Produzione di GNL: efficienza, compattezza e modularità

Turbina a gas aeroderivata LM9000 di Baker Hughes.

"Non c'è dubbio che la domanda di GNL sia in crescita . Secondo le stime di Baker Hughes , per soddisfare questa domanda, nei prossimi due o tre anni dovranno essere approvati ulteriori 100/150 MTPA di nuovi progetti". Questa è la prefazione di Enrico Calamai a una discussione sulle tendenze della produzione di GNL nel mondo .

Calamai è LNG Strategic & Growth Leader presso Baker Hughes e, in qualità di esperto del mercato del GNL, ha condiviso i suoi pensieri e le sue analisi con i nostri redattori in più di un'occasione.

L'ultimo evento si è tenuto al Baker Hughes Annual Meeting 2024, tenutosi a Firenze, in Italia, nel gennaio 2024. Un evento che ha riunito oltre 2000 partecipanti da tutto il mondo per discutere di Energizing Change, non solo nel settore energetico, ma anche in altri settori come quello minerario, aerospaziale e in settori con emissioni di CO2 difficili da ridurre, come la produzione di cemento e acciaio.

Secondo Calamari ci sono più di 800 MTPA di progetti in diverse fasi di sviluppo in competizione per raggiungere il FID.

"Questi progetti sono segmentati in base alla tecnologia utilizzata per la liquefazione, con alcune tendenze importanti emergenti", ha affermato Calamai. "Per i motori che azionano i compressori, stiamo assistendo a un passaggio dalle turbine a gas per impieghi gravosi a turbine a gas aeroderivate e motori elettrici più efficienti". Ha aggiunto che questa tendenza è confermata anche per i progetti futuri che mirano a ridurre le emissioni.

"Per quanto riguarda le dimensioni dei treni di liquefazione, prevediamo che i progetti futuri riguarderanno soluzioni più piccole, di medie dimensioni. Treni più grandi vengono ancora installati per i progetti già in corso, ma non sembrano essere la soluzione preferita in futuro." La flessibilità è un elemento chiave nelle installazioni future, dove le crescenti esigenze produttive potranno essere soddisfatte in una fase successiva con l'aggiunta di più treni di liquefazione.

Per quanto riguarda l'esecuzione dei progetti, Calamai ha aggiunto che le soluzioni modulari sono sempre più richieste e che le installazioni offshore sono in crescita.

“Il mercato è molto volatile e molti progetti vengono avviati con l’intenzione di cogliere una fase positiva; in questo scenario la rapidità di esecuzione del progetto diventa fondamentale e la costruzione modulare costituisce un approccio ideale.”

Le soluzioni modulari rappresentano un'importante area di ricerca e investimento per Baker Hughes. Uno dei loro ultimi sviluppi di prodotto è il modulo di liquefazione compatto NMBL (NdR: NMBL si pronuncia "Nimble"), disponibile fino a 1 MTPA e 1,5 MTPA.

La soluzione modulare NMBL può essere azionata da una turbina a gas o da un motore elettrico senza dover modificare la configurazione del modulo. I moduli vengono prodotti e testati integralmente presso lo stabilimento Baker Hughes di Avenza, in Italia , e consegnati in loco come moduli plug-and-play . Ciò consente una maggiore rapidità di commercializzazione: fino a due anni più rapidi dall'inizio alla messa in funzione, riducendo sia i tempi di cantiere che il personale in loco.

NMBL è consigliato sia per la liquefazione onshore che offshore e per operazioni di piccole e medie dimensioni. È tuttavia ideale per località remote, dove Baker Hughes può anche offrire soluzioni dedicate alla generazione di energia.

"Con le operazioni azionate da motori elettrici, ci sono casi in cui non è disponibile una rete elettrica affidabile e potrebbe essere necessaria una soluzione di generazione di energia dedicata in loco", ha affermato Calamai. "In tali casi possiamo offrire le nostre turbine a gas LM9000 in configurazione a ciclo semplice o combinato per la massima efficienza.

Le turbine a gas Frame 9, come la LM9000, possono essere utilizzate in configurazioni a ciclo semplice o combinato per generare energia per i moduli di liquefazione in aree in cui la rete elettrica non è affidabile.

"La LM9000 è una turbina a gas aeroderivata e come tale è progettata per frequenti avviamenti e arresti. Questo la rende una soluzione affidabile anche in combinazione con fonti di energia rinnovabile, la cui disponibilità è naturalmente variabile."

Calamai ha aggiunto che Baker Hughes sta attualmente valutando la possibilità di un modulo NMBL più grande e sta lavorando per migliorare la propria catena di fornitura e ridurre ulteriormente i tempi di consegna e di esecuzione.

Rossella Palmieri, LNG Decarbonization Manager di Baker Hughes, ha spiegato che la decarbonizzazione è un concetto chiave per Baker Hughes nella catena del valore del GNL, ma si applica anche all'intero settore del gas naturale.

A questo proposito, ha delineato tre tendenze principali, a partire dall'efficienza tecnologica: "Le nostre turbine a gas aeroderivate costituiscono la spina dorsale dei nostri sforzi di decarbonizzazione in termini di tecnologia".

La turbina a gas LM9000 , ad esempio, raggiunge una potenza di 73,5 MW con un'efficienza del 44% in ciclo semplice e fino al 56% in ciclo combinato di calore ed energia. "Questa turbina a gas è molto flessibile e può essere utilizzata sia per la trasmissione meccanica che per la generazione di energia, ed è adatta per applicazioni con frequenza di 50 o 60 Hz."

In generale, l'efficienza può essere migliorata anche nei progetti brownfield, per i quali Baker Hughes offre kit di aggiornamento per le sue turbine a gas.

"La seconda tendenza per la decarbonizzazione della produzione di gas naturale e GNL è l'elettrificazione ", ha affermato Palmieri. "Baker Hughes ha compiuto un passo importante in questa direzione con l'acquisizione di Brush Power Generation nel 2022, che ha aggiunto motori e generatori elettrici al portafoglio dell'azienda".

Uno dei progetti più recenti che include i motori elettrici di Brush Power Generation è il contratto con ADNOC Gas firmato nell'ottobre 2023, in base al quale Baker Hughes fornirà due sistemi di liquefazione elettrica per il progetto Ruwais LNG negli Emirati Arabi Uniti.

Due treni di liquefazione del GNL Baker Hughes con una capacità di 5 MTPA ciascuno, azionati da tre motori elettrici Brush Power Generation da 75 MW ciascuno.

Infine, l'ultima tendenza per la decarbonizzazione riguarda le nuove soluzioni energetiche. Secondo Palmieri, alcune tecnologie stanno emergendo nella filiera del gas naturale e in tutte le sue applicazioni – a valle, a metà e a monte. Tra queste, l'idrogeno; la cattura, il riutilizzo e il sequestro del carbonio; l'integrazione di fonti energetiche rinnovabili; e l'abbattimento delle emissioni.

Il Baker Hughes Annual Meeting 2024 ha ospitato una fiera delle soluzioni con prodotti e tecnologie in esposizione.

"Inoltre, i compressori e le pompe per la CO2 sono i primi componenti che possono contribuire alla riduzione delle emissioni di CO2 negli impianti di liquefazione", ha affermato. "Il gas di alimentazione viene pretrattato prima di essere liquefatto per eliminare la CO2 che altrimenti congelerebbe durante il processo.

“Attualmente, la CO2 catturata viene rilasciata nell'atmosfera, ma i clienti stanno sempre più prendendo in considerazione la cattura della CO2 per ridurre le emissioni.”

Il progetto Kasawari Carbon Capture and Sequestration (CCS) di Petronas , in fase di sviluppo al largo delle coste dello stato di Sarawak in Malesia e che si prevede diventerà il più grande impianto CCS offshore al mondo, con una capacità di riduzione delle emissioni di CO2 di 3,3 MTPA, è un ottimo esempio di come queste tecnologie consentano di ridurre le emissioni.

Baker Hughes fornisce una soluzione di compressione all'avanguardia con ingombro e peso ridotti al minimo, nonché una densità di potenza che consente portate maggiori per unità e la migliore efficienza della categoria. I compressori saranno utilizzati per consentire il trasporto e la reiniezione della CO2 separata dal gas naturale in un giacimento offshore esaurito tramite una condotta sottomarina.

(Nota dell'editore: NMBL è un marchio registrato di Baker Hughes e si pronuncia Nimble)