CNG teretni brodovi koji se koriste pri razvoju udaljenih rubnih plinskih polja Saetak Ovaj dokument daje pregled primjena teretnih brodova za prijevoz komprimiranog prirodnog plina (Compressed Natural Gas CNG), koristei simulatore uzroka i posljedica kako bi se mogla procijeniti radna efikasnost sustava prijevoza. Ovaj novi sustav prijevoza plina zahtijeva vrlo ograniene investicije u infrastrukturu na specifinom plinskom polju. Kao to je potvreno u recentnoj studiji za vodeu US energetsku kompaniju, ak je mogue da se plin iz plinske buotine prenese u odreene spremnike iz kojih zatim ide direktno u brod i najzad u spremite bez ikakvih znaajnih investicija na samom plinskom polju ako izuzmemo tradicionalna podmorska postrojenja za pristajanje brodova. Ta ista studija je istraila i isplativost razvoja ultra dubokog plinskog polja tako to bi se plin prenosio direktno iz plinske buotine u dva shuttla za proizvodnju plina/skladitenje (Gas Production/Storage Shuttle GPSS) koji se izmjenjuju izmeu proizvodne i prijevozne dunosti. Shuttlovi su dizajnirani pomou EnerSea Transport ove patentirane tehnologije za volumno optimizirani prijevoz i skladitenje CNG a (VOTRANS). Pomorski prijevoz CNG a dozvoljava tritima u razvoju koja su gladna energije diljem zemaljske kugle da pristupe rezervama plina koja bi inae bila neiskoritena. Skalabilno CNG rjeenje bi takoer moglo pomoi energetskim tvrtkama da globalno smanje koliinu energije koja se rasipa ili izgubi. U usporedbi sa drugim rjeenjima za iskoritavanje udaljenih nalazita plina (LNG i GTL tehnologije), prijevoz CNG a nudi rjeenje koje znaajno ograniava gubitke plinskih resursa koji su potrebni u tritima u razvoju te koliinu nepovratnih ulaganja koja se zahtijevaju od energetskih tvrtki. 1. UVOD Industrija pomorskog prijevoza plina je prosperirala u zadnje vrijeme, uzimajui maha na uspjenim plovidbama LNG i LPG teretnih brodova te na globalnom porastu potranje za istom energijom. Ovaj dokument nastoji predstaviti tehnologiju za pomorski prijevoz plina koju razvija EnerSea Transport LLC i njegovi partneri te nain na koji se ova tehnologija ukljuuje u nove brodske dizajne. Novi sustav prijevoza plina i brodski dizajni se mogu primijeniti globalno te poboljavaju anse za razvoj udaljenih nalazita plina i nafte. Dokument takoer objanjava kako su se vana pitanja i izazovi odrazili na dizajne i kako e novi koncept broda za prijevoz plina otvoriti potpuno novi svijet prepun mogunosti za razvoj pomorskih nalazita i nalazita u blizini obale. Novi sustav prijevoza plina zahtijeva vrlo ograniene investicije u infrastrukturu koja je potrebna za odreeno nalazite. Takoer je mogue da plin iz plinskih buotina ide direktno u odreene spremnike iz kojih zatim moe direktno ii u brod te najzad u spremite bez ikakvih znaajnih dodatnih investicija na samom nalazitu. Nedavna studija za veliku US energetsku tvrtku je istraila isplativost razvoja ultra dubokih pomorskih nalazita plina tako to bi se plin prenosio direktno iz plinske buotine u CNG teretni brod. Prekidi u proizvodnji plina se mogu izbjei pomou dva GPSS plovila koja pohranjuju CNG te mijenjaju uloge izmeu proizvodnje i skladitenja putem jedne od dvije plutae za potopljeni proizvodni toranj (Submerged Turret Production - STP) a ujedno i prenose CNG do terminala za istovar koji se nalazi u blizini obale.

CNG pomorski prijevoz omoguava tritima u razvoju koja su gladna energije diljem zemaljske kugle da iskoriste nalazita plina koja bi inae ostala neiskoritena. U usporedbi sa drugim rjeenjima za iskoritavanje udaljenih nalazita plina (LNG i GTL tehnologije) CNG prijevoz omoguava da se iskoriste nalazita plina koja su potrebna za trita u razvoju a da se pritom smanji koliina nepovratnih ulaganja od strane energetskih tvrtki i da se smanji koliina plina koja se izgubi pri koritenju drugih opcija za prijevoz plina. Navedene osobine samo daju dodatnu vrijednost CNG tehnologiji te time nova klasa brodova za prijevoz CNG a postaje atraktivna velikim igraima na globalnom tritu plina i energije. Analize radne dostupnosti (ili ''redovitosti'') koje su provedene pomou naprednog softwarea za simulaciju uzroka i posljedica, SLOOP, demonstriraju efikasnost scenarija proizvodnje i transporta koji su opisani u ovom dokumentu. Takve analize predstavljaju okosnicu komercijalnih procjena koje utvruju koliko su atraktivna rjeenja za iskoritavanje udaljenih nalazita plina koja su opisana u ovom dokumentu. 2. Volumno optimizirana tehnologija prijevoza prirodnog plina (VOTRANS) Prirodni plin je kompleksna tekuina koja prikazuje neidealna plinska svojstva kada je komprimiran iznad 70 bara (1000psi). Neidealne karakteristike se mogu ublaiti prilagoavanjem ''Zakona Idealnog Plina'' tako to se uvede ono to se obino zove faktor kompresije (ili ''Z faktor''). Plinska industrija je proizvela mnogo dokumentacije i veliku koliinu modela prorauna kako bi se procijenili/predvidili efekti Z faktora u inenjeringu plinske kompresije. EnerSea ova VOTRANS tehnologija je prepoznala odnos izmeu teina sustava za skladitenje i Z faktor efekta u dizajnu spremita za plin. [1]. Hlaenjem plina do prikladno niske temperature (obino ispod 0oC), mogue je komprimirati velike koliine plina u duge cjevaste spremnike tako da je omjer teine spremljenog plina i teine spremnika optimiziran. Cijena kompresije i cijena spremnika (i, stoga, brodova) moe biti uvelike reducirana tako to se hladni plin skladiti pri relativno umjerenom tlaku. Navedene utede su donekle neutralizirane sa izdacima za hlaenje i izolaciju, ali operativna razmatranja i osjetljivost jeftinog brodskog dizajna na teinu CNG spremnika jasno otkriva vrijednost lakih elinih spremnika u obliku cijevi. EnerSea ov VOTRANS sustav takoer moe efikasno upravljati prijenosom tereta u i iz tanka za tekui teret na vie naina. Patentirani sustav za premjetanje tekuina osigurava nain pomou kojeg se moe kontrolirati tlak i temperatura plina tokom svih procesa. Kontroliranjem povratnog tlaka prilikom utovara plina u spremnike, mogu se izbjei temperaturni ekstremi uzrokovani automatskim hlaenjem i toplinom koja nastaje zbog efekata kompresije. Koritenjem teine tekuine kao klipa da bi se gurnuo teret plina iz spremnika na terminalu za istovar spreava se nekontrolirano istjecanje tekuina prirodnog plina. Slika 1. EnerSea Transport ov V-800 CNG teretni brod Vana osobina EnerSea ove tehnologije je da volumno optimizirani pristup dozvoljava znatne prednosti u dizajnu sustava prijevoza i isplativosti kada su u pitanju ''bogatija'' nalazita plina (kao to je sluaj sa plinom koji se dovodi u vezu sa proizvodnjom na nalazitu nafte). Niskotemperaturne tlane karakteristike 'bogatog plina' znae da se vie tereta moe skladititi pri niem tlaku (u lakim, jeftinijim spremnicima) nego to je to sluaj kod tereta 'siromanog plina'. Zbog visokoenergetskog sastava 'bogatog plina', ekonomija koja se dovodi u vezu sa prijevozom plina moe biti izuzetno privlana za prijevozne udaljenosti manje od 3000 nautikih milja.

VOTRANS principi dobro rade i openito se mogu primijeniti na cjevaste spremnike od bilo kojeg materijala. Meutim, zbog relativne cijene i dokazane pouzdanosti elinih cjevastih spremnika, prva generacija CNG brodova e prenositi eline cjevaste spremnike velikog promjera i visoke vrstoe. EnerSea Transport je istraio cijeli niz alternativa za elik visoke vrstoe te je otkrio da su, osobito isti sloeni spremnici, neisplativi. Vertikalno orijentirane eline cjevaste boce su inkorporirane u ohlaenim, inertnim i izoliranim skladitima za teret koja se nalaze u trenutnim brodskim dizajnima (Slika 1). 2.1 Rukovanje i skladitenje tereta plina Kako bi se ograniila koliina vremena koja je potrebna za utovar i istovar na terminalima, VOTRANS brodovi mogu biti konfigurirani da sadre sustave dinamikog pozicioniranja za spajanje na efikasan sustav pramanog utovara ili na interni toranj koji je slian naprednom proizvodnom utovaru A/S (Advanced Production Loading APL) sustavu koji je instaliran na norvekom Heidrun polju, Slika 2. Openito, dizajn brodskog sustava za rukovanje plinom pretpostavlja da plin dolazi na brod pod tlakom to dozvoljava plinu da se skladiti u spremnike pri niim temperaturama i tlakovima u skladu sa opisanim volumno optimiziranim principima. Slika 2: Shema Heidrun polja sa dva potopljena tornja za utovar sa plutaama. Oekivano je da se utovar odvija pri brzini koja odgovara brzini proizvodnje na polju koje opsluuju teretni brodovi tako da se spremnici tereta obino napune za 2 3 dana. Tlak pri kojem postrojenja na polju dostavljaju plin na brod odreuje koliko e biti potrebno smanjiti tlak i hlaenje na brodu. Polja koja proizvode suh plin pri relativno visokom tlaku i dostavljaju ga na CNG brod predstavljaju priliku da se koristi fenomen auto-hlaenja koji nastaje prilikom irenja plina da bi se ograniila koliina hlaenja koja je potrebna na samom brodu. U trenutnom dizajnu, pretpostavlja se da se plin dostavlja na brod pri umjerenom tlaku i temperaturama, tako da je oprema za hlaenje potrebna na brodu. Takoer je poeljno ograniiti vrijeme koje je potrebno da se servisira jedan brod na terminalu za dostavu plina. Stoga se svakom brodu daje na koritenje sustav za istiskivanje tekuina koji izbacuje teret iz spremita na efikasan i kontroliran nain. Jednom kada je CNG brod pravilno spojen na terminal za dostavu plina, plin se istovara putem internog tornja do cijevi za prijenos plina koja je spojena na podmorski cjevovod. Brzina istovara plina je obino podeena na nain da se teret plina moe istovariti u roku od 24h. Tekuina za istiskivanje tereta plina se dri ohlaena i spremljena je u izoliranim spremnicima na prednjem dijelu broda te je ima u koliini koja je dovoljna za kaskadnu operaciju istiskivanja tereta plina. Brodski sustavi za rukovanje plinom takoer ukljuuju pomone sustave i sustave ventilacije koji su prikladni za hitne sluajeve koji su predvieni u scenarijima prijevoza plina. Studije upravljanja opasnostima su istraile koji su prikladni odgovori u sluaju istjecanja plina. 2.1 (a) Dizajn spremnika Plinske boce (ili cjevasti spremnici) se izrauju od elinih cijevi visoke vrstoe sa poklopcima i mlaznicama koji su izraeni za specifine projektne zahtjeve. Tijela su izraena od dvije 12m (40 stopa) ili 18m (60 stopa) duge cijevne zaptivke velikog promjera. Poklopci (ili glave) se izrauju sa mlaznicom koja izlazi iz njih a napravljeni su od prikladnog ploastog materijala visoke vrstoe. Cijevi i glave moraju biti napravljeni od materijala visoke vrstoe koji zadravaju vrstou i stanje

kao u trenutku kada su bili zavareni u uvjetima niske temperature. Trenutani dizajni su zasnovani na specijalno razvijenim API 5L X80 cijevima koje imaju promjer od barem 1m (obino 42 ina). Meutim, budui dizajni e vjerojatno koristiti materijale koji imaju ak i viu vrstou sa promjerima koji prevazilaze 1.2m. Plinske boce se smatraju spremnicima pod tlakom i openito se dizajniraju tako da ispunjavaju uvjete ASME Section 8 Div3 razmatranja pod specijalnim kodom za svrhu u koju se namjeravaju koristiti. Oekujte da e US Obalna straa zahtijevati da plinske boce ispunjavaju ASME uvjete dok se koriste u US vodama, ali su i Det Norske Veritas (DNV) i American Bureau of Shipping (ABS) razvili smjernice koje e dozvoliti racionalne/vjerojatnosne metode dizajna da bi se demonstrirala prikladnost za pomorsku uporabu i klasu. U svakom sluaju, dizajnirani tlak, promjer boce, i jaina materijala su primarne odrednice debljine stjenke i teine individualnih boca. Slika 3. Cjevovod i aranman ventila. Individualne boce se mogu smjestiti u izolirana skladita za teret prilikom konstrukcije broda kako bi se mogle spojiti na cjevovode bilo na vrhu ili na dnu kako bi se stvorile grupe boca u skladitu za teret. Izolacijski ventili na grupama boca (koje mogu sadravati i do 36 boca) predstavljaju osnovu za odvajanje tereta dok brod plovi. Instalacija individualnih boca dovodi do aranmana cjevovoda gdje parovi boca u poprenim redovima tvore grupu (Slika 3). Alternativno, mogue je aranirati cjevovodne grupe u modularne jedinice sa rigidnim postoljem za sklizanje koje dozvoljava udaljenu izradu modula i smanjen broj operacija dizanja tekog tereta (Slika 4). Slika 4: Cjevovod i aranman ventila za module cjevastih spremnika koji se mogu podii Odreeni broj cjevovodnih grupa (obino 3 do 6) moe biti meusobno spojen putem aranmana ventila kako bi se stvorio 'red' namijenjen za utovar (ili istovar). Red za utovar moe sadravati i do 164 boce. Koliina tekuine za istiskivanje tereta plina koja se prijevozi na brodu ovisi o internom volumenu reda (obino iznosi oko 1.5 x volumen reda). 2.2 Brodski dizajn i status razvoja 2.2 (a) Evolucija dizajna Diskusija o kljunim 'pokretaima' ili ogranienjima dizajna moe ilustrirati evoluciju trenutanog dizajna VOTRANS CNG teretnih brodova. Kljuni pokretai su: - Regulatorni zahtjevi i zahtjevi klase - Zahtjevi misije (karakteristike tereta plina i potrebni kapacitet skladita za teret) - Razmatranja vezana za konstrukciju i stavljanje u pogon - Operativnost Zbog nezrelog statusa ove industrije koja je u procesu nastajanja, mnogi potencijalni korisnici se neopravdano brinu o sposobnosti pomorskog CNG prijevoza da bude odobren od strane regulatornih tijela. Veliki dio ovih tjeskoba je bio razrijeen uspjehom 1 Meunarodnog Pomorskog Foruma o CNG standardima (1st International Marine CNG standards Forum) koji je nedavno odran na Memorijalnom Sveuilitu u Newfoundlandu (Memorial University of Newfoundland), pod sponzorstvom Centra za pomorski CNG (The Centre for Marine CNG). Navedeni dogaaj je skupio na jednom mjestu meunarodnu delegaciju koju su sainjavali CNG suparnici, energetske kompanije, kompanije za pomorski prijevoz tereta, vodee profesionalne organizacije (SIGTTO i ASME) i klasna drutva, kao i kljune pomorske administracije te predstavnici iz drugih vladinih

organizacija za nadzor. Slubena izjava Foruma je navela da je oblikovanje klasifikacije i regulacije CNG a dobrano uznapredovalo, te bi cijela CNG industrija trebala sebi postaviti kao praktian cilj prilagodbu buduim klasifikacijama i regulacijama vezanim za CNG. Vodstvo Foruma je takoer prepoznalo da je CMCNG bio pozicioniran na nain da e igrati vanu ulogu u unapreenju stanja tehnologije prema praktinim standardima i implementaciji. Meunarodni kod za teretne brodove koji prijevoze teret plina (International Gas Carrier (IGC) Code) osigurava temelj za uspostavljanje puta do odobrenja od strane regulatornih tijela. Meutim, zbog injenice da IGC kod nije adekvatno predvidio projekte pomorskog prijevoza CNG a velikih razmjera, i ABD i DNV su pripremili smjernice (ili 'Pravila') kako bi se to potpunije adresirala kritina svojstva sigurnosti koje je potrebno ispuniti za klasifikaciju. Pristup u vidu 'sluaja sigurnosti', ukljuuje intenzivnu identifikaciju opasnosti i vjebe izbjegavanja opasnosti, kao i kvantitativne procjene rizika, te ovaj pristup nadopunjuje kodove i smjernice kako bi se osigurali sigurni dizajni kao i radne navike. Nakon to se zavrio prvotni komplet studija o identifikaciji opasnosti i operativnosti, sveobuhvatni konsenzus recenzenata je bio taj da CNG flote mogu ispuniti, moda ak i nadmaiti, nivo sigurnosti koji je uspostavljen od strane pomorske LNG industrije. Najoitije regulatorno razmatranje koje je imalo utjecaja na dizajn trupa broda je koncept ' dvostruke barijere'. Razumna interpretacija IGC koda nastoji gurnuti dizajnere prema konfiguraciji dvostrukog trupa koja je prikazana na generalnim razmjetajima koji su predstavljeni u ovom dokumentu. Zbog relativno velike teine CNG sustava za skladitenje, boni prostori su obino vrlo iroki to uvelike smanjuje vjerojatnost da skladini prostor bude probijen u sluaju sudara. Razmatranja vezana za inspekciju (i odravanje) imaju primat kada je u pitanju dimenzioniranje i razmjetaj unutar skladinog prostora. Zahtjevi vezani za pristupanost su vrlo dobro dokumentirani u postojeim pravilima za morska plovila (Rules for Marine Vessels). Budui su granice skladinog prostora na VOTRANS brodu izolirane, dodatni prazni prostor mora biti osiguran oko spremnika blizu nepropusnih pregrada. U VOTRANS pristupu dizajnu sustava, periodina vizualna inspekcija tankova za tekui teret ('boca') i pripadajuih cijevi je nadopunjena sa sustavom koji neprestano nadgleda integritet broda koji je zasnovan na akustinim emisijama (Acoustic Emissions (AE)). Svi kolektori su opremljeni sa AE senzorima tako da kritina podruja svih spremnika mogu biti nadgledana tokom njihovog radnog vijeka. Ako su zabiljeeni indikatori koji mogu dovesti do kritine situacije, individualne boce ili cjevovodne grupe mogu privremeno ili trajno biti stavljene van funkcije. Zbog velikog stupnja izdvojenosti i male vjerojatnosti da doe do kvara, trenutano ne postoji namjera da se ukloni, zamijeni ili popravi bilo koja individualna boca. Standardi za prednju vidljivost su uspostavljeni kako bi se osigurala navigacijska sigurnost. Iako su tankovi za tekui teret i poklopci otvora relativno visoki, na operatoru je da odlui o lokaciji kormila bilo na pramcu bilo na krmi. Prikladna navigacijska vidljivost se moe postii sa kormilom na pramcu, kao to je to sluaj kod Moss tipa LNG teretnih brodova i modernih ogromnih kontejnerskih brodova, bez da je potrebna izuzetna visina superstrukture. Zahtjevi misije oito daju kompetitivnu prednost EnerSea- ovom VOTRANS u, budui da ta tehnologija dozvoljava veliki broj optimizacija u vezi s dizajnom postrojenja i flote koja je posveena odreenom projektu. U ranim desetljeima ove nove pomorske industrije, predvia se da

e CNG teretni brodovi biti narueni i izraeni za ugovore koji zahtijevaju dugotrajan rad. Nastala situacija zbog zahtjeva trita naglaava vanost dizajniranja i optimiziranja brodova u floti za prvotni ugovor o izradi broda i pojaava prednost principa volumno optimiziranog dizajna. Recenzije o prednostima trita su nagnale EnerSea da se fokusira na dizajn kapaciteta skladita u rasponu od 15-30E6scm (otprilike 500-1,000mmscf). Iako se VOTRANS tehnologija moe primijeniti na horizontalne ili na vertikalne konfiguracije cjevastog spremnika, EnerSea je utvrdio da su vertikalno orijentirani spremnici prikladni za prvotni ciljani raspon kapaciteta skladita. VOTRANS sustavi su sposobni da prevoze vrlo irok raspon sastava plina sa raznolikim uvjetima opskrbe uz minimalna postrojenja za rukovanje plinom koja su instalirana na CNG teretnim brodovima. Kada se utovaruje suhi plin pri tlaku koji je dovoljan da se napuni sustav spremnika (otprilike 90 bara za 'bogati' plin do 125 bara za 'siromani' plin kada se plin skladiti pri temperaturi od -30oC), na bordu postoje minimalna postrojenja za rukovanje plinom. Izrada i stavljanje u pogon zahtijeva rana razmatranja kada se stvaraju i brodski dizajn i plan upravljanja projektom. CNG teretni brodovi predstavljaju novu klasu plovila koji e predstavljati izazov za sposobnosti tradicionalnih brodogradilita. Samo e najsposobnija, najprogresivnija brodogradilita biti spremna da ispune cijeli projekt izrade flote CNG teretnih brodova. U svakom sluaju, ako je sustav spremnika previe teak (ili su linije trupa previe glatke), brod ne moe biti dovren na suhom doku. U alternativnom sluaju najbolje bi bilo da se sustavi za skladitenje plina izrade, instaliraju i stave u pogon u specijaliziranom postrojenju. Stoga su evoluirali alternativni scenariji izrade koji moda ne zavise u potpunosti o jednom brodogradilitu. EnerSea-ovi VOTRANS CNG teretni brodovi su dizajnirani na nain da se mogu dovriti na suhom doku zato to su spremnici tako lagani da masa praznog broda moe dozvoliti plovilu da pluta sa svom opremom. Ciljeve operativnosti je esto najtee ispuniti kada se eli postii praktina implementacija znaajne nove tehnologije. Ukupne brodske dimenzije su bile voene potrebom da se taj isti brod moe odravati i popravljati tokom svog cijelog radnog vijeka. Maksimalni doputeni gaz broda na postrojenjima za popravak diljem svijeta je ograniio gaz broda u uvjetima popravka (u osnovi prazni brod). Maksimalni gaz praznog broda je, stoga, ciljan da bude znatno manji od 8m, to je zasnovano na globalnom ispitivanju svih veih postrojenja za popravak brodova. Efekt navedenog ogranienja je da se mora dosei ukupna duina broda i grede zajedno sa pridruenim razumnim koeficijentom finoe trupa broda kako bi se ispunio uvjet da gaz praznog broda mora odgovarati maksimalnom doputenom gazu u veini postrojenja za popravak brodova diljem svijeta. Brzina broda i slijedom toga instalirana snaga su odreeni nizom faktora koji ukljuuju brzinu proizvodnje plina, udaljenost od trita, ekonominu brzinu broda i veliinu flote. Snaga koja je potrebna za pogon broda predstavlja uvjet za minimalnu veliinu brodske elektrane. Meutim, nakon poetnih napora oko dizajna sustava za skladitenje, postalo je oito da, u veini sluajeva, velika koliina energije je takoer potrebna za rukovanje teretom. Ovo je dovelo do stvaranja broda koji e u potpunosti raditi na elektrinu energiju umjesto sporog broda koji radi na dizel i ima odvojen sustav za generiranje elektrine struje. Odabran je raspored sa dva propelera,

dijelom zbog male promjene u gazu broda kada se usporedi prazan brod i brod pod punim teretom, te kako bi se osigurala dodatna sveukupna redundancija brodskog sustava. Izbor glavnog motora i vrste goriva je donesen nakon diskusije sa brodskim operaterima o dostupnosti brodskih inenjera koji su trenirani za rad sa plinskim turbinama umjesto rada sa tekim pogonskim dizel gorivom. Moe se razmotriti uporaba dva goriva (plin i teko pogonsko gorivo), ali zbog inherentnih sposobnosti CNG sustava skladitenja, nee doi do isparavanja plina. Stoga, kako bi se maksimizirala dostava plina, obino se odabiru glavni motori koji rade na teko pogonsko gorivo. Za projekte kod kojih su opskrba gorivom i dostupnost goriva od izuzetne vanosti, u tom sluaju bi se ozbiljno trebala razmotriti opcija sa dva goriva. Visok stupanj nadgledanja i automatizacije sustava skladitenja je inkorporiran u dizajn kako bi se minimizirala veliina posade. Biti e potrebna ograniena dodatna obuka za posadu kako bi se osigurao siguran rad sustava za utovar i istovar tereta. Veina navedenih sustava su produeci postojeih pomorskih sustava iako su moda poneto vei, kako to je sluaj sa sustavom za hlaenje tereta. 2.2(b) Status razvoja CNG teretnog broda ABS je dodijelio 'Odobrenje u principu' (Approval in Principle) EnerSea u za dizajn i operativne planove za generiki V-800 VOTRANS brod u travnju 2003 [1]. V-800 brodovi su teoretski dizajnirani da nose do 22.7E6scm (800mmscf) bogatog plina. Koncepti brodskog dizajna koji se naknadno razmatraju za nove specifine mogunosti vezane uz odreeni projekt su inkorporirali lekcije koje su nauene iz dizajna V-800 brodova kao i interakcije sa iskusnim timom recenzenata u ABS u. EnerSea je osigurao da je razvoj dizajna i tehnologije u skladu s statusom razvoja trenutanog komercijalnog projekta. Zapoete su predradnje za cijeli niz CNG projekata u 2004. godini. Najavljene projektne studije u ranoj fazi ukljuuju Unocal ovu Indonezija Filipini 'otvorenu sezonu', Oil Search Ltd ov Papua Nova Gvineja Novi Zeland posao, te Husky Energy ev White Rose razvoj nalazita plina. Uz razvoj odreenog broja povjerljivih istraivanja, EnerSea ovi projektni timovi vrijedno rade kako bi mogli dovesti jednu ili vie javno objavljenih prilika do statusa projekta unutar narednih 12-18 mjeseci. U meuvremenu, multimilijunski dolarski program vrednovanja tehnologije ulazi u finalnu fazu sa deklariranim obvezama o sudjelovanju i financiranju od strane klijenata i kljunih opskrbljivaa. Navedeni program vrednovanja ukljuuje i funkcionalni program testiranja sa Institutom za plinske tehnologije (Gas Technology Institute), kao i sveobuhvatni testni program napora i puknua pri niskim temperaturama. Dodatne studije sa specijalnim temama i analize nadopunjuju glavne tehnike ciljeve sa istraivanjima u vrstou pri pucanju/zamoru materijala i termodinamiku isputanja hladnog mlaza plina. Navedena strateka istraivanja se kombiniraju kako bi se mogle razrijeiti prepreke oko odluivanja sa kljunim klijentima te kako bi se na vrijeme razvili temelji za primjenu u skladu s ASME Code Case om. 2.3 Koncept sustava proizvodnje/skladitenja plina uz pomo shuttleova

Uz studije navedene gore koje su vezane za odreeni projekt u ranoj fazi, EnerSea se udruio sa Kerr-Mcgee Corporation om kako bi mogao provesti studiju isplativosti inovativnog sustava razvoja ultra dubokih nalazita plina. U rad na studiji je bio ukljuen velik multidisciplinarni tim iji je osmomjeseni rad bio sufinanciran od strane Istraivakog partnerstva kako bi se osigurala energija za Ameriku (Research Partnership to Secure Energy for America - RPSEA). Slika 5: Idejno rjeenje shuttla za proizvodnju/skladitenje plina (GPSS) Kako industrija nastavlja gurati granice ultra dubokih i udaljenih nalazita, EnerSea Transport LLC je odgovorio na izazov tako to je uzeo svoj VOTRANS CNG teretni brod i razvio ga u sve-ujednom plovilo za dubinsku proizvodnju i prijevoz plina pod imenom 'Shuttle za proizvodnju i skladitenje plina (Gas Production Storage Shuttle)'. Slika 6: Opi razmjetaj EnerSea ovog GPSS 6.23E6scm CNG teretnog broda Koncept koji je prikazan na slici 5 nudi energetskim kompanijama sposobnost da eliminiraju veinu infrastrukture koja je tradicionalno potrebna za razvijanje udaljenih nalazita plina, kao to su skupi ultra duboki cjevovodi i pripadajua postrojenja za proizvodnju. Dok agresivna infrastrukturna ekspanzija i US kabotani zahtjevi predstavljaju izazov za razvoj nalazita u Meksikom zaljevu, meunarodne studije i analize trokova su pokazale da se mogu postii utede od najmanje 20% u kapitalnim trokovima za podrku proizvodnim radnjama na nalazitu, skladitenje i prijevoz na dubinskom nalazitu plina preko irokog spektra primjena koritenjem GPSS koncepta. GPSS je analogan FPSO u koji se koristi u naftnoj industriji uz dodanu sposobnost da prijevozi teret plina do trita. Kombinira sve znaajke i prednosti VOTRANS CNG teretnog broda, ukljuujui i vlasnike tehnologije za skladitenje i rukovanje plinom, sa direktnom operativnom kontrolom i podrkom za podmorska nalazita plina i sustave prerade za proizvedenu tekuinu na brodu (Slika 6). Koncept shuttle plovila takoer slui i kao postrojenje za skladitenje plina i tekuina te se on, kada je napunjen do svog kapaciteta, odvaja od svoje plutae za proizvodnju/sidrita kako bi dostavio plin na trite. Uporaba para plutaa za potopljeni proizvodni toranj (Submerged Turret Production - STP) iz APL a i vie plovila koji rade u shuttle nainu rada omoguava neprekinutu proizvodnju na udaljenim nalazitima. Slika 7: Dijagram tijeka procesa (Process flow diagram PFD) za GPSS sustave utovara i proizvodnje plina (osim skladitenja). Tokom ranog ivotnog vijeka nalazita, energija rezervoara osigurava pogonsku snagu potrebnu da se gurnu tekuine siromanog plina kroz postrojenja za rukovanje plinom i zatim u brodski skladini prostor. Postrojenja koja su ukljuena u navedeni proces posjeduju svojstva koja im omoguuju da ubrizgaju i vrate metanol kako bi mogli podrati scenarij podmorske proizvodnje i izbjei probleme koji nastaju zbog formiranja hidrata (Slika 7). Kako se tlak smanjuje, GPSS je bio dizajniran na nain da dozvoli instalaciju modula za kompresiju kako bi se nastavilo pranjenje rezervoara i produio ekonomini ivotni vijek nalazita. Studija u svom zakljuku navodi da je novi GPSS sustav tehniki isplativ kao proizvodno i prijevozno rjeenje za razvoj udaljenih i dubokih nalazita plina. Ekonomske studije su pokazale da bi usluge proizvodnje i prijevoza za navedeni scenarij mogle biti pruene za komercijalno isplativu naknadu koja ukljuuje kompletnu uslugu tokom cijelog vremena trajanja dugotrajnog ugovora to se zasniva na brzini proizvodnje koja moe biti niska i do 2E6scm po danu.

3. Simulacija rada Kompjuterske simulacije prijevoza nafte se koriste godinama kako bi se mogao optimizirati kapacitet prijevoza, skladini prostor za teret i postrojenja na terminalu. BMT Fluid Mechanics Limited (BMT) je prvotno razvio SLOOP software 1995 godine [2]. Zatim je taj software bio znatno poboljan kako rezultat Udruenog industrijskog projekta (Joint Industry Project) kojeg je financiralo 9 glavnih naftnih kompanija [3]. Otada, SLOOP se koristio za cijeli niz nalazita u blizini obale i za projekte prijevoza (npr. [4, 5]). Ono to odvaja SLOOP simulacijski model od veine simulacija prijevoza je njegova sposobnost da modelira cjelokupna trgovina hidrokarbonatima 'od nalazita do trita'. Ovo prua cjelovitu sliku naina rada nalazita u blizini obale (sa operacijama buenja, podmorskim intervencijama, procesima odravanja, itd.) kako bi se ono mogle to cjelovitije integrirati sa izvozom proizvoda (shuttle tankerima, postrojenja za skladitenje, cjevovodi, itd.). Sve simulirane operacije mogu biti napravljene na nain da ovise o vremenu/meteorolokim uvjetima na oceanu, a navedeno moe biti osobite vanosti u situacijama gdje je nalazite locirano u morskom okoliu sa tekim uvjetima. Simulacije ovog tipa imaju posebnu ulogu u smislu da osiguravaju da je tehnologija prijevoza i utovara koja se koristi prikladna za meteoroloke uvjete na oceanu. Ulaganja u skupe sustave sa visokim performansama moraju biti opravdana sa dokazima da e ta ista sredstva biti vraena (dodatna dostava plina/nafte, i slijedom toga dodatni stvoreni prihodi). SLOOP prua potrebne dokaze, omoguava da se demonstrira isplativost te pomae da se pokrene optimizacija cjelokupnog nalazite/izvoz/trite sustava. Priobalno vrijeme nije jedini faktor koji moe utjecati na operacije. Performanse razliitih elemenata na kopnu koji su vezani za sustav opskrbe/dostave, kao to su hidrokarbonatni procesi na samom nalazitu ili na samom tritu (npr. LNG postrojenje za ukapljivanje) , mogu ovisiti o efektima vremena kao to su ambijentalna temperatura. SLOOP ima vrlo monu i jaku sposobnost da primi podatke o klimi i vremenu, te da iskoristi te iste podatke kako bi utjecao na operacije na realistian nain. U nekim sluajevima takoer e biti vano da se modelira utjecaj koji trite ima na proizvodnju i prijevoz hidrokarbonata. Plin se esto dostavlja kupcima koji imaju tegobne obaveze za prijenos energije. Takoer moe doi i do sezonskih varijacija na tritu. Nesposobnost da se radi na potrebnom nivou redovite dostave moe dovesti do financijskih penala, koji mogu imati znaajan utjecaj na ekonominost cijele operacije. Uslijed toga SLOOP posjeduje sposobnost da ukljui dostavne obveze koje su navedene u ugovoru, te da prati performanse nalazite/izvoz sustava kako bi se te obveze mogle ispuniti. 4. Istraivanje radne efikasnosti sustava Studije su bile razvijene za scenarije koji teoretski predstavljaju dvije vane regije za meunarodne CNG prilike. Odabrani sluajevi predstavljaju dva vrlo razliita sluaja za scenarije udaljenog nalazita plina; Sluaj-A: Nalazite u sjevernom Atlantiku sa tekim meteorolokim uvjetima u svom okoliu izvozi plin na istonu obalu US. Kljune znaajke ovog scenarija su:

- Lokacija nalazita: izloena lokacija u sjevernom Atlantiku - Proizvodnja: 5.67E6scm/danu (200mmscf/danu) - Skladini prostor za plin iz nalazita: nema - Tehnologija izvoza: 2 x plutae za potopljeni toranj za utovar - CNG teretni brodovi: 3 x 19.8E6scm (700mmscf) kapaciteta, brzina 18 vorova. - Lokacija luke za dostavu: sjeveroistona obala US (izloena lokacija terminala za istovar) - Duina rute: 1000 nautikih milja (nominalno potrebno vrijeme za prijevoz u jednom smjeru 55 h, ali sa nasuminim odgodama u trajanju od 33h zbog leda tokom tri mjeseca u godini) Sluaj-B. Relativno benigna dubinska lokacija u sjeveroistonim vodama Azije sa izvozom u Filipine. Kljune znaajke ovog scenarija su: - Lokacija nalazita: priobalne podruje na sjeveroistoku Azije - Proizvodnja: 5.67E6scm/danu (200mmscf/danu) - Skladini prostor za plin iz nalazita: teglenica sa 9.9E6scm (350mmscf) - Tehnologija izvoza: Utovar preko jedne od dvije strane pramca teglenice. - CNG teretni brodovi: 3 x 14.7E6scm (520mmscf) kapacitet, brzina 18 vorova - Lokacija luke za dostavu: Manila uvala - Duina rute: 1000 nautikih milja (nominalno potrebno vrijeme za prijevoz u jednom smjeru 55h) Predvieno je da ukupna prosjena proizvodna efikasnost za Sluaj-A iznosi 96% (plin dostavljen na odredinu luku/ nominalna proizvodnja plina na nalazitu). Ovo ukljuuje prekid zbog odlaska na suhi dok svakog teretnog broda u trajanju od 30 dana svakih 5 godina, i neke popriline tegobne odgode zbog efekata leda tokom 3 mjeseca sezone santi leda (osobito malih santa leda i ledenih brjegova). Tehnologija potopljenog tornja za utovar koja se pretpostavlja da se koristi za dinamiki pozicionirani (dynamically positioned DP) CNG shuttle je vana komponenta sustava. Simulacije su pretpostavile da e biti mogue da se shuttle spoji na plutau do Hs=5.5m, te da moe ostati spojen do Hs=10m. Ovo zvui ekstremno, ali se podrazumijeva da je slino operativnim limitima koji se trenutno postiu za operacije prijevoza nafte pomou shuttleova iz Heidrun polja u Sjevernom moru koristei slinu tehnologiju utovara. Koritenjem konvencionalnije tehnologije utovara preko pramca ukupna efikasnost sustava bi pala za otprilike 4% (smanjujui prihode od prodaje plina za oko $15M po godini pri trenutanim cijenama za US trite). Slika 8 prikazuje efekt variranja samo limita STL spajanja na ukupnu efikasnost sustava. Slika 8: Utjecaj limita spajanja na plutau zbog visine vala Sluaj-A. Lijevo: Efikasnost prijevoza (%), Dolje: Limit spajanja na terminal za utovar Hs (m) Linija: Zadani limit spajanja (Hs=5.5m) Slika 9 ilustrira opseg bilo koje koliine rezervnog kapaciteta u Sluaju-A. Vidljivo je da efikasnost sustava padne vrlo brzo ako se proizvodnja povea iznad 5.67E6scm/danu (200mmscf/danu), demonstrirajui da su tri 19.8E6scm (700mmscf) CNG teretna broda i vie nego dovoljna za taj nivo proizvodnje. Slika 9: Efekt proizvodnje na nalazitu na efikasnost Sluaj-A. Lijevo: Efikasnost prijevoza (%), Dolje: Brzina proizvodnje (mmscf/danu) Slika 10: Glavne komponente izgubljene/odgoene proizvodnje plina Sluaj-A. Odgode zbog leda

Suhi dok Ogranienja zbog vremena na terminalu za utovar Ogranienja zbog vremena na terminalu za istovar Slika 11: Opi razmjetaj CNG teretnog broda koji je prikladan za benigni okoli Sluaja-B. Slika 10 prikazuje glavne elemente koji sainjavaju do 4% izgubljene efikasnosti transporta za Sluaj-A. Vidljivo je da je visoka efikasnost STL tehnologije vrlo efektivna kada je u pitanju ograniavanje odgoda zbog vremena na minimum, te je samo 0.68% i 0.17% izgubljeno zbog utovara i istovara na terminal. Preostale komponente koje se odnose na prekide su odlazak brodova na suhi dok i odgode zbog prelaska u ledenim uvjetima. Sluaj-B ima istu brzinu proizvodnje, te nominalno istu udaljenost za dostavu, ali zbog prisutnosti skladinog prostora na samom nalazitu plina, te zbog daleko benignijeg okolia na nalazitu i dostave unutar Manila uvale, prosjena proizvodna efikasnost iznosi preko 98% te se postie pomou tri manja CNG teretna broda (Slika 11). Ovaj sluaj ukljuuje iste prekide zbog suhog doka kao i Sluaj-A, dok su prekidi rada zbog tajfuna takoer ukljueni u proraune. Tehnologija za utovar/istovar koja se koristi u Sluaju-B je daleko manje vana za taj scenarij kao to se moe vidjeti na Slici 12. Iako je kombinacija DP CNG teretnih brodova i utovara preko pramca sa bare vjerojatno sposobna za spajanje do oko Hs=4.5m, vidljivo je da operativni limiti do 1.5m imaju mali ili nikakava efekt na ukupnu efikasnost. Slika 12: Efekt limita spajanja prilikom istovara na efikasnost Sluaj-B. Lijevo: Efikasnost prijevoza (%), Dolje: Limit spajanja na terminal za istovar Hs (m) Takoer je vidljivo na Slici 13 da vjerojatno nije potrebno imati puno 9.9E6scm (350mmscf) skladite za plin na samom nalazitu uz 3 x 14.7E6scm (520mmscf) CNG teretna broda. Ekonomska analiza kapitalnog troka i prihoda bare bi trebala biti izvrena kako bi se odredio optimalni kapacitet skladinog prostora, ali ovdje se predlae da bi kapacitet oko 5.7E6scm (200mmscf) mogao biti dovojan. Oba sluaja demonstriraju odlinu operativnu efikasnost. Tokom godina kada brodovi nisu na suhom doku, prijevozna efikasnost u Sluajevima A i B iznosi 97.2% i 99.7%, to im ide u prilog kada se ove brojke usporede sa brojkama za cjevovodne operacije. Daljnje simulacije pomou SLOOP a bi vjerojatne identificirale koja se operativna usavravanja i daljnja poboljanja performansi mogu izvesti. Slika 13: Varirajui skladini prostor na nalazitu Sluaj-B. Lijevo: Prijevozna efikasnost (%), Dolje: Skladini prostor na nalazitu (mmscf) 5. Zakljuci Pomorski prijevoz CNG a velikih razmjera je sada neizbjean to su potvrdile i najave cijelog niza inenjerskih projektnih inicijativa koje su jo uvijek u ranim stadijima. Ovaj dokument je

dokumentirao napretke na mnogim poljima tehnologiji, regulaciji (standardizacija), i projektnim prilikama to e omoguiti da se nova industrija realizira tokom ovog desetljea. Inovativne znaajke i koncepti (npr. GPSS scenarij), kao i opisani napredak, demonstriraju kako prednosti EnerSea ove vlasnike, volumno optimizirane tehnologije za prijevoz CNG a i prihvaanje modela usluge prijevoza koji se nudi mogu pomoi EnerSea u da uspostavi vodeu poziciju u ovom dobu promjena za pomorsku industriju. Studije koje su koristile analize osjetljivosti sa SLOOP uzrok-posljedica simulacijskim paketom jasno pokazuju da se visoko pouzdane operacije sa flotama mogu uspostaviti (sa dostupnou/regularnou koja e konkurirati cjevovodnim operacijama) ak i u surovom okoliu atlantskog priobalja Kanade. Visoka vjerojatnost da e pomorske administracije odobriti CNG prijevoz, i sposobnost CNG flota da realiziraju visoku efikasnost pri prijevozu tokom svog rada, moraju biti prepoznati kako industrija bude ulazila u kritinu fazu prihvaanja i projektnog/financijskog obvezivanja. 6. Priznanja Autori su zahvalni Centru za pomorski CNG (Centre for Marine CNG), EnerSea Transport LLC u, BMT Fluid Mechanics Limited u te Alanu C. McClure, Inc. u, to su dozvolili da se ovaj dokument objavi. Ovaj dokument odraava samo miljenje svojih autora i ne podrazumijeva bilo kakvu potporu od strane kompanija kojima smo zahvalni za objavljivanje ovog dokumenta.