Экспериментальный научно-исследовательский центр на базе морской стационарной платформы

Участник конкурса "Зеленый проект – 2015/16"

Номинация: "Архитектура высоких широт", раздел: "Проект"

Автор: Суверина Евгения

Московский государственный строительный университет, выпускник МГСУ 2015 года

Дата проектирования: 2015

В настоящее время во всем мире происходит «бум», связанный с активным развитием и началом полноценного освоения Арктического региона. По этой причине постоянно появляются все новые и новые задачи, требующие решения. Одной из таких задач является вопрос качества жизни людей в суровых условиях Арктики, а особенно, работающих вахтовым методом в открытом море – на суднах, исследовательских станциях, морских стационарных платформах.

Особенностью организма жителей северных регионов является специфический набор эритроцитов в крови, отвечающих за перенос кислорода, что ставит проблему качественного воздуха во главу угла. Стоит помнить, что помимо жестких климатических условий на Севере своеобразный микро- и макроэлементарный состав воды и почвы, характеризующийся недостатком биологически активных веществ или нарушением их баланса. Кроме того, отмечается недостаточная насыщенность воздуха кислородом.

В своем проекте я предлагаю эксперимент, который позволит получить реальные данные, и (возможно с некоторой оптимизацией) выявить алгоритм, который позволит продлить вахту, повысить комфортность пребывания на подобных объектах, а также снизить негативное влияние сурового климата на организм людей (Полярный синдром). В частности, одним из неблагоприятных факторов является снижение количества кислорода в воздухе помещений при отоплении объектов в условиях низких минусовых температур и высокой влажности.

Проектная идея. Данный проект посвящен разработке научно-исследовательского экспериментального центра на морских стационарных нефтегазодобывающих платформах при их реконструкции. Это предложение является очень актуальным для нефтегазодобывающих компаний, так как утилизация подобных платформ составляет 110-130% их начальной стоимости, а значит абсолютно экономически неэффективна. Научная новизна исследовательской работы состоит в разработке комплекса, оборудованного всем необходимым для комфортного проживания людей, парком юнитов возобновляемой энергии для удовлетворения энергетических нужд платформы, а также экспериментальной технологией биореактор+культиватор микроводорослей, которую я подробно опишу ниже.

В представленном проекте ставятся такие задачи, как:

1. Разработать оптимальное планировочное решение для комплекса;
2. Рассчитать необходимую выработку энергии на юнитах ВИЭ для обеспечения производственных и бытовых нужд платформы, в том числе стабильной работы культиваторов микроводорослей;
3. Наладить переработку водорослей для употребления их в пищу;
4. Определить изменения внутреннего микроклимата и состава воздуха помещений платформы, происходящие благодаря дополнительному количеству кислорода от работы культиваторов микроводорослей;
5. Провести контроль состояния организма работников после обогащения их рациона высококачественным белком и оценить возможность увеличения продолжительности вахты;
6. Оценить возможность использования водорослей не только как кормовой культуры, но и сырья для выработки энергии в суровых условиях Севера.

Для того чтобы добиться поставленных целей, реконструируемая платформа была превращена в современное сооружение с соблюдением всех требований по ветрозащите, климатологии, и использованием соответствующих строительных материалов. Экспериментальным местом размещения был выбран развивающийся в данное время город Певек на побережье Российской Федерации.

На представленной платформе имеется возможность для единовременного размещения до 150 человек персонала и гостей, занятых в исследовательской деятельности лабораторий по изучению микроводорослей, ВИЭ, особенностей работы биореактора, климатических условий и арктической природы.

Биореактор соединен трубопроводом с помещением выращивания водорослевых культур и далее СО2 равномерно распределяется между ними (при недостатке СО2 есть оборудование для «продувания» воздуха из окружающей среды).

Одновременно в зале с водорослевыми культурами организована система отвода кислорода и перераспределение его по помещениям платформ (содержание кислорода более 21,5 % ).

Необходимое водорослям количество света обеспечивается светоаэрационными фонарями, оборудованными в крыше здания, а также энергоэффективными приборами досветки. Энергию для работы всех систем вырабатывает парк ВИЭ (3 водных юнита и 10 ветрогенераторов). Энергия собирается и распределяется по платформе благодаря инновационной системе SmartGreed.

Также, на данной платформе будет происходить первичная обработка самих водорослей – сушка, очистка, сортировка, выделение белка. Ожидаемое производство продукции около 600 литров продукции в месяц. Это решение принято по той причине, что рацион специалистов на платформе должен быть насыщен витаминами, микроэлементами и высококачественным белком, чтобы их организмам было проще приспособиться к условиям Арктики. А водоросли являются бесценным продуктом для выделения этих веществ.

Также хочется отметить, что проект по дальнейшему использованию водорослей как источника энергии – это не утопия, вопрос только в том насколько активно они смогут размножаться в закрытых условиях на морской платформе, что станет понятно после свершения предложенного эксперимента. Ожидаемая выработка энергии может достигать 50 МВт*ч. С каждым годом появляется все большее количество видов водорослей, которые становятся все менее прихотливы, и, возможно, именно на предложенной платформе будет выведен новый, уникальный вид водорослевых культур, нечувствительный к снижению температуры для экономии затрат на отопление в условиях Арктики!

Таким образом, предложенный эксперимент будет иметь такие позитивные результаты, как:

1. Повышение качества жизни и иммунитета вахтенных специалистов, улучшение их здоровья и физических показателей;
2. Возможность увеличить длительность вахты в связи с улучшением условий;
3. Уникальные данные о работе станции ВИЭ в условиях Арктического региона;
4. Появление не имеющей аналогов экспериментальной площадки в Арктике, оборудованной по последнему слову техники;
5. Отработанная технология, готовая стартовать на действующих морских платформах, судах, удаленных объектах и пр.

Послесловие и благодарности:
Работа выполнена под руководством заместителя руководителя Учебно-научно-производственной лаборатории по аэродинамическим а аэроакустическим испытаниям строительных конструкций, доцента НИУ МГСУ, доцента Государственного университета по землеустройству, к.т.н. И.В. Дуничина,
При содействии доцента Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина, к.т.н. П.К. Калашникова
и консультации ведущих научных сотрудников Научно-исследовательской лаборатории Возобновляемых источников энергии Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, к.ф.-м.н. С.В. Киселевой и к.б.н. Н.И. Черновой.