В быстро меняющемся мире, где политика и изменение климата, а также истощение запасов сырья могут препятствовать инвестированию в стационарные наземные предприятия, становится все более привлекательной концепция гибких плавучих предприятий.
Плавучие предприятия (заводские корабли) можно определить как судно, на котором происходит какой-то производственный процесс, в отличие от судов, используемых исключительно для перевозки товаров.
Корабль-предприятие
Может показаться, что плавучие основания выгодны только в особых — экзотических условиях. Это неверно. Водная поверхность — идеальная строительная площадка, на которой за считанные месяцы, а не за годы, можно возводить любые промышленные объекты.
Пионером в ряду крупных промышленных объектов, сооруженных в виде сплавляемых по воде крупных блоков, стала Кислогубская приливная электростанция, введенная в строй в 1968 году (проект Л. Б. Бернштейна).
Тогда блок массой 5 тыс. тонн был сооружён вблизи Мурманска в специальном котловане, а затем в укомплектованном оборудованием виде доставлен по морю на место установки за 90 миль и затоплен.
Эта операция могла бы пройти незамеченной, если бы годом раньше во Франции не сдавалась в эксплуатацию приливная станция, сооружённая обычными методами — в котловане, отгороженном от моря мощной дамбой. Её стоимость в три раза превышала стоимость строительства подобных объектов, что сразу поставило под сомнение использование энергии приливов.
И вот в Советском Союзе вводят в строй такое же сооружение с меньшими затратами. Опыт строительства тут же оказался в фокусе внимания, ему стали подражать.
Кислогубская ПЭС
Наиболее богатым опытом создания плавучих предприятий сегодня располагает Япония, её компании выпустили десятки объектов.
Среди них плавучие электростанции, нефтехимические заводы, заводы по переработке нефти и нефтяного газа, заводы по опреснению морской воды, заводы для производства полиэтилена, бумагоделательный комбинат и другие.
Всевозможные плавучие предприятия предлагают компании Швеции, Финляндии, Норвегии, Германии, Италии, Франции, США.
Плавучий завод по производству сжиженного газа Shell Prelude
У инженеров, проектирующих морские сооружения, есть чему поучиться и их «сухопутным» коллегам. В первую очередь — компактности объектов.
Компания «Babcock Power» (Германия) еще в 80-х годах XX века на плавучем самоподъёмном основании размерами 70х70 м разместила всё оборудование электростанции мощностью 350 МВт, жилые блоки и оборудование самой платформы, включая гидравлические механизмы для подъёма четырёх опор и вертолётную площадку. Масса сооружения 9 тыс. т.
Плавучая электростанция была установлена в Северном море в 80 км от берега и использовала дешёвый газ мелкого месторождения.
На суше подобные объекты «съедают» 10 — 30 га площади, то есть как бы размазываются по поверхности. Вода же предопределяет многоэтажность конструкции: хранилища — под водой, над водой — несколько ярусов с оборудованием, жилыми и производственными помещениями. В итоге необходимая для объекта площадь сокращается в 15 — 40 раз.
Плавучий завод в Японии
Вот несколько примеров плавучих заводов, построенных японской компанией IHI (ИХИ). Все они также отличаются высокой степенью компактности.
ТЭЦ мощностью 50 МВт обеспечивает нужды города с населением 100 тыс. человек. На барже со скромными размерами 110х35 м установлены два электрогенератора максимальной мощностью по 34 МВт, две паровые турбины для привода генераторов, два паровых котла производительностью по 330 тонн пара в час, работающих на жидком или газообразном топливе, и комплекс вспомогательных систем.
Опреснительный завод-электростанция, работающий на природном газе, швартуют у берега для снабжения энергией и водой стотысячного города с развитой промышленностью.
Шесть опреснительных установок с суммарной производительностью 120 тыс. тонн пресной воды в сутки, шесть паровых котлов, паровые турбоэлектроагрегаты общей мощностью 300 МВт, хранилища для пресной воды, вспомогательные системы и жилой блок.
Рядом можно разместить потребителя электроэнергии — плавучий завод для производства прутковой стали. Размеры его основания — 210х60 м.
Еще в 1981 году в Бразилии в отдаленном районе на берегу Амазонки на плаву на барже были запущены бумажный завод и связанная с ним электростанция. Все элементы этого завода построены также на заводе IHI в Японии. Судно было спроектировано для использования в качестве постоянного объекта, его поместили в специально построенный док, который затем осушили, оставив баржу установленной на сваях.
Совсем недавно в Кот-д'Ивуаре был открыт завод по производству шпона, смонтированный на барже. Эта баржа была первоначально построена в 1975 году для работы в Камеруне, а затем была перемещена на ее нынешнее местоположение, демонстрируя гибкость плавучих заводов, которые могут быть перемещены в зависимости от наличия сырья и производственных процессов.
В Советском Союзе выпускались плавучие электростанции «Сияние Севера», насосные станции нефтепроводов, механические ремонтные мастерские, нефтебазы, блок-понтоны с оборудованием для газовых и нефтяных промыслов.
ПЛЭС «Северное Сияние-2» во Владивостоке
На плаву были сооружены опоры уникальной ЛЭП на Каховском водохранилище, работал завод по переработке в щепу затонувшей древесины и серия мощных буровых для освоения морских месторождений нефти и газа.
Опоры ЛЭП через Каховское водохранилище
Плавучие предприятия создаются в основном на судоверфях, где хорошо налажен технологический процесс. Опыт крупноблочного строительства показывает, что трудозатраты снижаются в два раза: теми же силами удаётся строить вдвое больше. Кроме того, в 1,5 — 2 раза сокращается стоимость объекта и более, чем в два раза — сроки сооружения.
В настоящее время, энергетики, нефтяники, газовики, строители готовы создавать различные плавучие объекты.
Основные виды плавучих предприятий в наше время:
1. Морская нефтяная промышленность стала основным пользователем плавучих технологических установок, потому что может быть более эффективным разместить переработку сырья у источника, а не на берегу, или потому что может быть проще получить разрешение на переработку в море, а не на суше.
2. Производство электроэнергии становится основным применением плавучих установок, отчасти потому, что может быть целесообразно иметь плавучую установку, чтобы справиться с увеличением спроса на электроэнергию, но также потому, что плавучая установка может быть построена в гораздо более короткие сроки.
Южнокорейская плавучая СПГ-электростанция на барже
Большинство этих плавучих электростанций основаны на понтонных баржах, потому что они просты и дешевы в строительстве, и при эксплуатации такой электростанции не придется выдерживать суровые условия открытого моря.
Однако новые плавучие силовые установки, разработанные для использования в Индонезии, основаны на технологии, которая позволяет судну плыть к месту назначения своим собственным ходом.
Главное преимущество таких плавучих электростанций состоит в том, что их можно легко перенести на новое место, при этом на новом месте требуется только подключение к берегу и причал.
300-метровый корабль-электростанция Карадениз Онур Султан занимает площадь трех футбольных полей
Энергетические корабли, которые могут работать на мазуте и природном газе, играют уникальную роль в стране, где почти 1 миллиард человек не имеют доступа к электричеству.
Правительство Индонезии недавно изложило свой план электроснабжения до 2026 года. В нем говорится, что подобные мобильные электростанции, как ожидается, будут играть роль в электроснабжении сельских и отдаленных районов страны, где более 2500 деревень по-прежнему не подключены к электросети.
Первая плавучая атомная электростанция
Первым плавучим кораблем с ядерным реактором был американский корабль MH-1A, использовавшийся в зоне Панамского канала с 1968 по 1975 год.
Используя эту концепцию в России строят плавучие атомные электростанции, а энергия полученная от ядерных реакторов, используется на ледокольном флоте. Эти установки корабли также могут использоваться для обеспечения теплом и пресной водой.
Центральный машинный зал российской атомной электростанции "Академик Ломоносов"
Центральный пост управления плавучей электростанции
3. Регазификация СПГ - это область со значительным потенциалом роста, в которой уже созданы десятки плавучих установок. По оценкам консалтинговой компании в области энергетики Douglas-Westwood, в ближайшее время эта отрасль может вырасти до 8,5 миллиардов долларов.
Турецкий корабль с системой регазификации СПГ
4. Опреснительные, ветровые и приливно-энергетические установки предлагают дальнейшие направления роста в секторе плавучих заводов.
В Греции плавучая опреснительная установка была разработана как необслуживаемая установка, энергия которой поступает от ветряного генератора, дополненного солнечной энергией. Эта установка производит до 70 м3 пресной воды в день, и, по оценкам, срок окупаемости этой установки может составить три года. В Швеции был разработан плавучий агрегат, который может вырабатывать электроэнергию как от ветряных, так и подводных турбин.
Показателем будущего использования плавучих заводов является исследование, проведенное Innovia Technology по заказу пивоваренной компании SAB Miller.
Столкнувшись с неопределенностью, с которой пивоваренная промышленность столкнется в предстоящие годы, Innovia предложила плавучий пивоваренный завод на корабле, который позволит переместить завод в новые места по мере расширения или сокращения рынков.
Такой плавучий пивоваренный завод позволит быстро выйти на новые рынки, где может не быть инфраструктуры, доступной для наземного завода. Это еще больше ускорит доставку сырья, поскольку его можно будет доставлять по воде. Проект задуман как полностью автономный завод с собственным опреснительным и энергетическим оборудованием.