Chiavi per la scelta di una fonte di alimentazione

Per soddisfare le richieste di energia nonostante i ritardi, le aziende midstream hanno diverse opzioni

Con il continuo aumento della domanda di energia, la necessità di fonti di energia affidabili, soprattutto nelle regioni remote o con infrastrutture limitate, diventa sempre più critica. Il settore energetico midstream si trova spesso ad affrontare lacune nella disponibilità di energia elettrica a causa dei lunghi tempi di allacciamento alle utenze. Come ha osservato Ryan Rudnitzki, Senior Vice President of Sales di RPower, le opzioni per colmare queste lacune nel fabbisogno energetico dipendono fortemente dalle specificità della situazione.

Sebbene il datore di lavoro di Rudnitzki, RPower con sede in Texas, offra una serie di servizi tra cui progettazione, costruzione, proprietà, gestione e manutenzione di sistemi di generazione di energia, ha affermato che ogni applicazione è diversa.

"Non esiste una soluzione unica per tutti. L'opzione migliore per soddisfare il proprio fabbisogno energetico dipende davvero dalle circostanze individuali", ha affermato Rudnitzki durante una presentazione alla Gas Machinery Conference (GMC) 2024 di Houston. La presentazione di Rudnitzki, "Waiting on Wires: come l'elettrificazione del nostro settore sta influenzando i progetti e quali opzioni esistono per soddisfare la domanda desiderata", ha esaminato le opzioni e le sfide dell'elettrificazione delle attività nel settore del gas naturale .

Tendenze attuali nella produzione di energia

Rudnitzki ha sottolineato che l'attuale panorama energetico ha visto una stagnazione della crescita della domanda negli ultimi due decenni, trainata in parte dall'efficienza nell'uso dell'energia, nonostante l'aumento dei consumi elettronici e digitali. Tuttavia, nuovi fattori, tra cui l'elettrificazione delle industrie e l'ascesa dei data center, stanno spingendo la domanda verso l'alto. "Con il movimento "elettrificare tutto" e la crescita dei data center, si prevede un aumento significativo della domanda ", ha affermato.

Uno dei principali fattori che contribuiscono a questo aumento della domanda è la rapida crescita dell'intelligenza artificiale (IA) e del cloud computing, che si basano in larga misura sui data center. Secondo Rudnitzki, previsioni più estreme suggeriscono che la domanda di energia potrebbe teoricamente raddoppiare nei prossimi cinque anni, sebbene sfide come i limiti di capacità della rete e i guadagni di efficienza probabilmente impediranno un aumento così rapido.

Allo stesso tempo, il mix energetico sta cambiando. "Nella prima metà dell'anno, il 70% della nuova generazione di energia è derivato da eolico e solare", ha sottolineato, parallelamente alla crescita dell'accumulo di energia tramite batterie . Ciononostante, l'intermittenza delle fonti rinnovabili e la necessità di energia distribuibile hanno evidenziato la continua importanza del gas naturale. Rudnitzki ha osservato che il gas naturale rimane una componente cruciale del mix energetico, in particolare in Texas, dove incentivi significativi spingono a una maggiore produzione di gas naturale per rafforzare la rete.

Sfide nell'approvvigionamento energetico: uno studio di caso del Texas

Una sfida significativa per la disponibilità di energia elettrica è lo squilibrio tra la domanda e la velocità con cui le aziende di servizi pubblici possono fornire nuovi allacciamenti. Rudnitzki ha presentato uno scenario ipotetico in cui un'azienda di midstream necessita di energia per un nuovo impianto di trasformazione, ma deve attendere diversi anni per ottenere gli allacciamenti.

Come ha affermato Rudnitzki, "Un'azienda di midstream potrebbe richiedere energia alla società di servizi pubblici, ma quest'ultima potrebbe non essere in grado di fornirla prima del 2030, con un conseguente ritardo di diversi anni prima che l'impianto possa essere operativo". Questo divario, che inizialmente potrebbe causare un ulteriore ritardo di 18 mesi rispetto a un programma di progetto previsto di 18 mesi, spesso si estende molto più a lungo a causa di problemi sistemici e dell'aumento della domanda di energia, in particolare in aree come il Texas.

In questi casi, le aziende midstream devono prendere in considerazione soluzioni energetiche alternative , poiché le utility tradizionali non riescono a rispettare i tempi richiesti. L'esperienza di Rudnitzki con queste aziende evidenzia la crescente preoccupazione: "Non si tratta solo di avere bisogno di energia, ma anche di evitare di inviare al produttore una bolletta elettrica mensile più alta rispetto alla concorrenza", ha affermato.

Opzioni di alimentazione per colmare il divario

Per soddisfare la domanda di energia nonostante i ritardi, le aziende midstream hanno diverse opzioni, che Rudnitzki ha classificato in tre approcci di base:

Apparecchiature azionate da motore: l'utilizzo di apparecchiature di compressione azionate da motore a gas naturale è una soluzione comune quando le aziende hanno un accesso limitato o ritardato all'elettricità. Questo approccio è particolarmente interessante quando il gas naturale è facilmente disponibile in loco. Rudnitzki ha affermato che "se è già necessario alimentare l'impianto, a volte è più conveniente elettrificarlo completamente, consumando 30 MW anziché solo 15 MW. Tuttavia, se la sottostazione locale può supportare solo 15 MW di potenza, è possibile optare per compressori azionati da motore per evitare la necessità di ulteriore generazione di energia in loco".

Noleggio di apparecchiature per la produzione di energia: il noleggio di energia è una soluzione efficace per colmare il divario di potenza per periodi più brevi. Rudnitzki l'ha descritta come un'opzione adatta alle esigenze energetiche temporanee: "Il noleggio di apparecchiature per la produzione di energia è ideale quando si necessita di una soluzione rapida a breve termine".

Microreti: con l'aumentare della durata del gap di potenza, le microreti diventano una soluzione economicamente più sostenibile. "L'aspetto economico delle microreti ha più senso quando si cerca di colmare gap di potenza di tre, quattro o più anni", ha osservato Rudnitzki. Le microreti sono in genere un'installazione chiavi in mano a lungo termine, che integra impianti di generazione di energia, quadri elettrici e (se necessario) trasformatori.

Microreti: una soluzione a lungo termine

Le microreti sono sempre più considerate una soluzione affidabile per colmare le lacune di fornitura di energia nei settori ad alta intensità energetica, in particolare in quelli che richiedono un'alimentazione costante e affidabile. Sebbene il costo iniziale di realizzazione di una microrete possa sembrare elevato rispetto al noleggio o all'utilizzo di apparecchiature a motore, i benefici a lungo termine possono superare tali costi in situazioni in cui colmare una lacuna di fornitura di energia potrebbe richiedere anni.

"L'aspetto economico delle microreti inizia ad avere più senso se si considerano i tre-cinque anni di fabbisogno energetico temporaneo", ha affermato Rudnitzki. Ha sottolineato che l'integrazione di fonti di energia rinnovabile , accumulo di batterie e generazione di energia locale fornisce un ulteriore livello di sicurezza, riducendo la dipendenza dalle utenze tradizionali e mitigando i rischi associati alla volatilità dell'energia.

Sfide nella disponibilità e nella programmazione dell'energia

Un problema chiave che le aziende devono affrontare è l'impossibilità di accedere all'energia elettrica in tempo, spesso a causa dei lunghi tempi di attesa delle aziende di servizi pubblici per esaminare e approvare le richieste. Come ha affermato Rudnitzki, "Non è tanto che non ci sia necessariamente energia elettrica; certamente ci sono spesso carenze di energia. Ma può anche succedere che ci sia una coda così lunga prima che queste aziende di servizi pubblici esaminino la richiesta, che si potrebbe aspettare un anno prima che qualcosa venga esaminato dal momento in cui la si invia, quindi anche se c'è energia disponibile, si aspetta un po' di tempo per una risposta".

Una volta esaminata una richiesta di interconnessione, le aziende di servizi pubblici spesso si trovano a dover installare apparecchiature specifiche per garantire una distribuzione sicura e stabile dell'energia. Queste apparecchiature possono includere trasformatori, interruttori, riarmo e sezionatori, ognuno dei quali può avere tempi di consegna significativi a causa di problemi nella catena di approvvigionamento, con alcune aziende di servizi pubblici che faticano a installare tutto nei tempi previsti a causa delle limitazioni di manodopera.

Di fronte a tali ritardi, le aziende devono spesso riconsiderare le proprie aspettative. "Le persone si aspettavano tempi di interconnessione specifici in base all'esperienza passata, e stanno imparando che non è più possibile semplicemente collegare il cavo alla presa a muro e aspettarsi che ci sia corrente", ha affermato Rudnitzki. Di conseguenza, le aziende devono esplorare soluzioni energetiche alternative per colmare le lacune fino al completamento della connessione alla rete.

Compressione azionata dal motore per ridurre la domanda di elettricità

Una potenziale soluzione per le aziende che necessitano di energia immediata è l'utilizzo di compressori azionati da motore . Rudnitzki ha sottolineato che il ruolo dei motori per la compressione in ingresso e/o dei residui potrebbe ridurre la domanda di energia elettrica da rete. Questo approccio potrebbe essere particolarmente vantaggioso nelle regioni in cui l'infrastruttura di rete non è affidabile.

Un ulteriore vantaggio delle soluzioni a motore, in particolare per le aziende del gas, è che spesso sono completamente coperte. Come sottolinea Rudnitzki, "Il gas utilizzato per alimentare le apparecchiature di compressione viene semplicemente restituito al produttore. E se il produttore paga molto per il consumo di gas nel vostro impianto, riceve anche molti soldi dal mercato per il suo gas, quindi non gliene importa poi molto".

Tuttavia, nonostante la sua efficacia, l'approccio a gas presenta dei compromessi. Sebbene i motori a gas possano essere efficienti, spesso presentano emissioni più elevate rispetto alle alternative elettriche . Questo è particolarmente importante nel contesto della riduzione delle emissioni e degli obiettivi di sostenibilità . "I motori a gas sono puliti, ma la rete, soprattutto in Texas, è più pulita in termini di anidride carbonica equivalente (CO2e)", ha affermato Rudnitzki. Le aziende che si concentrano sulla riduzione delle emissioni potrebbero trovarsi in contrasto con i propri obiettivi se si affidano eccessivamente ai motori a gas .

Un gruppo elettrogeno di riserva installato presso Kristen Distribution a Byron, Texas.

Inoltre, i motori a gas richiedono una manutenzione più elevata e una minore disponibilità se non vengono sottoposti a manutenzione adeguata. "I motori sono molto sollecitati e hanno più parti in movimento rispetto a un motore elettrico , quindi è necessario uno sforzo maggiore per mantenerli disponibili", ha affermato Rudnitzki.

Generazione di energia a noleggio: una soluzione energetica a breve termine

Un'altra valida opzione per garantire l'energia è la generazione a noleggio, che viene in genere utilizzata per esigenze a breve termine. Rudnitzki descrive una soluzione come "slick" che si presenta sotto forma di rimorchi contenenti turbine. Per aree più piccole, come quelle nella regione di Marcellus Shale , i generatori a noleggio basati su turbine possono essere un'opzione molto efficace. "Questa è un'ottima soluzione", afferma, "se si parla di clienti, ad esempio, nella regione di Marcellus, dove non hanno molto spazio a disposizione, figuriamoci per la generazione in loco".

Tuttavia, le turbine a noleggio presentano alcuni svantaggi. Queste unità sono soggette a degrado delle prestazioni ad altitudini più elevate e/o a temperature estreme. Rudnitzki cita una perdita del 25% della potenza disponibile quando le turbine vengono installate ad altitudini e temperature più elevate. Un'ulteriore considerazione da tenere a mente è che "più grandi sono le turbine, migliore è in genere la loro efficienza", ma se si perde un'unità per qualsiasi motivo, si perde molta capacità in una volta sola. Inoltre, se il carico del sito varia, potrebbero esserci momenti in cui la turbina non viene caricata in modo vicino alle sue condizioni di progetto, il che può influire sugli intervalli di manutenzione e sul consumo di carburante.

Un'alternativa alle turbine sono i generatori basati su motori alternativi , che possono contribuire a risolvere i problemi sopra menzionati, a seconda del loro design. Tuttavia, i costi di noleggio dei motori tendono a essere più elevati, comportano requisiti operativi e di manutenzione (O&M) più intensi e spesso richiedono più spazio per una determinata esigenza energetica.

Soluzioni per microreti: un approccio sostenibile a lungo termine

Il concetto di microreti rappresenta una soluzione innovativa alle sfide energetiche, offrendo un'infrastruttura energetica più permanente e sostenibile. Le microreti possono essere progettate per fornire energia di riserva non solo al cliente, ma in molti casi anche alla rete più ampia. Rudnitzki ha affermato: "L'idea è fondamentalmente questa: tu ci dai il gas e noi ti diamo l'energia alla tensione che desideri. Tracciamo una linea intorno al nostro piccolo appezzamento di terreno, il gas entra e l'energia esce ".

Le microreti sono particolarmente vantaggiose nei mercati deregolamentati come ERCOT, dove le aziende possono tutelarsi dai prezzi dell'energia elettrica ed evitare il rischio di picchi di prezzo elevati una volta completata l'interconnessione alla rete. Monitorando i prezzi in tempo reale, le aziende possono attivare la propria microrete quando i prezzi del mercato elettrico sono elevati, controllando così i costi energetici complessivi e mitigando l'esposizione alla volatilità del mercato.

Tuttavia, l'implementazione di una microrete non è priva di sfide. Richiede un notevole investimento iniziale di capitale, in genere compreso tra 1.000 e 2.000 dollari per kilowatt per l'installazione, rendendola spesso un'opzione meno attraente per esigenze a breve termine. Inoltre, la gestione e la manutenzione delle microreti richiedono competenze specialistiche, che potrebbero non essere facilmente reperibili nelle aziende focalizzate sulle proprie attività principali.

Queste problematiche possono essere affrontate collaborando con un'azienda che costruirà e affitterà un impianto chiavi in mano di proprietà, gestione e manutenzione di una terza parte (come RPower). Nel caso d'uso di RPower, il permesso ambientale appartiene al proprietario della microrete, il che spesso evita l'aggregazione con il permesso di proprietà del cliente che consuma l'energia.

Un altro vantaggio chiave di una microrete è l'opportunità di generare ricavi attraverso servizi di distribuzione economica e di risposta alle emergenze (ERS). Ad esempio, quando i prezzi dell'energia elettrica aumentano, le aziende possono generare energia in loco e rivenderla alla rete. Analogamente, in mercati come ERCOT, la partecipazione a programmi come il Four Coincident Peak (4CP) consente alle aziende di compensare i costi di domanda riducendo i consumi durante i periodi di picco. Poiché RPower è un fornitore di energia elettrica al dettaglio e un'entità di programmazione qualificata di Livello 4 in ERCOT, con decenni di esperienza nella gestione dell'energia e nelle apparecchiature di generazione di energia , l'azienda è ben posizionata per ottimizzare il valore e la disponibilità degli asset di generazione, ha affermato Rudnitski.

Conclusione

Con la continua crescita della domanda di energia e le difficoltà delle infrastrutture di rete a tenere il passo, le aziende petrolifere e del gas sono alla ricerca di soluzioni energetiche alternative. Mentre i compressori a motore e le unità di generazione a noleggio offrono soluzioni a breve termine, le microreti possono offrire una soluzione sostenibile e a lungo termine per l'affidabilità energetica e la gestione dei costi. Nonostante le sfide associate ai costi iniziali, alla gestione e alla manutenzione, le microreti offrono alle aziende l'opportunità non solo di assicurarsi un'energia affidabile, ma anche di generare fatturato e ridurre l'esposizione alla volatilità dei prezzi di mercato.

Come afferma Rudnitzki, "Non stai semplicemente buttando via i tuoi soldi in affitti perché stai guadagnando soldi nel processo". L'evoluzione delle soluzioni di generazione di energia, che siano motori a gas, turbine o microreti, rappresenta un cambiamento significativo verso infrastrutture energetiche più decentralizzate, flessibili e finanziariamente sostenibili per le industrie alle prese con le esigenze del panorama energetico moderno.

Scatola:

Informazioni su RPower | Fondata nel 2021, RPower è un'azienda di generazione di energia focalizzata su soluzioni di generazione di energia primaria e di backup. RPower è specializzata nella fornitura di generazione di energia ad aziende con carichi critici, con particolare attenzione al servizio di attività ad alta intensità energetica, tra cui i segmenti Data Center e Oil & Gas . Il team di analisti e ingegneri di RPower vanta una comprovata esperienza nel settore dell'energia elettrica, al servizio di grandi clienti industriali e utility con sviluppo di progetti di generazione di energia, gestione degli asset, ottimizzazione degli asset, finanziamento di progetti e vendita al dettaglio di energia.