Combate às mudanças climáticas e manutenção das operações do duto
Manter as luzes acesas, as casas aquecidas, as fábricas funcionando, os aviões voando e a água correndo não seria possível sem dutos operacionais. Eles são um dos meios mais seguros de transporte de gás ou líquido.
Para combater a mudança climática e, ao mesmo tempo, manter as operações dos dutos, os mineradores podem implementar ações econômicas e eficientes para reduzir as emissões de gases de efeito estufa.1
Aqui, examinaremos as soluções que implementam ferramentas de software existentes ou que exigem um investimento mínimo em um novo software, incluindo:
- Soluções de detecção de vazamentos
- Otimização do consumo de gás combustível
- Aprimoramento das operações da rede
- Mudança para hidrogênio
Soluções de detecção de vazamentos
O transporte de qualquer fluido deve envolver o máximo possível de mitigação de vazamentos. Embora a maioria dos dutos de petróleo e gás não vaze, é quase impossível proteger completamente um duto contra vazamentos, especialmente quando há influências fora do controle do operador do duto, como causas naturais, escavação e corrosão externa e interna.
Além disso, quando o fluido em um duto é perigoso para as pessoas e para o meio ambiente, os vazamentos arriscam emitir uma quantidade substancial de gases de efeito estufa.
A detecção antecipada desses tipos de vazamentos pode fazer com que o vazamento seja isolado e reparado com um impacto reduzido sobre o clima.
Um programa abrangente da API Recommended Practice 1175 é a melhor maneira de selecionar e gerenciar a detecção de vazamentos porque é um padrão escrito por um comitê de operadores de dutos com experiência em detecção de vazamentos do setor. O uso desse programa dá aos dutos a melhor chance de detectar um vazamento, tomar as medidas corretas para minimizar o volume de fluido derramado ou gás liberado e minimizar o dano ao meio ambiente.
Otimização do consumo de gás combustível
Uma das principais emissões de gases de efeito estufa é causada pelas estações de compressão em uma rede de gás, portanto, a otimização do consumo de gás combustível faz uma grande diferença na redução das emissões de gás.
O objetivo geral de um otimizador de gás é permitir que os dutos operem suas redes com mais eficiência. Ferramentas de planejamento off-line podem ser usadas para cobrir a otimização básica, mas elas consomem muito tempo porque exigem que o usuário configure vários cenários, cada um com vários perfis de demanda, e depois analise os resultados para estabelecer o plano operacional mais eficiente para cada cenário.
Uma alternativa seria um otimizador de gás on-line, preciso e automatizado, mas devido à natureza compressível do gás, às operações transientes e complexas das redes de gás e aos problemas de cálculo de grande escala, ninguém ainda conseguiu criar uma solução numérica.
Os recentes avanços tecnológicos tornam os otimizadores de gás on-line uma possibilidade por meio do poder computacional da nuvem. O otimizador pode, então, explorar um número muito maior de cenários operacionais possíveis para um determinado plano de dia de gás do que uma ferramenta de planejamento off-line.
O otimizador identificará e recomendará um plano operacional que exija o mínimo de energia (emissões/custo). As possíveis economias de energia são visíveis na figura 1, que usa o exemplo de uma rede de transmissão de gás de 2.600 km (1.616 milhas) com diâmetros de 32 polegadas a 16 polegadas.
Figura 1: Potencial de economia de energia pelo sistema de otimização de gás
Como os compressores usam gás do duto, a energia economizada está diretamente relacionada a uma redução do gás consumido. Na Figura 1, por exemplo, a energia total economizada é de 112.200 MWh por ano, equivalendo a 10.635.000 Nm3 (375.571.000 pés cúbicos) de gás natural.
Aprimoramento das operações de rede
A ventilação de gás é uma das principais fontes de emissões de metano e pode ser causada por purga para obras, emissões regulares de dispositivos, partidas e paradas de compressores e incidentes inesperados (veja a figura 2).2 Melhorar as operações da rede é vital para reduzir a ventilação de gás e suas emissões de gases de efeito estufa.
Figura 2: Estimativas de emissões de gases de efeito estufa da National Grid
Para fornecer suporte operacional, como avaliação de capacidade, o software de simulação de dutos, como o Atmos SIM, pode ser usado para avaliação de capacidade para lidar com o esforço complexo e que consome tempo/custo/recursos necessários para estabelecer a capacidade precisa de redes de gás complexas para planejamento de gás de curto e longo prazo e compromissos de transporte.
Para reduzir as emissões de gases de efeito estufa, os dutos podem usar uma combinação de simulação em tempo real e modelagem antecipada para evitar a liberação de gás quando a pressão do duto aumenta. As emissões de gás podem ser evitadas ainda mais quando o mesmo software de simulação é usado para programar as operações do compressor de modo que não sejam paradas e iniciadas com frequência.
Planejamento da mudança para o hidrogênio
A mudança para o hidrogênio e o gás natural renovável reduzirá as emissões de gases de efeito estufa. Para auxiliar na transição, o software de simulação de dutos, como o Atmos SIM, será uma ferramenta essencial de várias maneiras. As moléculas de hidrogênio são muito menores do que as moléculas de gás natural, portanto, os vazamentos nos dutos ocorrerão mais facilmente. Por esse motivo, a precisão da modelagem é crucial quando o hidrogênio é introduzido nos dutos de gás natural.
Para minimizar o impacto sobre a mudança climática, o software de simulação deve considerar as seguintes áreas principais para cálculos de mistura de hidrogênio:
- Equações de estado - as misturas de hidrogênio/gás natural precisam ser modeladas com precisão de 0% a 100% de hidrogênio
- Equações de tubulação - determinam o fator de atrito de uma tubulação ou a queda de pressão que ocorrerá devido ao atrito para uma determinada vazão
- Manutenção da segurança do fornecimento - a densidade de energia do gás metano é maior do que a do hidrogênio, portanto, a mistura de ambos precisará considerar se a infraestrutura de dutos existente pode fornecer a energia necessária
O uso de software de simulação na mudança para o hidrogênio pode fornecer suporte ao planejamento de médio/longo prazo, permitir que os operadores tomem decisões sobre o reforço da rede de dutos com antecedência e reduzir os principais problemas operacionais, como as emissões de gases de efeito estufa.
O que você pode fazer agora para planejar a redução das suas emissões de gases de efeito estufa
A função do hidrogênio continuará a desempenhar um papel crucial na transição para a energia neutra em carbono, portanto, um sistema eficaz de detecção de vazamentos nunca foi tão importante.
A detecção de vazamentos em conjunto com o software de simulação pode ajudar as empresas de dutos a reduzir as emissões de gases de efeito estufa em caso de vazamento.
Para saber mais sobre como reduzir as emissões de gás de um duto, faça o download do artigo na íntegra, conforme apresentado pela primeira vez na International Pipeline Conference and Exposition 2022.