologie évoluait et les vestes devenaient plus grandes et étaient placées dans l'eau plus profonde et plus rugueuse, les SACS se sont développés concurremment, et le logiciel continue à évoluer.

Le défi primaire pour l'industrie de vent de reflux fondations conçoit et qui peuvent être fabriquées et installées facilement afin de garder l'industrie

concurrentiel avec d'autres formes de production d'électricité. Il y a des leçons à apprendre des solutions de fonds qui ont été développées pour l'huile et l'industrie du gaz

et ont été dans l'opération réussie pendant des décennies.

Pétrole marin vers le bas, vent de reflux

Comme la plupart des analystes industriels conviennent, alors que le secteur terrestre d'huile et d'industrie du gaz construit encore grâce à la capacité de réduire des frais d'exploitation et d'exécuter plus efficacement que leurs homologues en mer, le côté en mer n'a pas été aussi rapide pour récupérer. Beaucoup d'analystes prévoient que le pétrole marin et le gaz peuvent ne pas reprendre encore pour une année ou des deux différents, selon la stabilité des prix du pétrole.

Cette stagnation de travail en mer force les entrepreneurs en mer plus innovateurs à employer leurs qualifications ailleurs, et le vent de reflux doit que type d'innovation le faire et maintenir concurrentiel.

Les pays européens tels que le R-U, le Danemark, l'Allemagne, la Belgique, et les Pays-Bas, aussi bien que la Chine, ont employé des qualifications développées pour le pétrole marin et le gaz et les ont appliqués pour s'enrouler pour devenir les frontrunners dans l'industrie de vent de reflux.

Un compétence-transfert semblable commence à se dessiner aux Etats-Unis où la faisabilité de telles fermes dans les eaux en mer le long de la Côte Est, Hawaï, côte ouest supérieure, et dans une moindre mesure, la Côte du Golfe est identifiée. Comme avec n'importe quelle nouvelle industrie, le plus grand défi faisant face à l'industrie de vent de reflux des États-Unis est les coûts d'infrastructure francs élevés, beaucoup dont peut être blâmé sur le manque d'une chaîne d'approvisionnements complète.

Évolution continue de SACS

Récemment, Bentley a présenté quelques nouvelles algorithmes et techniques pour les structures monopile en mer et leur utilisation en eaux plus peu profondes, pour la taille des membres tubulaires devient de plus grandes, différentes formulations prévoient plus exactement les charges de vague sur ces structures. Bentley a également pris en considération le potentiel pour des grèves de navire et l'effet qu'il pourrait avoir sur l'intégrité structurelle de la veste. Les Software Engineers ont accompli ceci en simulant des grèves de navire de différents angles et vitesses et en créant des algorithmes pour déterminer les effets. Plus tard, elles pouvaient déterminer les étapes nécessaires dans la phase de conception pour éliminer la menace de ce scénario spécifique.

En Europe, le vent de reflux explique déjà 10 000 mégawatts (10 gigawatts) de puissance reliée à une grille, avec des autres plus de 4 000 mégawatts actuellement en construction.

Pendant les 20 années que l'Union européenne avait construit des fermes de vent de reflux, les coûts ont chuté nettement et les évaluations prouvent que l'industrie européenne de vent sera sans subvention d'ici 2020. En fait, en avril 2017 le régulateur de réseau électrique de l'Allemagne a reçu et a plus tard approuvé des offres pour ce qui sera les premières fermes de vent de reflux ne recevant aucun soutien gouvernemental ; elles se fonderont complètement sur des prix du marché.

Les sociétés telles que DONG Energy du Danemark, formé en 2006 de la fusion de six sociétés avec de longues histoires en pétrole et gaz, a mené la transition européenne à l'énergie renouvelable. Pendant la dernière décennie, l'industrie a transformé d'une des utilités charbon-les plus intensives en Europe à un chef global dans l'énergie renouvelable, spécifiquement en vent de reflux se déployant, aidant à réduire l'émission de carbone et à moissonner les propres ressources énergétiques de l'Europe. En février 2017, DONG Energy a annoncé qu'elle cessera d'employer le charbon en tout de ses centrales d'ici 2023.

Aux États-Unis, les analystes estiment que 30 000 mégawatts (30 gigawatts) de capacité de vent de reflux pourraient être en ligne domestiquement d'ici 2030, avec un potentiel total de ressource de 4 000 gigawatts (4 millions de mégawatts). Les analystes prévoient également qu'au rythme actuel, le vent de reflux sera USD 200 milliards d'industrie d'ici 2030, créant plus de 43 000 travaux et réduisant le CO2 par plus de 2 millions de tonnes.

La majorité des projets aux États-Unis sont dans les phases de planification. La plupart des projets sont situées aux États-Unis orientaux, avec deux dans les eaux outre du Massachusetts/d'Île de Rhode, deux po

Le Maryland, quatre à New York/New Jersey, et un la Floride, la Virginie, et au Delaware.

Le plus grand exemple de succès jusqu'ici dans l'industrie domestique de vent de reflux est la ferme de vent d'Île de Block, située outre de la côte d'Île de Rhode et à l'est du point de Montauk sur le Long Island, New York.

La ferme de vent d'Île de Block est la première ferme de vent commerciale aux États-Unis, et elle se compose de cinq structures, chacune qui se tient plus de 600 pieds de grand. La ferme de vent a commencé l'opération commerciale en décembre 2016.

Les solutions d'ingénierie de pétrole marin et de gaz prouvent important pour le vent de reflux

Avant construction sur l'Île de Block la ferme de vent a commencé, des ingénieurs ont été confrontés au défi de concevoir et d'établir une structure qui pourrait résister aux orages forts et au Nor'easters qui fréquentent le secteur en été et hiver. Des fermes de vent terrestres traditionnelles sont ancrées dans le sol utilisant un système des type-fils, des type-ancres, et d'une base concrète lourde. C'est différent que quelque chose localisé en mer puisque les fermes de vent terrestres seulement doivent traiter le vent, pas les forces constamment changeantes de l'action de vague qu'une ferme de vent de reflux ferait face régulièrement. Par conséquent, des études ont été réalisées pour déterminer la meilleure solution aux problèmes les turbines qu'en mer pourraient faire face en conditions de fonctionnement de jour en jour inhérentes avec des vents de reflux et des vagues.

Les turbines elles-mêmes ont été fabriquées par le vent d'Alstom (maintenant vent de GE), mais c'était les bases qui ont eu besoin de machiner des études. Le vent d'eau profonde de filiale a choisi l'ingénierie trapézoïdale basée sur la Louisiane pour fournir une solution. La clef de voûte est une entreprise de construction qui a reçu un prix qui a développé la structure battue centripète de guide (les IBGs), généralement connue sous le nom de « veste tordue. » Les premiers IBGs ont été employés pour soutenir une plate-forme de pétrole et de gaz dans le Golfe du Mexique. Il a résisté à l'ouragan Katrina, un état metocean de période de retour de 400 ans, sans des dommages. En conséquence, « la veste tordue » est devenue la base préférée pour deux sur trois projets de vent de reflux financés par Département de l'énergie des États-Unis.

SACS pour le vent de reflux expliqué

La turbine de vent de SACS permet à des utilisateurs d'explorer des solutions de rechange de conception pour les structures des exploitations agricoles sûres et rentables de vent de reflux. Les capacités complètes et automatisées sont employées pour déterminer la réponse de chargement environnementale et mécanique. Les utilisateurs peuvent réduire des risques avec l'analyse intégrée pour prévoir la fatigue et les charges extrêmes pour des sous-structures et des bases non linéaires. Le temps d'exécution est

nettement réduit pour le grand nombre de simulations d'histoire de temps requises pour des analyses de fatigue et de force par la distribution à travers des noyaux multiples de processeur. En rationalisant le processus de conception pour des turbines de vent de reflux avec des analyses entièrement couplées et désaccouplées, les utilisateurs peuvent optimiser l'interaction entre les bases et les turbines de vent par l'interface avec le tiers logiciel aéroélastique, GH à lames, et RAPIDEMENT, pour expliquer le plein accouplement entre la vague, le vent, et le chargement mécanique causé par le vent pour une analyse multimodale de réponse.

L'expérience de la clef de voûte de la fabrication, de la construction, et de l'installation des installations en mer a donné à l'entreprise un avantage principal dans l'étape de conception de la structure de base de ferme de vent d'Île de Block en fournissant un foyer le constructability, l'efficacité de fabrication, et le temps d'installation réduit.

La conclusion d'une solution acceptable exigerait des milliers de simulations d'essai, et ces simulations exigeraient le logiciel qui a été spécifiquement conçu pour un tel but.

Logiciel choisi trapézoïdal de SACS de Bentley Systems, non seulement parce que les deux sociétés ont eu une longue histoire du travail ensemble dans le pétrole marin et l'industrie du gaz, mais également parce que Bentley

était l'associé capable avec la clef de voûte pour développer un produit spécifiquement pour l'analyse de la structure de turbine de vent. Bentley est au commencement devenu impliqué dans la conception des bases de ferme de vent de reflux en Chine, et plus tard en Europe, et cela a influencé l'évolution de la technologie que Bentley utilise actuellement.

Milliers de simulations

Les structures de base pour la ferme de vent d'Île de Block ont eu les conditions spécifiques et uniques, qui ont inclus pouvoir résister à un ouragan de la catégorie 3 et la capacité de compenser la situation complexe du chargement aérodynamique et hydrodynamique, aussi bien que tous les défauts de contrôle de turbine. Pour faire ceci, des processus de conception méticuleux et l'analyse technique ont été exigés. La base de veste de quatre-pile est une méthodologie commune quand des plates-formes de pétrole marin de construction, mais, en plus des situations normales, ces structures ont dû être machinées pour adapter au chargement et aux vibrations supplémentaires des turbines de rotation.

En technologie de transfert de veste de pétrole et de gaz au vent de reflux, il y avait de nouveaux genres de chargement, qui ont signifié un changement dans les capacités de simulation aussi bien que des analyses.

L'équipe a regardé les différentes charges qui réagiraient sur le système et la combinaison des charges du courant, des vagues, du vent, et de la charge réelle sur la turbine de rotation, qui a combiné pour créer un grand nombre de cas de charge.

Les ingénieurs de Bentley et de la clef de voûte ont pris en considération la direction différente du vent et des vagues et ont évolué la technologie pour la faciliter pour définir selon les programmes les différentes permutations qui doivent être réalisées. Cette capacité accélérera nettement le temps de calcul.

Le logiciel est un composant critique de conception de base de ferme de vent de reflux pour deux raisons : On optimise la conception, le rendant aussi efficace comme possible, tout en se conformant toujours au code ; et l'autre est la validation du concept final et de soumettre la documentation pour approbation.

Utilisant le logiciel de turbine de vent des SACS de Bentley, la clef de voûte a couru des simulations d'essai, répétant chaque essai avec de légers désaccords pour s'assurer que la conception finale pourrait résister « à une tempête 1,000-year. » Différents scénarios de charge et conditions atmosphériques ont été simulés et plus de 10 millions de scénarios possibles d'essai ont été exécutés.

Pour déterminer la structure finale, les ingénieurs trapézoïdaux ont travaillé sur cinq, 24 ordinateurs de noyau opérant vingt-quatre heures sur vingt-quatre pendant 10 jours. Ils ont au commencement conduit presque 2 500 simulations, y compris plus de 30 millions d'intervalles de temps et 25 cas de charge, qui ont inclus l'opération, le démarrage, l'arrêt, l'installation, les états de tempête, et l'entretien généraux de défaut. Utilisant leur expérience de l'huile et de l'industrie du gaz, les ingénieurs ont couvert les états de tempête qui ont inclus des vagues jusqu'à 60 pieds et vents de huit directions différentes aux vitesses plus de 125 Miles par heure. Le logiciel des SACS de Bentley a permis aux ingénieurs de rationaliser la conception et l'analyse dans les simulations et de réduire au minimum la possibilité de toutes les erreurs.

Une fois que les simulations étaient complètes et toutes les données étaient analysées par les ingénieurs, construction

de la veste les bases ont commencé fin 2014. Gulf Island Fabrication, Inc., une société avec une histoire du travail avec la clef de voûte, a été choisi pour construire les vestes, les plate-formes, et les piles pour le projet, utilisant ses nombreuses années d'expérience du pétrole marin et de l'industrie du gaz. L'île de Golfe se spécialise dans des plates-formes de construction de pétrole marin et de forage de gaz et de production, y compris la veste et les sections de plate-forme des plates-formes fixes au fond océanique. Les trellis et les piles en acier qui supportent les turbines de vent d'Île de Block partagent plusieurs des mêmes caractéristiques que les installations en mer traditionnelles de pétrole et de gaz.

Les premières vestes ont été accomplies en juin 2015 et elles ont commencé le voyage à Île de Rhode. Le premier « loadout » — le processus des sections mobiles de base de la terre sur une péniche de cargaison — commencé un vendredi et enveloppé en juste deux jours sans accroc.

La distance de la cour dans les péniches n'était pas lointaine puisque les yards de l'île de Golfe écartent les jambes la Manche de navigation de Houma, un canal synthétique qui coupe par le bayou de la Louisiane et se relie au Golfe du Mexique. La première péniche a porté deux sections de veste, une section de plate-forme, et plusieurs piles.

Une fois que les vestes partaient de l'installation de l'île de Golfe, elles ont voyagé approximativement 30 milles de du sud au Golfe du Mexique, ont continué le sud-est autour de la Floride, et ont puis tourné le nord vers l'Île de Block, un voyage d'environ 1 800 milles. L'installation des bases a eu lieu pendant l'été de 2015 et la première turbine a été érigée en août 2016, avec l'opération commerciale commençant en décembre de cette année.

Les turbines ont été mises à un vrai essai en mars 2017, quand la tempête Stella d'hiver a frappé le secteur, produisant des vents au-dessus de 70 Miles par heure et entraînant l'action extrême de vague. Comme on pouvait s'y attendre, les systèmes de gestion de patrimoine ont fonctionné comme prévu, avec les turbines s'arrêtant automatiquement quand le vent a atteint 55 Miles par heure. Une fois que le vent s'abaissait au-dessous du seuil de coupure, le système a automatiquement repris l'opération sans n'importe quels dommages.

« Transférant les connaissances que nous avons acquises du pétrole et le gaz à l'énergie renouvelable excite. Bentley est devenu la première fois impliqué dans des fermes de vent de reflux en Chine, et plus tard en Europe. Cette expérience d'inauguration a influencé l'évolution de la technologie de SACS que nous employons aujourd'hui, qui ont été fortement couronnés de succès en Île de Block. »

– Phil Christensen

Vice-président principal, modélisation analytique

Bentley Systems, inc.

Connaissances de transfert acquises dans O&G pour s'enrouler

L'utilisation réussie du logiciel des SACS de Bentley dans le projet d'Île de Block n'était pas une surprise. La société avait précédemment développé beaucoup de différentes capacités de logiciel pour le pétrole et le gaz, et les produits traduits sans problème au vent de reflux.

En plus du personnel des experts il a déjà eu pour le projet d'Île de Block, Bentley a engagé plusieurs vétérans de l'industrie de vent de reflux d'outre-mer, lui donnant un groupe d'experts total, dont beaucoup ont eu des années d'expérience travaillant sur les projets semblables en Chine et l'Europe.

Bentley partnered également avec des plusieurs l'ingénierie et la construction (les sociétés d'E&C) à l'étranger, dont tous ont eu une expérience étendue en concevant, en examinant, et en construisant des fermes de vent avec les attentes semblables de charge.

Le logiciel de SACS a permis aux ingénieurs trapézoïdaux d'explorer des solutions de rechange de conception pour les structures des exploitations agricoles sûres et rentables de vent de reflux. Les capacités automatisées laissent les ingénieurs déterminer la réponse de chargement environnemental et mécanique, aussi bien que réduire et éliminer les divers risques de charge en utilisant la capacité des SACS de réaliser et rapporter une analyse intégrée qui peut prévoir la fatigue et les charges extrêmes pour des sous-structures et des bases non linéaires.

Puisque les simulations de la clef de voûte ont été courues sur plusieurs ordinateurs de noyau de multiprocesseur, les ingénieurs ont vu une réduction énorme pendant le temps d'exécution habituellement prié pour le grand nombre de simulations d'histoire de temps pour des analyses de fatigue et de force.

Actuellement, il est possible de réaliser une plus grande réduction de temps et des économies inhérentes par le calcul de nuage. Le nuage calculant a soulevé la barre pour raccourcir le temps où elle prend pour accomplir des calculs complexes. Bentley a émigré à employer le nuage pour laisser ses ingénieurs et les programmeurs font des milliers de calculs simultanément en temps réel, accélérant le processus et, à la fin, réduisant des coûts en réduisant au minimum le laps de temps précédemment exigé pour des calculs étendus.

Un marché se développant

Le succès d'Île de Block, couplé à beaucoup d'autres projets de ferme de vent de reflux en construction ou dans les phases de planification, pourrait très bien servir de réveil téléphonique aux entreprises d'ingénierie et de construction aussi bien que des personnes dans l'huile et l'industrie du gaz qu'il y a d'autre chose là qui pourrait avoir un avenir à long terme avec un peu plus de stabilité.

La plupart des vétérans du pétrole marin et de l'industrie du gaz ont survécu au tour de montagne russe des dernières décennies, et ces assez chanceux à être toujours dans les affaires ont maintenant une alternative viable pour le transfert de la connaissance, de l'expérience, et de la technologie dans l'arène de ferme de vent de reflux.

Avec des sociétés comme Bentley et la clef de voûte menant la manière, aussi bien que moins de réglementation gouvernementale, l'avenir semble lumineux pour les fermes de vent de reflux domestiques.

L'expérience a gagné dans l'huile et l'industrie du gaz par des entreprises d'ingénierie et de construction, aussi bien que les fournisseurs de solutions logicielles comme Bentley Systems, transferts sans effort à de nouveaux marchés de se développer tels que des fermes de vent de reflux. Les résultats de ce transfert de la connaissance et de technologie ont été déjà prouvés dans les projets comme l'Île de Block, où le résultat final était un système ancré de veste qui est 15 pour cent plus léger que ceux utilisés en Mer du Nord ; coûts d'installation qui étaient les systèmes 20 pour cent moins que conventionnels ; et produits qui peuvent résister aux conditions durs d'une ferme de vent de reflux, tout comme une plate-forme de pétrole marin et de gaz. Cette « nouvelle » industrie peut fournir un courant de revenus supplémentaire pour des sociétés d'E&C tandis qu'ils attendent le pétrole marin et l'industrie du gaz pour retourner aux niveaux de pré-diminution.

Au sujet de Bentley

Bentley Systems est un chef global consacré à fournir à des ingénieurs, à des architectes, à des professionnels geospatial, à des constructeurs, et à des propriétaire-opérateurs les solutions logicielles complètes pour avancer la conception, la construction, et les opérations de l'infrastructure.

Dans en mer, Bentley continue à être un principal fournisseur de logiciel d'ingénierie pour des installations en mer plus performantes, plus sûres, et plus résilientes de concevoir. La technologie innovatrice de Bentley adresse les conducteurs principaux des projets en mer, y compris la gestion des risques, le temps à la première huile, et la mondialisation. Aide de logiciel des SACS, du MOÏSE, et du MAXSURF de Bentley des ingénieurs de surmonter leurs la plupart des défis techniques difficiles en fournissant l'excellent contrôle et l'analyse, la conception, et les capacités avancées de simulation pour les plates-formes et les navires en mer.

En même temps que ProjectWise, les solutions logicielles en mer de Bentley permettent à des équipes responsables du projet de travailler dans un environnement distribué et fédéré, assurant le de plus haut niveau de la collaboration entre les ingénieurs d'analyse de la structure et le reste de l'équipe responsable du projet.

Avec AssetWise, les applications de Bentley assurent une opération sûre, fiable, et conforme. Combinant les modèles de l'infrastructure 2D/3D et les nuages intelligents de point avec la gestion de l'information d'ingénierie et de représentation de capitaux, Bentley fournit une plate-forme d'entreprise pour contrôler les capitaux en mer tout au long de leur cycle de vie entier. Le déroulement des opérations visuel soutient Greenfield et des opérations de brownfield, établissant le lien entre CAPEX et OPEX et permettant une stratégie commerciale viable pour l'excellence opérationnelle et la sécurité.

Au sujet de PennWell Corporation

PennWell Corporation est des événements, des médias, et la société de prestations de services globaux de vente qui a été possédée et contrôlée par cinq générations de la même famille pendant plus d'un siècle.

Depuis sa fondation en 1910 avec la publication du journal de pétrole et de gaz, qui reste aujourd'hui la principale ressource pour l'huile et l'industrie du gaz internationales, PennWell Corporation est devenu une société haut-diversifiée produisant la copie 150 et les magazines et les bulletins d'information en ligne, conférences 25 et expositions autour du monde, et une offre étendue des livres, des cartes, des sites Web, des produits de recherches, des médias numériques, et des services de base de données.

Fournissant le contenu de qualité et les solutions de commercialisation intégrées, PennWell Corporation relie des professionnels à travers ces industries : Pétrole et gaz, puissance, hydroélectricité et énergie renouvelable, feu, services de secours, dentaire médicaux, optoélectronique et photonics, LED et éclairage, aviation et défense, câblant et à bande large, et eau et eaux usées.

Les sièges sociaux de PennWell Corporation's sont à Tulsa, l'Oklahoma. La société a les bureaux importants dedans

Houston, le Texas ; Nashua, New Hampshire ; Fairlawn, New Jersey ; La Jolla, la Californie, et Londres, Royaume-Uni avec de nombreux bureaux de vente autour du monde.