La próxima ola de eficiencia en los proyectos de GNL

La solución modular de GNL de Baker Hughes, llamada NMBL.

Baker Hughes está posicionando el diseño modular de GNL, la electrificación y las herramientas de rendimiento basadas en IA como pilares centrales en la próxima fase del desarrollo de proyectos de licuefacción, a medida que los operadores se esfuerzan por mejorar la eficiencia, reducir las emisiones y disminuir los costos del ciclo de vida tanto en plantas nuevas como existentes.

En una entrevista con COMPRESSORtech2 , Andrea Intieri, gerente de la plataforma de GNL de Baker Hughes, afirmó que la compañía considera el gas natural y el GNL como fuentes de energía fundamentales a largo plazo y está adaptando su cartera tecnológica para ofrecer configuraciones de plantas más flexibles, con menores emisiones y una comercialización más rápida. La entrevista tuvo lugar durante la reunión anual de Baker Hughes en Florencia, Italia.

Andrea Intieri

“Actualmente vivimos en la era del gas”, afirmó Intieri. “Vemos oportunidades reales para mejorar la eficiencia, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y disminuir los costos. Esto se puede lograr tanto en proyectos nuevos como en proyectos ya existentes”.

Un cambio clave en marcha es el creciente uso de trenes de GNL modulares de tamaño mediano en lugar de los grandes trenes construidos in situ que superan los 5 MTPA por tren. Intieri afirmó que los desarrolladores están dividiendo cada vez más la capacidad equivalente en varios trenes más pequeños, generalmente de entre 0,8 y 2 MTPA cada uno, para reducir el riesgo y acortar los plazos de entrega.

Baker Hughes ha desarrollado una solución modular de GNL denominada NMBL, diseñada en torno a bloques de licuefacción de tamaño medio, estandarizados y repetibles. Cada NMBL integra un módulo para el equipo central del proceso, con la caja fría, el depósito de compensación y los sistemas de tren de compresión configurados externamente para permitir flexibilidad en la selección de motores y el escalado de capacidad.

En lugar de construir módulos grandes y personalizados para cada proyecto, Intieri afirmó que el nuevo enfoque hace hincapié en las "familias" de módulos estandarizados que se pueden replicar y ampliar.

“El objetivo del juego es contar con trenes más pequeños, prediseñados, estandarizados, repetibles y escalables”, afirmó. “De esta manera, estamos llevando la estandarización al siguiente nivel en la industria”.

Según explicó, los diseños modulares permiten la fabricación en entornos controlados, lo que mejora la seguridad y la calidad al tiempo que reduce la exposición de los trabajadores al trabajo de campo, un factor importante a lo largo de la costa del Golfo de Estados Unidos, donde la disponibilidad y el coste de la mano de obra siguen siendo motivo de preocupación constante.

Numerosos proyectos globales están adoptando ahora conceptos de trenes modulares o de tamaño mediano, señaló, lo que demuestra que este enfoque ha pasado de la teoría a la ejecución comercial.

La electrificación es otra tendencia tecnológica importante, y cada vez más desarrolladores de GNL están evaluando la compresión mediante motores eléctricos en lugar de los sistemas mecánicos tradicionales de turbinas de gas. Intieri afirmó que la electrificación puede mejorar la eficiencia general de la planta y reducir significativamente las emisiones in situ, dependiendo de la fuente de energía.

“Creemos que la electrificación seguirá siendo uno de los pilares fundamentales de la industria del GNL”, afirmó.

Señaló proyectos en Canadá que utilizan energía hidroeléctrica y desarrollos en Oriente Medio que emplean redes de energía nuclear como ejemplos donde los trenes de GNL de propulsión eléctrica pueden reducir significativamente la intensidad de carbono. La electrificación también influyó en la adquisición por parte de Baker Hughes, en los últimos años, de capacidades de motores y generadores eléctricos con BRUSH Power Generation, lo que permitió una mayor integración entre los equipos rotativos y los sistemas eléctricos.

Según Intieri, al combinar compresores de fabricación propia con motores y generadores eléctricos, la empresa puede optimizar toda la línea de ejes y abordar los riesgos de interacción electromecánica en una fase más temprana del diseño mediante estudios y pruebas integradas.

En lo que respecta a la turbomaquinaria, Intieri afirmó que las mejoras en la eficiencia provienen tanto de las actualizaciones tecnológicas del compresor como del motor.

Según indicó, los nuevos diseños de etapas de compresor e impulsores ofrecen eficiencias superiores al 87%, mientras que las turbinas de gas aeroderivadas aumentan la eficiencia del accionamiento mecánico en comparación con las unidades de servicio pesado. Citó la turbina de la clase LM9000, con una eficiencia superior al 44% según las normas ISO, como ejemplo de la adopción de tecnología de accionamiento mecánico de mayor eficiencia para la compresión de GNL.

Según explicó, una mayor eficiencia del motor y del compresor se traduce directamente en un menor consumo de combustible y una reducción de las emisiones por tonelada de GNL producida.

Si bien los proyectos de GNL de nueva construcción pueden incorporar mejoras en la eficiencia y la reducción de emisiones en la fase de diseño, Intieri afirmó que las plantas existentes en terrenos contaminados también ofrecen importantes oportunidades de modernización.

Una solución consiste en la reestructuración de los compresores, donde los operadores reemplazan los conjuntos de compresores con componentes aerodinámicos de nueva generación, manteniendo la carcasa existente. Esto puede generar mejoras de eficiencia en múltiples puntos sin modificar la superficie de la planta.

Los sistemas digitales también desempeñan un papel cada vez más importante en la optimización de instalaciones existentes. Baker Hughes implementa plataformas digitales integrales, centradas en los equipos rotativos, que recopilan datos operativos, supervisan el estado de los equipos y recomiendan acciones de mantenimiento y mejora del rendimiento.

“En un terreno industrial abandonado, se trabaja con algo que ya existe y que ha estado funcionando durante muchos años”, dijo Intieri. “Se puede mejorar la eficiencia con actualizaciones y se pueden aprovechar muchas oportunidades mediante la digitalización”.

Intieri describió la digitalización y el análisis basado en IA como una frontera importante para las operaciones de GNL, particularmente en la estrategia de mantenimiento y la optimización de la producción.

Los módulos de GNL nativos digitales y los paquetes de turbomaquinaria conectados permiten monitorizar continuamente el estado de los activos, lo que posibilita a los operadores pasar de un mantenimiento basado en el tiempo a estrategias basadas en la condición. Gracias a la transmisión continua de datos y a los modelos predictivos, el mantenimiento puede adelantarse o aplazarse en función del estado real del equipo, en lugar de seguir intervalos fijos.

Más allá del mantenimiento, se están utilizando herramientas basadas en inteligencia artificial para optimizar el rendimiento de la planta frente a condiciones cambiantes como la composición del gas de alimentación, la temperatura ambiente y las presiones de funcionamiento.

Dado que los trenes de GNL rara vez operan exactamente en su punto de diseño, Intieri afirmó que los modelos de IA y las redes neuronales pueden recomendar ajustes operativos, como cambios en la composición del refrigerante mixto, para mantener el rendimiento más cerca del óptimo en diversas condiciones.

“El objetivo es eliminar los eventos imprevistos y optimizar el rendimiento en todo momento”, afirmó. “La optimización de la producción es probablemente la frontera más fascinante”.

La profundidad de los datos obtenidos mediante la monitorización remota a largo plazo de miles de activos rotativos también refuerza el entrenamiento de los modelos y la precisión del diagnóstico, añadió.

De cara al futuro, Intieri afirmó que Baker Hughes sigue invirtiendo fuertemente en investigación y desarrollo en las áreas de GNL, tecnología digital y tecnologías bajas en carbono. Prevé que los avances en optimización mediante inteligencia artificial, sistemas de captura de carbono, hidrógeno y otros combustibles bajos en carbono influirán en el diseño y la operación de las plantas de GNL durante los próximos años.

«La digitalización brindará muchas oportunidades», afirmó. «Las soluciones de tecnología limpia y las nuevas soluciones energéticas —captura de carbono, hidrógeno— representan otra frontera importante. Esperamos incorporar estas tecnologías al GNL para dar el siguiente paso en la descarbonización».

Añadió que los recientes proyectos de GNL que adoptan turbinas aeroderivadas de alta eficiencia y trenes modulares de tamaño medio indican dónde se concentrará gran parte de la innovación a corto plazo.