Show simple item record

dc.contributor.advisorAsbjørnslett, Bjørn Egil
dc.contributor.authorElvekrok, Morten Andreas Klausen
dc.date.accessioned2021-09-21T16:29:59Z
dc.date.available2021-09-21T16:29:59Z
dc.date.issued2020
dc.identifierno.ntnu:inspera:54166542:20929620
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2780122
dc.descriptionFull text available on 2023-07-01
dc.description.abstractDenne oppgaven er en mulighetstudie rettet mot gjenbruk av olje- og gassplattformer i nye industrier. Spesiell fokus rettes mot Jacketplatformer på norsk kontinentalsokkel. Den forutsetter endt petroleumsproduksjon og søker kostnadseffektive alternativer til fjerning av platformene. En literaturundersøkelse kombineres med grunnleggende designmetoder for å definere 1713 mulige nye plattformdesign. Mulige systemer ble delt i tre hovedkategorier etter formål. Disse er kraftproduksjon, industriell porduksjon og tertiære systemer. Det ble åpnet for å ta i bruk flere systemer på samme platform dersom disse ikke var i opposisjon. Kraftsystemene som ble undersøkt er flytende vind, sol- og bølgekraft. Industrielle systemer inkluderer offshore produksjon av hydrogen, ammoniakk og metanol med utgangspunkt i elektrolyse, samt karbonlagring i kompatible reservoarer. Tertiære systemer innkluderer kraftdistribusjon til offshore havbruk, forskningsformål og distribusjon av drivstoff eller annen kompatibel bulk til skip. Mulige design ble vurdert både teknisk og økonomisk med den hensikt å diskvalifisere uegnede og fremheve egnede løsninger. Den teksniske vurderingen ble gjennomført ved å stille et sett med formelle krav til de undersøkte systemene, med spesiell fokus på kompleksitet som et mål på gjennomførbarhet. Design som introduserte en for høy kompleksitet til det nye systemene ble vurdert som teknisk uegnet da sannsynligheten for en vellykket implementering ville være lav. Metanol og ammoniakk ble funnet uegnet ved dette kriteriet. For å kvantifisere økonomiske vurderinger ble det gjennomførte en case-studie på en plattform i Nordsjøen. Flytende sol og bølgekraft ble vurdert som uegnet da vindkraft fyller samme nisje på en mer kostnadseffektiv måte. Netto nåverdi og nødvendige råvarepriser ble regnet ut for eksporterende systemer. Det ble tatt hensyn til varierende mulighet til gjenbruk av infrastruktur. Hydrogenproduksjon ved elektrolyse ble funnet uegnet ettersom det laveste estimatet for nødvendig salgspris var 19 euro. Selv med høy grad av gjenbukbarhet ble det ikke funnet noen fordel ved å ha et elektrolyseannlegg offshore fremfor på land. Flytende vindkraft ble vurdert som ikke kostnadseffektivt sammenlignet med landbasert kraftproduksjon. Nødvendig salgspris ble vurdert til 84-153 euro per MWt, avhengig av hva slags infrastruktur som var tilgjengelig. Analysen ble imidlertid gjennomført på 5MW enheter, og funnet kostnadseffektivt sammenlignet med andre tilsvarende systemer fra literaturen. Dette antyder at gjenbruk til vindkraft kan bli lønnsomt i et mellomlangt perspektiv, gitt gunstige pristrender fortsetter. Karbonlagring ble estimert til å utgjøre en kostnad på 23-55 euro per tonn. Estimater fra literaturen setter fangstkostnadene til 40 euro, slik at totalkostnaden er 63-95 euro. Dette åpner for at karbonlagring kan være lønnsomt alt i dag, med karbonavgift på ca. 50 euro samt europeiske karbonkvoter over 20 euro. Tilfeller med høy grad av gjenbuk gjorde det bra også sammenlignet med estimater fra litteraturen. Resultatene ble støttet opp av en kvalitativ modell for nyttefaktorer ikke reflektert i de øvrige analysene. Disse innkluderer miljøhensyn og fleksibilitet. Tertiærsystemene ble primært vurdert gjennom denne analysen. Vindkraft og karbonlagring ble vurdert til de mest gunstige også etter disse kriteriene, og vurderes totalt sett som reelle alternativer til fjerning.
dc.description.abstractThis thesis assesses technical and economic feasibility of repurposing oil & gas platforms into new industrial systems. Special emphasis is put on jacket platforms of the Norwegian Continental Shelf (NCS). It assumes associated petroleum resources have been depleted and seeks a cost effective alternative to decommission by complete removal. A marine systems design approach was combined with a literature review to elicit 1713 possible design options. Novel systems were split into three categories; power generation, industrial systems and tertiary systems, allowing combinations between but not within categories, with the exception of tertiary options. Offshore wind power, wave energy converters and floating solar made up the power generation options. Production of hydrogen, ammonia, methanol and carbon storage were elicited as the most promising industrial systems, the former three relying on electrolysis of desalinated seawater. Tertiary options included power distribution for offshore aquaculture, research purposes and serving as a fuel or bulk export hub for other marine systems. esign options were assessed both technically and economically in order to disqualify solutions that are unfit for repurposing. Technical feasibility was determined by raising a set of demands to system attributes, with perceivable system complexity a key factor. Systems deemed too complex were considered infeasible because the probability of successful implementation would be too low. Both ammonia and methanol were disqualified in this fashion. Wave and solar power were also disqualified, as wind power performs the same task more cost efficiently on the NCS, despite being technically feasible. Both the net present value and required commodity prices were found for qualified options, these being hydrogen production, carbon storage and wind power production. A case study was performed on a jacket platform in the North Sea in order to quantify the results. Hydrogen production was deemed unfit for repurposing, the best case scenario resulting in a required sales price of 19 euro per kg. No advantage could be found over a land based system receiving power from the local grid or a platform repurposed purely for power generation. Wind power was not found to be cost effective using 5MW units, with levelized cost of energy in the range of 84-153 euro per MWh, depending on capacity and repurposable infrastructure. This is however cheaper than estimates for floating wind on the same scale without repurposed infrastructure. This implies that such a concept may become cost effective if cost reduction trends through wind turbine scale continue. Carbon storage was found to add between 23 and 55 euro per ton of CO2 avoided, depending on what infrastructure could be repurposed. Repurposeable pipes with shorepower was found to be the ideal scenario. In such a case carbon storage can provide significant savings for companies with heavy emissions through reduced carbon tax likely exceeding capture and storage costs. Assuming capture costs of 40 euro per ton, a Norwegian tax of 50 euro per ton and EU carbon quotas of 25 euro per ton, pipe based solutions were found to be profitable. Cases with large degrees of repurposed infrastructure also performed reasonably well compared to estimates found in the literature. To support the results a utility-model was also established, capturing aspects such as local and global environmental impact, predictability and flexibility. Tertiary systems were evaluated exclusively using this model. Wind power and carbon capture outperformed other systems also in this regard, and are considered feasible alternatives to decommissioning.
dc.language
dc.publisherNTNU
dc.titleFeasible alternatives to decommissioning of oil and gas platforms on the Norwegian continental shelf
dc.typeMaster thesis


Files in this item

FilesSizeFormatView

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record