Kompresory sestupují do hlubin oceánů

Integrace motoru, oběžných kol a magnetických ložisek na jedné hřídeli odstraňuje olejové a těsnicí systémy, čímž se snižuje rozměrová plocha, složitost i rizika úniku. Mezi významné výhody utěsněných kompresorů patří i nízké nároky na údržbu a bezemisní provoz. 

Sealed neboli utěsněné stroje
Jako utěsněný nebo hermeticky uzavřený se charakterizuje systém s pohonem elektromotoru uvnitř stejné skříně jako prvky kompresoru. Oběžná kola i kotva motoru jsou na společné hřídeli s magnetickými ložisky, skrze skříň nejsou žádné průchody pro přívod mazacího oleje ani vypouštěcí otvory. Motor i ložiska jsou chlazeny proudem procesního plynu odsávaného ze samotného kompresoru. 
Počátky utěsněných kompresorů se datují do 80. let 20. století, kdy byly poprvé použity při zvyšování tlaku v plynovodech. Motorový potrubní kompresor MOPICO (Motor-Driven Pipeline Compressor) se vyznačoval jedním nebo dvěma stupni uspořádanými sériově nebo paralelně, které dosahovali buď vysokých průtoků až 30 000 m3 za hodinu, nebo výtlačného tlaku 150 barů v malém utěsněném provedení.
Zhruba ve stejné době byla testována i magnetická ložiska jako alternativa k systémům mazacího a těsnicího oleje a v roce 1985 použila společnost Nova prototyp magnetického ložiskového systému v odstředivém kompresoru, což znamenalo významný krok k plně bezolejovým konstrukcím.
Zásadní posun však nastal se zavedením vysokorychlostního bezolejového motorového kompresoru (High-Speed Oil-Free Integrated Motor Compressor – HOFIM), který firma MAN Energy (nyní Everllence) uvedla na scénu v roce 1991. Kombinací vysokorychlostního indukčního motoru, vícestupňového odstředivého kompresoru a aktivních magnetických ložisek v utěsněném pouzdře eliminovali potřebu převodovky a olejových systémů. 
Původní konstrukce pro zvýšení tlaku v potrubích se vyvinuly do menších zařízení, která pracovala s tlaky až 303 barů (4400 psi) a výkonem 18 000 kW, měla nižší hmotnost i možnost sériové/tandemové konfigurace pro rozšířené provozní rozsahy. 

Výhodné na zemi i na dně moře
Potrubní kompresory jsou tradičně poháněny plynovými turbínami pracujícími při 3600 ot./min. Turbíny často spalují zemní plyn přímo z potrubí, ale i moderní jednotky produkují emise CO2 a NOx, a v oblastech, kde jsou uplatňovány přísné limity hluku a emisí, tak nabízejí elektricky poháněné uzavřené kompresory čistou a tichou alternativu, kterou lze provozovat i tam, kde by konvenční stanice nebyly realizovatelné.
Milníkem v technologii uzavřených kompresorů byl rok 2016, kdy byl v norském těžebním poli Åsgard v hloubce 300 metrů spuštěn první podmořský kompresor na světě. Systém komprese plynu zahrnoval dvě podmořské jednotky HOFIM, které loni přesáhly už více než 150 000 provozních hodin bez zásahu. Jsou kvalifikovány pro provoz s mokrým plynem, takže není zapotřebí další separační zařízení, čímž se výrazně zjednodušil podmořský proces. Zvyšování tlaku přímo na mořském dně eliminovalo potřebu velkých offshore plošin.
Nejvýkonnější současný podmořský kompresorový systém, projekt Jansz-Io Compression (J-IC), provozovaný společností Chevron Australia v hloubce asi 1400 metrů, využívá pět podmořských jednotek HOFIM nové generace, speciálně navržených pro provoz na mořském dně. Má zhruba třikrát větší kompresní výkon než průkopnický systém Åsgard v Norsku, přitom si ale zachovává podobné rozměry a nižší relativní hmotnost.

Průmyslová tepelná čerpadla, podmořská těžba i vodík
Relativně nové využití technologie uzavřené komprese lze nalézt i v průmyslových tepelných čerpadlech. Použitím transkritického cyklu CO2 k zesílení zdroje okolního nebo odpadního tepla pro dálkové vytápění teplou vodou může tepelné čerpadlo s uzavřeným kompresorem nahradit konvenční topné systémy, přitom spotřebovává zlomek energie potřebné pro jejich provoz. Také možnost velmi rychlého spuštění (tři minuty i méně) uzavřených kompresorů, je pro systémy vytápění nebo chlazení v reakci na proměnlivou poptávku velmi důležitá. Příkladem je projekt Esbjerg v Dánsku, kde je v provozu největší tepelné čerpadlo na bázi CO2 na světě, kde takovýto systém, využívající jako zdroj tepla mořskou vodu, nahradil uhelnou elektrárnu a ročně snižuje emise přibližně o 120 000 tun CO2.
Slibná budoucnost se pro uzavřené kompresory rýsuje ve využití v těžebním průmyslu, kdy by se mohly stát klíčovou technologií pro bezobslužné offshore plošiny. Jejich kompaktní konstrukce nevyžaduje pomocná zařízení, jako převodovky a systémy mazacího nebo těsnicího oleje, což vede k významným úsporám na rozměrech i hmotnosti a eliminují potřebu manuálních kontrol (hladiny oleje nebo monitorování těsnosti ventilů apod.), čímž jsou zvláště atraktivní pro provozy bez přítomnosti stálé obsluhy.
HOFIM byl speciálně přizpůsoben pro trvalý provoz pod vodou. Hermeticky uzavřená konstrukce s integrovaným motorem eliminuje dynamická těsnění a zabraňuje vniknutí mořské vody. Tento plně uzavřený proces zajišťuje maximální ochranu proti vnitřní korozi a kompresor s bezúdržbovým provozem umožňuje spolehlivé zvyšování tlaku přímo v nádrži.
Dva kompresory HOFIM budou v roce 2027 nasazeny na bezobslužné plošině Munin při těžbě ropy a zemního plynu v Severním moři a budou plně řízeny z břehu. Tento projekt ukazuje, jak se uzavřené kompresory vyvíjejí v plně digitální, dálkově ovládaná zařízení představující budoucnost těžby plynu na moři.
Další perspektivní aplikaci představuje komprese vodíku, který je problematický pro skladování i manipulaci. Jeho úniky mohou představovat bezpečnostní hrozbu, takže hermeticky uzavřená konstrukce kompresoru minimalizuje potenciální rizika a nabízí bezpečnější řešení.
Uzavřené vysokorychlostní kompresory se postupně vyvinuly z okrajového konceptu do osvědčené technologie a ve své současné podobě pokrývají širokou škálu provozních podmínek s vysokým výkonem i schopností pracovat s vysokými tlaky, a to při poměrně kompaktním formátu. Jednotky lze navíc konfigurovat sériově nebo tandemově, aby se rozšířil jejich provozní rozsah. Aktivní magnetická ložiska jsou digitálně řízena a mohou spolehlivě fungovat, i když je ovládací panel umístěn stovky metrů daleko, např. v jedné kanadské instalaci je řídicí místnost vzdálena více než 3000 km od kompresorové stanice. 

Tomáš Machoň
Foto: Aker Solutions, Everllence 

Publikováno: 19. 7. 2026 | Počet zobrazení: 172 33