Teknologiutviklingen i havbruksnæringen - Er lukkede anlegg løsningen på alt?

Transkript

1 Havbruksdagene i Kjøllefjord Temadag om oppdrett og smolt 2. mars 2016 Teknologiutviklingen i havbruksnæringen - Er lukkede anlegg løsningen på alt? Seniorforsker avdeling for havbruksteknologi Dr. Zsolt Volent SINTEF Fiskeri og havbruk Zsolt.volent@sintef.no Teknologi for et bedre samfunn 1

2 Min Bakgrunn Utdannelse: Hovedfag i fysisk oseanografi - UiO (spesialfelt: Fjord dynamikk) (1982) Doktorgrad i oseanografisk biologi - NTNU (spesialfelt: økosystemer i havet primærproduksjon) (2009) Arbeidserfaring: SINTEF Vassdrags og havnelaboratorium (VHL), ( ). OCEANOR AS, ( ) SINTEF Fiskeri og havbruk ( ) Teknologi for et bedre samfunn 2

3 SINTEF Fiskeri og havbruk avdeling for havbruksteknologi ca. 25 ansatte - Havbrukskonstruksjoner og -systemer - Drift og operasjon Vertskap for EXPOSED, Senter for foskningsdrevet innovasjon Havbruksteknologi = Vitenskap Partner i AMOS, Center of Exellence: Center for Atonomous Marine Operations and Systems (NTNU) Medlem i NCE Aquaculture Medlem i akvarena Teknologi for et bedre samfunn 3

4 Enormt marint potensial 4 Teknologi for et bedre samfunn

5 Havbruksnæringa: Kjempepotensial? Er vi på den glatte rette veien?.bare "dra på..?" Neppe, men vi er ikke på denne veien heller...hvor er vi på veien for å utløse potensialet? Teknologi for et bedre samfunn 5

6 Hva er havbrukets miljøutfordringer? Grønne konsesjoner : Miljøutfordringene = "Hindrene" som må passeres er: LAKSELUS/AGD (i alle fall sørpå) RØMMING OG GENETISK PÅVIRKNING SYKDOM AREALBRUK???FORURENSING OG UTSLIPP??? Hvordan løser vi miljøutfordringene? Oppgavene løses ikke med Prøving og feiling! Teknologi for et bedre samfunn 6

7 Forskning gir Kunnskap Teknologi for et bedre samfunn 7

8 Åpne eller lukkede merdanlegg eller begge? Åpne merdanlegg Kjent teknologi, som fungerer (i de fleste tilfellene). Midgard konseptet Lukkede merdanlegg (definisjoner) Duk, PVC duk, plastmerder med not etc. regnes som fleksible konstruksjoner Glasfiber, kompositt etc. regnes som Semi-rigide konstruksjoner Betong, Stål etc. regnes som rigide konstruksjoner Teknologi for et bedre samfunn 8

9 Utviklingskonsesjoner ut mot havet! Oljesyndromet større, jo bedre! Teknologi for et bedre samfunn

10 Skal Columbi-egget redde laksenæringen? Mulig det men hvor egnet er den for de utsatte lokalitetene? Hva tåler den av bølger og strøm? Teknologi for et bedre samfunn 10

11 Er så lukkede anlegg løsningen? Fleksible konstruksjoner ECOMERDEN Sulefisk AS AkvaDesign Lukket duk Botngaard Semi-rigide konstruksjoner 6000 kubikkmeter, 4 inntaks på meter Preline Glassfibertank Aquadomen NEKTON AS Rømt fisk 2013 Aquafarm Equipment Havarerte vår 2015 Havarerte heldigvis uten fisk Teknologi for et bedre samfunn 11

12 Har disse systemene blitt undersøkt godt nok? Hva kan skje med lukkede merdsystemer og hva tåler de av miljøpåvirkning (strøm og bølger)? Aquadom - havari på nyåret 2015 Vi må se inn i, og bak selve konstruksjonen = KUNNSKAP Teknologi for et bedre samfunn 12

13 Lukket fleksibel merdsystem for postsmolt produksjon på Smøla Volum = 2480 m 3 Omkrets = 60 m Dybde = 13 m Vannutskiftning = 32 m 3 /min Teknologi for et bedre samfunn 13

14 Lukket fleksibel ventemerdsystem for slaktefisk XltOEjLMYCs Volum Lengde Bredde Dybde Vannutskiftning = ~ 6800 m3 = 52 m = 12,5 m = 8,5 m = 70 m3/min Teknologi for et bedre samfunn 14

15 Krefter på duk og konstruksjon i strøm Teknologi for et bedre samfunn 15

16 Fleksible løsninger Forsøk ved Marinteknisk Senter Kontraksjoner i bølgeretningen og overskylling Bølgehøyde ~ 1,1 m Kontraksjonen skviset som en fotball i bølgeretningen. Bølgehøyde ~ 1,1 m - Bølgen bryter over merden. Teknologi for et bedre samfunn 16

17 Sammenligning av modeller % f. - l/h = 15 Teknologi for et bedre samfunn 17

18 Sammenligning av modeller - 70 % f. - l/h = 15 Teknologi for et bedre samfunn 18

19 Krefter på semi-rigide og rigide konstruksjoner i bølger Dersom det blir påtrykt en bølge utenfra og bølgelengden treffer resonansfrekvensen for den semi-rigide eller rigide konstruksjonen, kan det oppstå store ødeleggende krefter. Tacoma bridge Teknologi for et bedre samfunn 19

20 Forskjellige bevegelsesmønster som kan oppstå: Tromme bevegelse - Teknologi for et bedre samfunn 20

21 Forskjellige bevegelsesmønster som kan oppstå: Lineær skvulping - Teknologi for et bedre samfunn 21

22 Forskjellige bevegelsesmønster som kan oppstå: Virvling (1 node) - Det er ikke sikkert bølgebevegelsen inne i konstruksjonen følger bølgebevegelsen utenfor. Teknologi for et bedre samfunn 22

23 Forskjellige bevegelsesmønster som kan oppstå: Virvling (2 noder) - Teknologi for et bedre samfunn 23

24 Forskjellige bevegelsesmønster som kan oppstå: Stående bølge - Teknologi for et bedre samfunn 24

25 Forurensing eller ressurs Lukkede merdsystem: Oppsamlet for og avføring Hva skal man gjøre med det oppsamlede stoffet? Hva skal avfallet brukes til? Er det økonomisk og miljømessig bærekraftig? Gjødsel: Kreves et avvanningsanlegg (energikrevende) kommersielt tilgjengelig i storskala? Krever et avsaltingsanlegg (energikrevende) kommersielt tilgjengelig i storskala? Biogass: Ingen kommersielt tilgjengelig store nok anlegg for å ta i mot all råstoffet Biogassproduksjon på Skogn - BIOKRAFT. Det trengs enorme anlegg for å ta unna råstoffene som er tilgjengelig. LOGISTIKKUTFORDRING Hva er da alternativene? Bonden gjødsler jordene med kumøkk å få høyere produksjon Oppdrettere burde gjødsle havet for å få opp O 2 produksjon og reduksjon av CO 2 nivået Teknologi for et bedre samfunn 25

26 EN LITEN DIGRESJON TIL SLUTT Fotosyntese og nitrogensyklusen Fotosyntese Nitrogensyklusen N 2 gass NO 3 NO 2 NH 4 Avføring fra fisk Oksydering vha. av bakterier 26 Teknologi for et bedre samfunn

27 Terrestriel: Utslipp ,6 + 0,5 = 122,1 Opptak- = 121,3 Global karbon Fluks Havet: Utslipp- = 90 Opptak- = 92 Teknologi for et bedre samfunn 27

28 Langtidsobservasjoner av atmosfærisk CO 2 På 70 tallet I dag = 402,52 Industrielle revolusjon Nature 316: Teknologi for et bedre samfunn 28

29 CO 2 konsentrasjonen i atmosfæren i fremtiden IS92a = Intergovermental panel on Climate Change (IPCC), "business as usual" S650 = En mer konservativ modell. Stopper vi all menneskelig aktivitet, vil CO2 nivået fortsatt stige inntil et visst nivå. NOAA Teknologi for et bedre samfunn 29

30 Oppsummering Står overfor miljøutfordringer Komplekst - "alt henger sammen med alt". Forstå mekanismer og sammenhenger er en forsikring for næringen som sådan, og igjennom det for hver enkelt aktør. Kan løses gjennom investering i kunnskap og tilrettelegge for innovasjoner. Må etterstrebe økt presisjon i alle ledd og kunnskapsbyggingen for å evne dette er den beste forsikringen for et mer bærekraftig lakseoppdrett i framtiden. Krav til dokumentasjon. Lukkede anlegg er en del av løsningen økt diversifisering av teknologier er positivt, men ingen garanti for at de er feilfri. Oppsamling av avfall fra oppdrett er ikke løsningen i alle tilfeller. Oppsamling er energikrevende og klimagassdrivende. Sett i forhold til klima bør man gjødsle havet, selv om dette er en "dråpe i havet". Teknologi for et bedre samfunn 30

31 Referanser Strand, I., Sørensen, A., Lader, P., and Volent, Z., (2013), Modelling of drag forces on a closed flexible fish cage, in 9th IFAC Conference on Control Applications in Marine Systems, Control Applications in Marine Systems, Volume 9, Part 1, Hasegawa, K., ed., ISBN: , ISSN: Lien, A. M., Volent, Z., Jensen, Ø., Lader, P. and Sunde, M., (2013) "Shielding skirt for prevention of salmon lice (Lepeophtheirus salmonis) infestation on Atlantic salmon (Salmo salar L.) in cages - ascaled model experimental study on net and skirt deformation, total mooring load, and currents", Aquaculture Engineering Vol. 58: doi: /j.aquaeng Strand, I. M., Sørensen, A. J., and Volent, Z., (2014), Closed flexible fish cages: Modelling and control of deformations, in Proceedings of 33 rd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering. June 8-13, 2014, San Francisco, USA, Lader, P., Fredriksson, D. W., Volent, Z., DeCew, J., Rosten, T., and Strand, I. M., Drag forces on, and deformationof, closed flexible bags, in Proceedings of 33 rd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering. June 8-13, 2014, San Francisco, USA, Strand, I. M., Teel, A. R., Sørensen, A. J., Volent, Z., (2014), Hybrid modelling of water exchange", 2014 IEEE Multi-conference on Systems and Control, received April 15, Volent, Z., Birkevold, J., Stahl, A.,Lien A. M., and Sunde L. M., 2014, Badebehandling med duk mot lakselus jakten på 100 % fyllingsgrad med nye dukdesign, Norsk Fiskeoppdrett, nr. 8. ( Lader, P., Fredriksson, D. W., Guenther, J., Volent, Z., Blocher, N., Kristiansen, D., Gansel, L., and Decew, J., (2015), "Drag on hydroid-fouled nets An experimental approach", China Ocean Engineering, 29(3): p Volent, Z., Birkevold, J., Stahl, A.,Lien A. M., and Sunde L. M., 2015, Badebehandling med duk mot lakselus Badebehandling med duk mot lakselus resultater fra jakten på 100 % fyllingsgrad., Norsk Fiskeoppdrett, nr. 3. ( Fredriksson, D.W., DeCew, J., Lader, P., Volent, Z., Jensen, Ø., and Willumsen, F. V., "An aquaculture net finite element modeling technique with laboratory bench-top measurement validation", Aquaculture Engineering (in press). Volent, Z., Birkevold, J., Lader, P., Stahl, A., Lien A. M., and Sunde, L. M., Experimental study of installation procedure for delousing tarpaulin, Aquaculture Engineering, (in press). Lader, P., Fredriksson, D. W., Volent, Z., DeCew, J., Rosten, T., and Strand, I. M., Wave response of closed flexible bags, in Proceedings of 35 rd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering. June 19-24, 2016, Busan, Korea 2016 (submitted). Teknologi for et bedre samfunn 31

32 TAKK FOR MEG Teknologi for et bedre samfunn 32