ИВАЭС Мирфа: надежда столицы

В Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ) спрос на электроэнергию и воду неразрывно связан. Одна из самых новых и крупных станций, Независимая водопроводно-электростанция Мирфа мощностью 1,6 ГВт и производительностью 52,5 млн галлонов воды в день, объединяет в себе новейшие разработки технологий производства электроэнергии и опреснения воды.

На протяжении многих лет ОАЭ использовали свои большие запасы нефти и природного газа для поддержки бурно развивающейся экономики и своего финансового и торгового значения на Ближнем Востоке и во всем мире.

Несмотря на годы активного экономического роста, спрос на электроэнергию и воду продолжает резко расти, поскольку растущее население и индустриализация истощают существующие мощности по снабжению.

Наряду с уверенным ростом энергоемких отраслей промышленности, таких как производство алюминия, цемента, удобрений и сельское хозяйство, население региона с 2014 года ежегодно увеличивается на 7,7 %. Согласно докладу UAE State of Energy Report 2017, опубликованному в июне 2017 года, потребление электроэнергии — и без того высокое из-за исторически сложившейся высоко субсидированной структуры тарифов на электроэнергию — по прогнозам, будет расти на 7-10 % в год в течение 2014-2020 годов, что составит около 2 435 ГВтч в год.

На сегодняшний день 98% выработки электроэнергии в стране приходится на природный газ. Весь газ добывался внутри страны до 2008 года, когда спрос превысил предложение и ОАЭ были вынуждены начать импорт сжиженного природного газа. Несмотря на усилия по диверсификации энергетики, по крайней мере в краткосрочной перспективе тепловые технологии будут по-прежнему доминировать в структуре генерации страны.

Причина, по мнению многих экспертов, заключается в том, что ОАЭ входят в десятку самых дефицитных стран мира по запасам воды — 90% воды они получают за счет опреснения морской воды, в основном из сильно засоленного Персидского залива. Из почти 29 ГВт электроэнергии, установленной сегодня в ОАЭ, 24,9 ГВт связано с опреснением, говорится в отчете Центра нефтяных исследований и разработок имени короля Абдаллы, опубликованном в октябре 2017 года.

Министерство энергетики ОАЭ в настоящее время работает над завершением разработки Стратегии водной безопасности до 2036 года, но пока, судя по всему, страна будет по-прежнему полагаться на усилия по увеличению инвестиций в интегрированные проекты в области энергетики и водоснабжения, как это было впервые сделано в Абу-Даби почти три десятилетия назад.

Использование модели независимой водо- и электростанции

С тех пор как в 1998 году Абу-Даби, один из крупнейших эмиратов ОАЭ, приватизировал станцию Taweelah A и заключил контракт с независимой водо- и электростанцией (IWPP) на восстановление и расширение существующего объекта, в этом и других эмиратах было построено несколько подобных проектов. Французский энергетический гигант ENGIE (ранее известный как SUEZ и GDF SUEZ) участвовал в разработке и строительстве проектов IWPP в регионе с того самого первого проекта. Компания участвовала в переговорах между инжиниринговой фирмой Tractabel (которая позже стала дочерней компанией ENGIE) и государственным владельцем, Управлением водных и электрических ресурсов Абу-Даби (ADWEA), по поводу части Taweelah A1, которая была введена в эксплуатацию в 2003 году.

Сегодня общий валовой портфель ENGIE в странах Совета сотрудничества стран Персидского залива и по всему миру достиг 30 ГВт электроэнергии и более 1 200 миллионов имперских галлонов в день (MIGD) воды для опреснения.

В 2013 году компания прошла предварительную квалификацию по запросу ADWEA на проект IWPP, который предусматривает приобретение и реконструкцию существующего проекта Al Mirfa Power Co. мощностью 22,5 МГД, 360 МВт (состоящего из четырех газовых турбин GE 9E) и строительство новой электростанции мощностью 1 240 МВт с комбинированным циклом, а также дополнительной опреснительной установки с обратным осмосом (RO) мощностью 30 МГД на площадке.

После того, как ENGIE выиграла тендер, были согласованы условия строительства ИВЭС Мирфа: ADWEA будет владеть 60 % проекта, как предусмотрено правилами Абу-Даби; ENGIE — 20 %; Abu Dhabi Financial Group — оставшиеся 20 %. Структура IWPP также требовала заключения единовременного контракта под ключ с компанией или группой компаний, занимающихся проектированием, закупками и строительством (EPC).

Это обязательство было передано консорциуму в составе Hyundai Engineering & Construction и итальянской компании Ansaldo Energia. Ansaldo также поставила три газовые турбины AE94.3A — двухтопливные турбины класса F, не требующие впрыска воды, две паровые турбины MT20, пять турбогенераторов с воздушным охлаждением и вспомогательные системы. Консорциум также выбрал группу SUEZ (через Degrémont, дочернюю компанию группы в то время) для строительства установки обратного осмоса стоимостью 144,7 миллиона долларов (в 2014 году).

Жесткая программа

Строительство проекта стоимостью 1,5 млрд долларов началось в октябре 2014 года, а в ноябре 2017 года началась его полная эксплуатация. Самой сложной задачей для ENGIE стала интеграция в сжатые сроки проектов greenfield и brownfield и всего сопутствующего оборудования, а также привлечение персонала предыдущего владельца завода и обучение его работе на новом объекте.

По словам компании Ansaldo, которая выступала в качестве технического консультанта (TFA) в партнерстве с Hyundai в рамках необычного контрактного соглашения, проект потребовал интенсивной координации повседневной деятельности с лидером консорциума и специалистами в различных областях для решения проблем в течение сжатых сроков ввода в эксплуатацию.

Стефано Бруно, координатор Mirfa TFA, отметил, что масштабный и сложный проект был построен в очень амбициозные сроки с многонациональным и многоязычным коллективом инженеров и рабочих (представляющих восемь различных национальностей) в экстремальных атмосферных условиях, включая пики жары свыше 50C летом.

Ansaldo также отметила, что закупка и обработка материалов потребовали огромных усилий. К концу работ на борт 42 судов было отправлено более 21 000 [кубических метров] материалов общим весом более 6 600 000 [килограммов товаров] на условиях free-on-board, что означало, что Ansaldo брала на себя ответственность за отгружаемые товары после того, как они покидали отгрузочные доки поставщиков.

Корабли следовали по маршруту, проходящему через некоторые зоны повышенного риска. Не случайно большие грузовые суда ходят с выключенными устройствами реагирования между Джиддой и Аденским заливом, — отмечается в сообщении. Мы могли вздохнуть с облегчением, когда каждое судно прибывало.

Обещание опреснения

Строительство проекта также было сопряжено с трудностями для SUEZ, которая за два года построила на новом месте установку обратного осмоса мощностью 30 МГД, в основном для целей охлаждения. По словам Жана-Люка Александра, заместителя генерального директора SUEZ Treatment Infrastructure, одна из проблем была связана с безопасностью и доступностью объекта, например, с ограничениями на фотосъемку, поэтому команде пришлось искать креативные решения, чтобы донести информацию до поставщиков.

На объекте Мирфа уже имелась установка 22,5-MIGD, использующая технологию многоступенчатой вспышки (MSF). Термический процесс, который, по сути, дистиллирует морскую воду, сжигая ее до пара через параллельные теплообменники, подходит для высокой солености Аравийского залива, его температуры и уровня органических веществ, но он в пять раз более энергоемкий, чем обратный осмос.

Как объяснил Александр, обратный осмос — это передовая технология опреснения, в которой используется водопроницаемая мембрана как своего рода фильтр для отделения растворенных солей в пермеате (жидкости, протекающей через мембрану) с помощью разницы давления между исходной и продуктовой водой.

Хотя и MSF, и RO потребляют примерно одинаковое количество электроэнергии на кубометр опресненной воды, RO не требует дополнительной энергии для нагрева, поэтому считается гораздо более энергоэффективным. По словам Александра, установка обратного осмоса

Mirfa (рис. 1) оснащена двухпроходной системой для очистки мутной и богатой водорослями воды из Персидского залива. Сначала используется технология фильтрации SeaDaf компании SUEZ, которая представляет собой воздушно-флотационную систему, предназначенную для очистки большого объема воды.

Хотя система SUEZ более компактна, чем обычные флотационные системы, она обеспечивает высокую скорость циркуляции и улучшенную коалесценцию и адгезию пузырьков и флокул. Запатентованная система перфорированного дна способствует образованию пузырькового одеяла.

На следующем этапе применяется технология двухмедийной фильтрации SeaClean компании SUEZ (с использованием антрацита и песка), главным образом для улучшения производительности, сокращения потерь воды и увеличения срока службы мембран обратного осмоса. Чтобы быть уверенным в надежности мембраны, необходимо фильтровать как можно больше, — говорит он. Компания

SUEZ, построившая, оснастившая и эксплуатирующая 255 опреснительных установок по индивидуальному заказу, а также заводы, производящие 2 миллиона кубометров опресненной воды в день по всему миру, уверена, что опреснение воды для нужд энергетики будет процветать. Мы наблюдаем огромный рост рынка в течение последних 15 лет, — говорит Александр.

Одна из причин заключается в том, что благодаря усилению конкуренции стоимость опреснения за последние 5-10 лет значительно снизилась. Технологии также совершили умеренный скачок.

Почти 45% стоимости связано с энергией, необходимой для опреснения. Наибольшие улучшения мы наблюдаем в области снижения затрат энергии на мембрану и рекуперацию энергии.

На данный момент акцент по-прежнему делается на надежности водоснабжения, особенно на электростанциях, но в будущем исследования и инновации обещают сделать усилия еще более эффективными, говорит он. Например, несмотря на то, что спрос на воду растет и на рынке опреснения появляется все больше игроков, коэффициент преобразования соленой воды в пресную остается на уровне около 50%, в зависимости от температуры и солености воды. Компания

SUEZ работает над повышением коэффициента преобразования до 75-80 %, что, несомненно, изменит перспективы таких регионов, испытывающих дефицит воды, как ОАЭ.