Überblick, Trends und Herausforderungen der Automatisierung in der Offshore-Technik - Impulsvortrag - 28.11.2018 Dr.-Ing. Sven Hoog Head of Innovation IMPaC Offshore Engineering Sven.Hoog@impac.de 20354 Hamburg www.impac.de
Motivation - Digitalisierung als Enabler (z.b. im Sinne Sicherheit, Verfügbarkeit und Kosteneffizienz) Maritime Forschungsstrategie 2025, BMWi 4
Motivation Klassische Offshore Öl- und Gas-Technik Erprobte (Plattform-) Techniken in der Offshore Öl-/Gas-Industrie 5 Motivation Vision - nicht nur bei führenden Öl- und Gaskonzernen wie equinor (ex Statoil) Riser, Moorings Oil export Sea water Injection template with pumping Oil storage Oil pump Gas export Produced water Injection template Gas compression Gas, oil, produced water separation Power distribution and Control Systems Manifold Produced water Injection pump ROV / AUV Intervention (Robotics) Production template Production template Flowlines, Pipelines, Umbilicals, Connectors 6
Motivation Zukunft der Offshore Wind-Technik Offshore Windturbinen mit schwimmenden Fundamenten 7 Herausforderungen Unterwassertechnik: Technologische Aufgaben, Ziele, Techniken " Aufgaben: Suchen, erkennen, verfolgen, profilieren, beproben, dokumentieren, assistieren " Ziele: " Feststellung des Status Quo (Technik/Umwelt) von Umwelt/Anlagen " Planung/Überwachung von Eingriffen, Folgenabschätzung " Planung/Überwachung der Produktion " Planung/Überwachung von Notfallmaßnahmen " Techniken: " Kommunikation: akustisch, optisch, vernetzt, sicher, in Echtzeit? " Zustandserfassung: Video, Laser, Sonar Datennutzbarkeit? " Messgeräte/Probenehmer : z.b. Flowmeter, Greifer, Corer, Fallen, Rosetten, Drifter, Gleiter, CTD-Sonden, chem. Analysen 8
Herausforderungen Unterwassertechnik: Okonomische Aufgaben, Ziele, Techniken " Aufgaben: Installation, Betrieb, Wartung, Notfälle, Austausch, Rückbau " Ziele: " Reduzierung der Schiffseinsatzzeiten /Erhöhung der Sicherheit große Kostenfaktoren " Optimierung der Effizienz zu erzielen durch " Optimale Einsatzplanung zu erzielen durch " condition monitoring, " digitale Zwillinge, " optimierte UW-Navigation, UW-Dokumentation, UW-Kommunikation (alternativ: Autonomie) " Techniken: " Zunehmender Einsatz von AR, VR, digitalem Zwilling, KI, AUV+Robotik 9 Stand der Technik Einsatzfahrzeuge Forschungsschiff Pipelineverleger Bohrschiff Kabelleger Konstruktionsschiff Offshore Supply Vessel 10
Stand der Technik Öl- und Gasgewinnung Seeboden-Topographie UW-Xtree Reservoir-Modellierung Manifold mit Saugverankerung AUV mit LARS Inspektion durch einen ROV 11 Stand der Technik Kabel und Pipelines ROV (UW-Bagger, Nexans) Survey einer Pipeline UW-Produktionsanlage Gasleck an Pipeline ROV (Trencher, Perry Slingsby ) Stecker (GISMA) und Kabel (NSW) 12
Stand der Technik Kampfmittelbeseitigung / Schutz von Umwelt und Technik UXO (Unexploded Ordnances) Kabeleinbringung mit dem Pflug Abdeckung mit Betonmatten Multibeam Erkundung vor/nach Legung 13 Stand der Technik Marine Rohstoffgewinnung Probenahmetechnik (Seatools) Tiefwasser-Hardware (SMD) Lizenzgebiete im Pazifik (BGR) Förderkonzepte (de Beers) Greifereinsatz Tiefwasser-Hardware (CTC) 14
Stand der Technik Erdsystembeobachtung ROV zur Seebodenuntersuchung Seebodenkartierung Raue Offshore-Einsätze Sub-bottom Profilierung 15
Marktaussichten * Entliehen aus: Rauschenbach, Fraunhofer IOSB, Impulsvortrag, BMWi, 02.11.2018 *Compound Annual Growth Rate 17 Beispiel: Öl- und Gasindustrie Subsea Production Giant Main Modules Subsea compression train (Statoil, Asgard development) Asgard Subsea Gas compression Project world s first 2x 10MW gas compressors installed in 300mwd. Powered by FPSO 75m x 45m x 20m, 4800t 21MMcm/d Gas capacity adds 306 MMBoe to total output 2.34 Billion USD 18
Beispiel: Optimierung von UW-Einsätzen (Installation, Betrieb, Wartung, Notfall, Rückbau) Vision Augmented Reality, Virtual Reality und KI zur Effizienzsteigerung von UW-Einsätzen https://abyssal.eu/ 20
Vision Visuelle und akustische Überwachung wichtiger Anlagenteile Beispiel: Kontinuierliches Monitoring von UW-Installationen www.naxys.com/ 21
Zusammenfassung Automatisierung in der UW-Technik: Herausforderungen (1) " Informationen werden auch aus schwer zugänglichen UW-Gebieten (Tiefsee, unter Eis) für unterschiedlichste Zwecke benötigt " Monitoring-Systeme: Eignung auch für große Seegebiete unter z.t. rauen Seebedingungen und bis in die Tiefsee " Qualität: Ohne geeignete Geo-Referenzierung lassen sich Daten (unterschiedlicher Kampagnen) nicht zuordnen/vergleichen " Standardisierung: Lösung von Schnittstellenproblemen und Sicherstellung international vergleichbarer Ergebnisse " Kampagnen: Systematisch und mit voll integriertem Datenmanagement (Datenerfassung, -übertragung, -speicherung, -auswertung) 24
Zusammenfassung Automatisierung in der UW-Technik: Herausforderungen (2) " Datenmanagement: Prozessabhängig kontinuierlich (in Echtzeit ) oder deterministisch, Kommunikation via Kabel oder durch den Wasserkörper " Sicherheit: Sicherheit im Datenmanagement, Sicherheit im Nahbereich von UW-Strukturen " Effizienz: Kosten proportional zu Schiffstagesraten sehr hoch bei langen Reisen bzw. großen Entfernungen zur Küste bzw. bei Nichteinsetzbarkeit (downtimes) der UW-Technik " Autonomie im Einsatz: Unterstützung durch AR, VR, KI 25