Fremtidens teknologi for håndtering av pelagisk fangst ombord

Transkript

1 Åpen Rapport Fremtidens teknologi for håndtering av pelagisk fangst ombord Sluttrapport Forfattere Ida Grong Aursand Rita Sævik, Espen Ervik, Morten Bondø, Aleksander Eilertsen, John R. Mathiassen, John A Fossum, Leif Gjelseth SINTEF Fiskeri og havbruk AS Råstoff og prosess

2

3 Innholdsfortegnelse Innledning Mål Organiseringen av prosjektet Forskningsoppgavene og resultatene i prosjektet Arbeidspakke : Funksjonell og stabil håndtering av sugeslange Resultater i Arbeidspakke Arbeidspakke2: Visualisering av strømning i lastelinjen Resultater i Arbeidspakke Arbeidspakke3: Trygg og effektiv trykklossing av pelagisk fisk Resultater i Arbeidspakke Formidling og kommunikasjon Konklusjoner av 9

4 Innledning For den pelagiske flåten har det gjennom flere år vært en målsetning å levere en større andel av fangsten til humant konsum. Denne tilpasningen har over tid vært viktig for å øke verdiskapingen fra fisket. En sentral utfordring for videre utvikling av flåten er å utvikle enda bedre systemer og løsninger for håndtering og oppbevaring av fangsten. Prosjektets overordnede idé var å utvikle neste generasjons skånsomme og effektive system for lasting og lossing av pelagisk fisk ved hjelp av henholdsvis under og overtrykk ved å løse de nødvendige teknologiske utfordringene med en vitenskapelig tilnærming. Denne teknologien er hentet fra brønnbåter, og har aldri før har blitt benyttet i fiskeri. Systemet bidrar til at fangsten vil kunne håndteres på en svært skånsom måte, hvilket fører til en mulig merverdi av fangsten på grunn av høyere produktkvalitet, og en mulig høyere andel til humant konsum. Det nye laste /lossesystemet føre også til at mannskapets HMS er ivaretatt på en god måte, da flere tunge operasjoner vil bli erstattet av automatiske løsninger. Dette kan igjen lette rekrutteringen av mannskap i framtida. Fartøy med denne typen system er i tillegg mer fleksible og kan benyttes for eksempel i offshore oppdrag. Dette er en stor gevinst med tanke på at fiskeriene kun foregår i 5 7 måneder av året avhengig av blant annet kvotetildelinger, ressurstilgang, værforhold. 2 Mål Gjennom en vitenskapelig tilnærming, identifisere flaskehalsene og løse de nødvendige teknologiske utfordringene for å oppnå et ferdigutviklet system for neste generasjons lasting og lossing av pelagisk fisk ved hjelp av henholdsvis under og overtrykk. Dette vil sørge for effektive prosesser, skånsom og hygienisk behandling av fangsten fra not til landanlegg og forbedret HMS for fiskerne. Hovedmålet vil nås gjennom følgende delmål: ) Utvikling av en funksjonell og stabil løsning for håndtering av sugeslange under lasting av fangsten på basis av matematiske beregninger og måledata av strømning av fisk/vannblandinger i lastesystemet. 2) Utvikling av et sensorsystem for visualisering av aktiviteten i lastelinjene (strømingshastighet og forholdet fisk/vann) som støtteverktøy for mannskapet for å oppnå optimal lastehastighet 3) Oppnå en trygg og effektiv måte å trykklosse fangsten på gjennom utvikling av sikkerhetssystem med tilstrekkelig redundans, aktive kontrollsystemer for trykkregulering og et overvåknings system med loggefunksjon som integreres i dagens datasystem De mest vesentlige innovasjonene i prosjektet var: ) Muliggjøring av lasting med undertrykk gjennom utvikling av en ny løsning for håndtering av sugeslange med nødvendig lastekapasitet og driftssikkerhet 2) Ny løsning for automatisk måling av fiskestrøm under lasting som muliggjør optimal lastehastighet med hensyn til råstoffkvalitet og minimal risiko for mannskap gjennom et lukket system fra not til fisketanker 3) Ny sikker løsning for trykklossing i lukket system for jevn leveranse til landanlegg og hvor HMS for mannskapet er ivaretatt 3 av 9

5 4) Erstatning av tunge operasjoner ved bruk av automatiserte prosessløsninger og et datasystem som gjør det mulig å operere hele fiskehåndteringssystemet fra et kontrollrom 3 Organiseringen av prosjektet I dette prosjektet var rederiet Ervik & Sævik, som har investert i neste generasjons håndteringssystem for pelagisk fangst, søker. Prosjektledelsen var lagt til MMC Tendos, som er leverandør av systemet, mens SINTEF Fiskeri og havbruk var FoU koordinator. Ervik & Sævik var prosjekteier. Rederiet eier Norges største ringnofartøy, ferdigstilt våren 20. Det er et kombinasjonsfartøy og driver pelagisk fiskeri og offshore operasjoner. Fartøyet har tatt i bruk ny teknologi innen flere områder. Blant annet har de valgt å være med i utviklingen av et nytt skånsomt fangsthåndteringssystem som aldri før har blitt testet for denne typen fartøy. MMC Tendos er en av Norges fremste utstyrsleverandører til både akvakulturnæringen og fiskerinæringen. Bedriften har vært en pådriver for å innføre ny teknologi på tvers av disse to næringene, og er dermed med på å drive teknologiutviklingen i fiskeflåten. SINTEF Fiskeri og havbruk er et av Europas ledende forskningsinstitutt innen teknologiutvikling for den biomarine næringen. Instituttet har vært det viktigste forskningsinstituttet innen utvikling av den norske fiskeflåten det siste tiår. Hovedkompetansen ligger i teknologiutvikling for fangsthåndtering, råstoffkvalitet, fartøydesign, redskap og HMS. 4 Forskningsoppgavene og resultatene i prosjektet Effektiv lasting av fangsten har flere viktige momenter. Rask nedkjøling av levende fisk er avgjørende for å oppnå god sluttkvalitet. Hvis fisken dør i redskapet vil dette kunne medføre ødeleggelse av redskap, tap av fangst og økt risiko for skade på både skip og mannskap. Figur viser en oversikt over laste /kjøle /lossesystemet som er installert ombord på Christina E. Prosjektet var delt inn i tre arbeidspakker som er beskrevet under. 4 av 9

6 Figur : Det nye laste /kjøle /lossesystemet installert ombord på Christina E. 4. Arbeidspakke : Funksjonell og stabil håndtering av sugeslange Det nye laste /lossesystemet er basert på lasting ved hjelp av undertrykk. Ved omtrent 0 meters løftehøyde vil sjøvannet kavitere, noe som stopper undertrykkslastingen. Maksimalt undertrykk i tanken er begrenset til omtrent 80% av konstruksjonsmessige årsaker. Dette begrenser effektiv løftehøyde til ca 8 meter. Denne løftehøyden skal dekke opp både høydeforskjell mellom havflate og topp avsilingskasse og slangemotstand. I tillegg vil uønsket luft i systemet føre til at opplevd løftehøyde blir økt. I dagens design er systemets opplevde løftehøyde kritisk i forhold til fysisk begrensning, noe som har gjort det umulig å drive effektiv lasting. Det var nødvendig å etablere ny kunnskap om flerfasestrømning med fisk, sjøvann og luft. Videre var det nødvendig å prediktere kavitasjon som funksjon av ulike geometrier og undertrykk samt blandingsforholdet fisk/vann/luft. Det skulle utvikles en funksjonell løsning for håndtering av sugeslange for lasting av fangsten for å øke lastekapasiteten og unngå stopp på grunn av luftlommer i systemet. Dette ble gjort basert på funn i forskningsarbeidet. Håndteringen av sugeslangen er en utfordring fordi den må flyttes rundt i forskjellige posisjoner hele tiden (være der det er mest fisk). Det er ønskelig å finne en robust design med tanke på håndtering i til dels vanskelige værforhold, robust materialvalg, varierende løftehøyde i sjø (undertrykksberegninger), design tilpasset dekkplass og redskap. Fullskalaforsøk vil 5 av 9

7 bli gjennomført for å etablere best practice for praktisk operasjon. Gjennom følgende trinn skal innovasjonen ferdigutvikles: AP.: Kunnskapsinnhenting og matematiske beregninger av slangemotstand som funksjon av rørtrasé, slangelengde og diameter. AP.2: Design av ideell slangeføring hvor praktiske hensyn og fysiske begrensninger er tatt i betraktning Reduksjon av undertrykk uten å begrense strømningshastighet AP.3: Installasjon av prototyp for slangeføring ombord og instrumentering av denne ved hjelp av trykk og strømningsensorer AP.4: Testing av slangeføring fullskala AP.5: Justeringer slangeføring 4.2 Resultater i Arbeidspakke En ny slangeføring ble designet av MMC og bygget om bord i 202. Designet ble testet ved to forskningstokt høsten 202 (Tokt : Makrell og Tokt 2: NVG sild) hvor to forskere fra SINTEF Fiskeri og havbruk deltok. Den ene målsetningen med toktene var å evaluere effekten av laste /kjøle /lossesystemet på råstoffkvalitet sammenliknet med konvensjonelle fartøy. I tabell er hoveddata til fartøyene som ble sammenliknet under Tokt (makrell) presentert. Tabell 2 oppsummerer fiskeriet under Tokt (makrell). Her ble kvaliteten fra følgende fangster sammenliknet: Christina E, et konvensjonelt kystfartøy (Fartøy A) og to konvensjonelle havgående fartøy (Fartøy B og Fartøy C). Fartøy A var et kystfartøy (LOA 27 m), mens Fartøy B og Fartøy C var noe større havgående fartøy. Alle tre hadde tradisjonelt lastesystem ved hjelp av skovlpumpe og lossing ved hjelp av vakuum. Christina E var det største fartøyet av alle som ble sammenliknet, men hadde den minste slangediameteren i lastesystemet. Christina E lastet ved hjelp av undertrykk. Under lossing ble både trykklossing og vakuumlossing benyttet. Tabell : Hoveddata og informasjon om fangsthåndteringssystemet for Christina E og konvensjonelle fartøy hvor råstoffkvaliteten til makrell ble evaluert etter lossing. TOKT Makrell Christina E Fartøy A Fartøy B Fartøy C Hoveddata LOA 80,4 27,6 67,5 67,4 Bredde 6,6 7,6 3,5 3 Dybde 7,8 4,45 7,2 8,3 Ant RSW tanker Lastekapasitet RSWtanker (m 3 ) Fangsthåndteringssystem Redskap Ringnot Ringnot Ringnot Ringnot Lastesystem Undertrykkslasting, MMC Skovlpumpe Skovlpumpe, Karmøy, 8 Skovlpumpe, Seaquest 8, Irland Φ pumpeslange Lossesystem Trykklossing/vakuumpumpe Vakuum pumpe Vakuum pumpe Vakuum pumpe, CFlow Slangelengde 4,4 m 6 av 9

8 Tabell 2: Oversikt over fiskeriet for de konvensjonelle fartøyene for Tokt makrell. TOKT Makrell Christina E Fartøy A Fartøy B Fartøy C Posisjon 62.34N 0.43E 62 36,0N 0 34,0E Lasteoperasjon Undertrykkslasting Direktepumping Direktepumping Direktepumping Værforhold, fisket Frisk bris Stiv kuling Stiv kuling Laber bris Værforhold, gange til Frisk bris Frisk bris Frisk bris Laber bris land Ant kast Mengde fisk ombord (m 3 ) Kast : 250 m 3 Kast 2: 49 m 3 Totalt: 74 m 3 Totalt: 25 Kast : 40 m 3 Kast 2: 90 m 3 Totalt: 430 Totalt: 50 Fyllingsgrad i tankene (%) * 9 58 Pumpehastighet (m 3 /t) Lagringstid om bord (t) Ca 40 Ca 40 Ca 40 Temp i fisk ved 0,8 ± 0,2 5,2 ± 0,5 0,0 ± 0,8 0,4 ± 0,2 levering( C) Gjennomsnittlig fiskevekt (g) 49 (Kast ) 387 (Kast 2) *Estimert ut fra mengde fangst ombord og total lastekapasitet. I tabell 3 er hoveddata til fartøyene som ble evaluert under tokt 2 (NVG sild) presentert. Tabell 4 oppsummerer fiskeriet under tokt 2 (NVG sild). Under dette toktet ble kvaliteten på Christina E sin egen fangst sammenliknet med fangst som var overpumpet fra tre konvensjonelle havgående fartøy (Fartøy D, Fartøy E og Fartøy F) til Christina E. I tillegg ble fangsten sammenliknet med kvaliteten til en fangst fra konvensjonelt havgående fartøy (Fartøy G). Christina E var det største fartøyet av de som ble sammenliknet, og det eneste fartøyet som lastet ved hjelp av undertrykk. De andre fartøyene lastet ved hjelp av tradisjonell skovlpumpe. To av de konvensjonelle fartøyene hadde pumpeslange med 8 diameter, mens Christina E og de to andre konvensjonelle fartøyene hadde slanger med 6 diameter. Bde Christina E og Fartøy G losset ved hjelp av vakuumpumpe. 7 av 9

9 Tabell 3: Hoveddata og informasjon om fangsthåndteringssystemet for Christina E og konvensjonelle fartøy hvor råstoffkvaliteten til NVG sild ble evaluert etter lossing. TOKT 2 NVG sild Christina E Fartøy D (overpumping) Fartøy E (overpumping) Fartøy F (overpumping) Fartøy G Redskap Ringnot, Egersund trål Herøy, 826 m lang, 264 m dyp, 8, tonn blysynk Ringnot Ringnot Ringnot Ringnot, Fiskenett, Egersundgruppen 840 m lang, 220 m dyp Skovlpumpe, Skovlpumpe, Skovlpumpe, Skovlpumpe, Petrell, 6 Karm Karm, 8 seaquest 8 Hoveddata LOA 80,4 43,8 6, , Bredde 6,6 3 2,6 Dybde 7,8 7, 6,46 8,4 Ant RSWtanker 9 Lastekapasitet RSW tanker (m 3 ) Fangsthåndteringssystem Lastesystem Undertrykkslasting, MMC Φ pumpeslange Lossesystem Trykklossing/vakuumpumppumpepumpepumpe* Vakuum Vakuum Vakuum Vakuumpumpe Slangelengde 4,4 m 30 m 30 m 22 m *Fangsten ble pumpet over til Christina E, så lossesystemet er ikke evaluert i dette forsøket. 8 av 9

10 Tabell 4: Oversikt over fiskeriet for de konvensjonelle fartøyene for Tokt 2 NVG sild. TOKT 2 NVG sild Christina E Fartøy D Fartøy E Fartøy F Fartøy G (overpumping) (overpumping) (overpumping) Posisjon 68.02N 05.22E 68 0N 05 55E Lasteoperasjon Undertrykkslasting Overpumping Overpumping Overpumping Direktepumping Værforhold, fisket Nordling laber til frisk bris Sørlig liten kuling Sørlig liten kuling Sørlig liten kuling Sørlig liten kuling Værforhold, gange til land Stiv kuling Sørvest stiv kuling Sørvest stiv kuling Sørvest stiv kuling Sørvest stiv kuling Ant kast 2 3 Mengde fangst i 236 m m m m 3 Kast Mengde fangst i 00 m 3 Kast 2 Mengde fangst i Kast 3 Mengde fisk på 65 på 480 på 350 ombord (m 3 ) Christina E Christina E Christina E Tid ved skutesida 0 min 20 min 20 min 50 min 0 min før overpumpingen startet Total pumpetid 40 min 5 min 65 min Fyllingsgrad i tankene (%) Pumpehastighet (m 3 /t) Lagringstid om bord (t) Temp i fisk ved, ± 0,2 *ca,0 *ca,0 *ca,0 *ca,8 levering ( C) Gjennomsnittlig fiskevekt (g) *Temperaturen i RSW om bord fram til lossing Resultatene er gitt i egen rapport (Aursand og Bondø, 205). Under oppsummeres hovedfunnene. Kjøleregimet ombord Både for makrell og NVG sild ble den raskeste nedkjølingen av fangsten ned til 0 C målt om bord på Christina E ( 2 timer). Under makrelltoktet hadde de konvensjonelle fartøyene (Fartøy A C) nedkjølingsforløp på henholdsvis 6 8 timer, 2 timer og 8 timer. Under sildetoktet hadde det konvensjonelle fartøyet (Fartøy G) nedkjølingsforløp på i overkant av 5 timer. Under lagring i RSW om bord var kjølingen av både makrell og NVG sild generelt god og stabil om bord på fartøyene som ble vurdert. Under makrelltoktet var RSW temperaturen,2 C for Christina E, mens for de konvensjonelle fartøyene (Fartøy A C) viste kjøleloggen temperaturer på henholdsvis 0,6,,2 og,8 C. Under sildetoktet var RSW temperaturen ombord på 9 av 9

11 Christina E målt til å ligge mellom 0,6 og,2 C. Mens kjøleloggen fra Fartøy G viste temperaturer mellom,5 C og 2,2 C. Fisketettheten i lagringstankene varierte en god del mellom fartøyene. Under forsøket på makrell var fisketettheten på lagringstankene ombord 8 6% på Christina E, 66% på Fartøy A, 9% på fartøy B og 58% på Fartøy C. Under forsøket på NVG sild fisketettheten på lagringstankene ombord 20 63% for Christina E sin fangst, 45 50% for overpumpet fangst fra Fartøy D, 40% for overpumpet fangst fra Fartøy E og 9 73% for overpumpet fangst fra Fartøy F. Ombord på Fartøy G var fisketettheten 73%. Fangstkvalitet ombord på Christina E Overlevelsesraten til makrell var høy i nota (86 88%) og i silkassen (68 78%) fra ombordtakingen startet og til fisken var ombord 70 min senere. Overlevelsesraten avtok fra 00% levende til under 20% levende for NVG sild fra fangsten lå ved skutesida og til det hadde gått 60 minutter. Overpumpet fisk som hadde ligget ved skutesida til Fartøy D i 20 min før overpumpingen startet hadde 0% overlevelse. Makrellen hadde få fangstskader med unntak av skader på finnene og bloduttredelse. Over halvparten av fisken hadde skader på finnene, og om lag 70% av fisken hadde bloduttredelse på finnene etter ombordtaking. For NVG sild ble det observert skjelltap på nesten all fisk, skader på finner (93 00%) og bloduttredelser på finner (73 95%) og øyne (55 87%). Overpumpet NVG sild hadde signifikant høyere andel skader på finner enn undertrykkslastet fisk (00% vs 92%). Det samme gjaldt klemskader (3 6% vs 0%) og blod på øyne (80 00% vs 50 55%). To av de overpumpete fangstene hadde også signifikant høyere andel blod på gjellelokk enn undertrykkslastet fisk (0 25% vs 5 6%). Overpumpet fisk hadde imidlertid lavere andel blod på finnene sammenliknet med undertrykkslastet fisk (55 82 vs 88 94%). Det ble observert svært få blodflekker på sildefiletene ombord. Andelen fileter med blodflekker etter ombordtaking var lavest i nota og i filetene fra Tank 2.2, som var den andre tanken av totalt fire som ble lastet ved overpumping fra Fartøy F. Det var ingen andre signifikante forskjeller mellom andelen blodflekker i fangstene fra de ulike fartøyene. Filetkvalitet på land makrell Andelen makrellfileter med blodflekker var generelt lav (,5 2,4%) Det var ingen signifikante forskjeller mellom de ulike fangstene. Filetkonsistensen til makrellen var god, og det var ingen signifikante forskjeller mellom makrellfangstene (96 98% med naturlig/fast konsistens) med unntak av filetene fra Fartøy A som var noe bløtere (ca 50% med naturlig/fast konsistens). Filetspaltning ble vurdert på en skala fra 0 (ingen spaltning) til 5 (ekstrem filetspaltning). Det ble ikke observert fileter med ekstrem spaltning, og svært få hadde utpreget spaltning. Andelen filetspaltning var signifikant høyest for kystfartøyet (Fartøy A) (ca 32% uten spaltning). Fangstene fra Fartøy B (ca 56% uten spaltning) og Fartøy C (ca 5% uten spaltning) hadde signifikant lavere andel spaltning enn fangstene til Christina E (ca 47% uten spaltning fra Kast og ca 32% uten spaltning fra Kast 2). 0 av 9

12 Fartøy A hadde signifikant bløtere bukhinne enn de andre fartøyene, og årsaken antas å være forholdene under transporten mot land, herunder rulling/stamping, fyllingsgrad i tanken, værforhold og RSW temperatur som var noe høyere for Fartøy A enn de andre. Filetkvalitet på land NVG sild Andelen sildefileter med blodflekker var signifikant lavere for Christina E sitt minste kast (Kast 2, 00 m 3 ) sammenliknet med det største (Kast, 236 m 3 ). Christina E sitt andre kast, den første fisken som ble overpumpet fra Fartøy D og Fartøy G sin fangst hadde lavest andel blodflekker (henholdsvis 3,3%, 3,5% og 2,8%). Årsaken antas å være at dette var fisk fra små kast. Andelen blodflekker ble høyere etterhvert som fangsten fra Fartøy D og Fartøy F ble overpumpet. Oppholdstid i nota antas å være en årsak. Andelen fileter med bloduttredelser i nakke ("rød nakke") og haleregionen ("rød hale") ble vurdert for NVG sild. Fartøy E hadde færrest fileter med rød nakke (<2%), mens den siste fangsten som ble overpumpet fra Fartøy D (8%) og Fartøy F (2%) hadde flest. Fisken som ble tatt sist ombord hadde høyere andel røde haler enn den som ble tatt først ombord både fra Fartøy D (2,5% vs 0,8%) og fra Fartøy F (0 2% vs 2 3%). Den første fisken som ble tatt ombord fra Fartøy D hadde signifikant lavere andel røde haler (0,8%) enn alle andre fangstprøver, og den siste fangsten som ble lastet fra Fartøy F (Tank 4.2 og Tank 4.3) hadde signifikant høyere andel røde haler enn alle andre fangstprøver. Ellers var det ingen signifikante forskjeller mellom tankprøvene. Christina E sin fangst hadde 3 4% røde haler og Fartøy G hadde 3% røde haler. Det antas at oppholdstid i nota er den viktigste faktoren også for andelen røde nakker og røde haler. Det var signifikant lavere andel bløte sildefileter fra undertrykkslastet fangst om bord på Christina E (,9 2,6%) sammenliknet med direktepumpet fangst om bord på Fartøy G (8,% bløte fileter) og overpumpet fangst fra Fartøy E (5%) og Fartøy F (5 6%) med unntak av den aller første fisken som ble overpumpet fra Fartøy F (2,9%). Fartøy G hadde i overkant av 5 timers nedkjølingsforløp, mens Christina E hadde 2 timer. Oppholdstid i nota før lasting og tidsforbruket under selve lasteprosessen hadde innvirkning på filetkonsistensen. For Fartøy F var det signifikant økning i andel bløte fileter fra fangst som ble tatt ombord først og fram til den siste fangsten som ble tatt ombord. For Fartøy D ble det imidlertid ikke målt signifikante forskjeller i andelen bløte fileter mellom fangsten som ble tatt ombord først og den som ble tatt ombord sist. Fangsten til Fartøy D og E lå ved skutesida i 20 minutter før overpumpingen til Christina E startet, mens fangsten til Fartøy F lå ved skutesida hele 50 minutter. Lastingen ombord på Christina E og Fartøy G ble startet umiddelbart etter at fangsten lå ved skutesida. Størrelsen på kastene har sannsynligvis også innvirkning på konsistensen. Kastene til Fartøy D, E og F store sammenliknet med kastene til Christina E og Fartøy G. Prosentandelen sildefileter med spalting var signifikant lavere for undertrykkslastet fisk om bord på Christina E (,8 2%) sammenliknet med direktepumpet fisk om bord på Fartøy G (8,%) og overpumpet fisk om bord på Christina E (4,2 8%) med unntak av den første fisken som ble overpumpet fra Fartøy D (5,9%) og fangsten som ble overpumpet fra Fartøy E (7%). Dette er samme trend som for filetkonsistens, og det antas at samme årsaker ligger til grunn. av 9

13 4.3 Arbeidspakke2: Visualisering av strømning i lastelinjen For å bevare kvaliteten på råstoffet og sørge for effektiv lasting er det avgjørende at mannskapet har god kontroll på blandingsforholdet fisk/vann og hastigheten på lastingen av fangsten. I et konvensjonelt lastesystem er dette godt synlig for mannskapet, mens det nye laste /lossesystemet baserer seg på et lukket system fra not til landanlegg. Det er derfor avgjørende at det installeres sensorteknologi og informasjonssystem for visualisering av aktiviteten i lastelinjene (strømningshastighet og forholdet fisk/vann). Det er nødvendig å kartlegge hele ombordtakingsprosessen og reguleringen av tankvolum for å finne egnede posisjoner for plassering av sensorer. Videre må det tas beslutninger på egnet sensorteknologi for måling av strømningshastighet og forholdet fisk/vann. Lasteprosessen kan reguleres ved hjelp av endringer i tankvolum under lastingen, men dette feedbacksystemet vil mest sannsynlig være for langsomt til å gi en effektiv lasteprosess. Det vil derfor ses på muligheter for å plassere egnet sensorteknologi langs lastelinjen. Christian Michelsens institutt (CMR) har i en årrekke drevet utvikling av en fangstmåler basert på konduktivitet for måling av fangstmengde. Denne var i utgangspunktet tenkt brukt som en del av det nye konseptet, men CMR har ikke fangstmålere som er større enn 4'' i diameter, mens det nye systemet har behov for en fangstmåler med minimum diameter 8''. Dessuten har de ikke fangstmålere som er bygget for å tåle vakuum. MMC har hatt en god og tett dialog med CMR hvor konklusjonen ble at deres fangstmåler ikke er egnet til bruk i det nye laste /lossesystemet. Det er derfor nødvendig å se på andre teknologier for å finne en løsning på denne FoU utfordringen. Aktuelle måleteknikker er røntgen og maskinsyn 2, hvor sistnevnte metode benyttes i kombinasjon med gjennomlysning i AquaScan Fishcounter i oppdrettsnæringen 3 for automatisk telling av laks under pumping. Det er i første omgang tenkt å utvikle en sensor for hurtig, kostnadseffektiv og robust måling av relativ strømningshastighet og blandingsforholdet fisk/vann for regulering av lasteprosessen, og ikke en fangstmåler for å ha kontroll på mengden eller antallet lastet fisk. Det vil også vurderes om de valgte sensorene kan benyttes til absolutt måling av mengde lastet fisk. Forskningen skal gjennomføres i følgende trinn: AP2.: Vurdering av dagens lasteprosess (viktige parametere: hastighetsmålinger og rørstrømning) og evaluering av hvilke informasjonssystem og sensorer som er nødvendig/egnet og hvor de kan plasseres i lastelinjen. AP2.2: Design og bygging av to ulike sensorteknologier i labskala for vurdering av egnethet (viktige parametere: målenøyaktighet, robusthet, målehastighet) AP2.3: Gjennomføring av demonstrasjon med proof of concept sensor for måling av relativ strømning og forholdet fisk/vann AP2.4: Installasjon av informasjonssystem for lasteprosessen ombord basert på endringer i tankvolum og/eller sensor plassert langs slangeføring 2 Mathiassen, J.R., Misimi, E., Bondø, M., Veliyulin, E. and Østvik, S.O. (20) Trends in application of imaging technologies to inspection of fish and fish products. Trends Food Sci Techn 22, av 9

14 4.4 Resultater i Arbeidspakke 2 På de to forskningstoktene som ble gjennomført i 202 (Tokt : Makrell og Tokt 2: NVG sild) ble to ulike flowmålere testet. To forskere fra SINTEF Fiskeri og havbruk deltok. Kamerasystem for å visualisere flow i rørsystemet ble montert og testet. Ultrasonisk sensor og kamerasystemet som ble testet tilførte ny informasjon som fiskerne manglet fra før. Funksjonaliteten til slangen viste seg å være god, men det viste seg at det til tider ble pumpet store mengder vann uten fisk. Greyline TTFM.0, ultrasonisk flowmåler: Denne måleren består av to sensorer som monteres på røret og måler "transit time" for å estimere gjennomsnittshastighet i rør. Denne fungerte kun når det ikke var fisk i røret. Med en gang det kom noen få fisk i røret ramlet signalstyrken ned på 0%. Greyline PDFM 5.0, ultrasonisk dopplermåler: Denne måleren består av en sensor som monteres på røret. Den sender ut lydpulser og måler ekkoets bølgelengdeforskyvning. Sensoren har to prober innebygd slik at den skal være i stand til å måle retning på flowen. Denne gav hastighetsmålinger som så ut til å være riktige. Den oppdateres hurtig og gir dermed verdifull informasjon ved igangsetting av pumping, samt gir informasjon om plutselige endringer i hastigheten. Visualisering av flow gjennom kamerasystem: I rørføringa ble det satt inn et rør med vindu og bakbelysning. Foran dette vinduet er det montert et Vivotek IP8335H nettverkskamera. Dette er koblet til en trådløs router slik at bildeinformasjonen kan vises på trådløse enheter. Det ble også satt sammen en provisorisk vanntett housing med skjerm og datamaskin som kobler seg opp mot kamera og viser bildet i sanntid. På det første toktet i 202 (Makrell) ble denne stroppet fast inne i dekkshuset. Men, etter andre toktet ble det laget opphengningsfester slik at den kan henges opp ute på dekk under fiskeriet. Skjermen er enkel i bruk og starter automatisk opp og viser bilde når den tilkobles til strøm. Tilbakemeldingen fra mannskapet om bord etter det ble laget opplegg så de kan bruke den ute på dekk er svært positive. De syntes det var svært informativt og bidro til at de hurtig kan foreta endringer i slangeplassering og passelig nottørking. SINTEF har foreslått å investere i en trådløs tablet pc med godt opphengingssystem ved/i styreskapet for hydraulikken. Videre må det i samråd med rederiet og Havyard MMC diskuteres om en hastighetsmåler (doppler) skal monteres permanent. Det må også avklares med Havyard MMC hvordan en endelig løsning for visualisering av flow best mulig kan implementeres. Det har vært snakk om fra Havyard MMC sin side at de ønsker å kombinere bilde fra røret og flowmålingene inn i sitt styresystem. Våren 203 ble det gjennomført en intern workshop hos SFH med målsetning om å få opp stateof the art innen sensorsystemer som er aktuelle å benytte for ) Real time visualisering av flow i lastelinjene 2) Estimering av mengden lastet masse / råstoff 3 av 9

15 Høsten 203 ble det gjennomført to tokt (hhv makrell og NVG sild) med mål om å teste to ulike teknologier for visualisering av flow i lastelinjene basert på resultater fra workshopen. Følgende måleteknikker ble testet ut: Ultrasonisk flowmeter Røntgenteknologi Ultrasonisk flowmeter viste lovende resultater. Dette anses å være en egnet måleteknikk til å estimere flow i lastelinjer. Det trengs imidlertid ytterligere sensorteknologi for å skille mellom mengden fisk og vann i røret real time. Til dette formålet ble røntgenteknologi valgt for testing. Røntgenutstyret som ble testet ut ombord var ikke egnet til å visualisere flow i lastelinjer. Årsaken til dette var at røntgenkilden ikke var sterk nok. På bakgrunn av resultatene fra forskningstoktene i 202 ble det bestemt at en skulle teste ut kamera ved slangeåpningen som verktøy for mannskapet slik at de raskere skulle lokalisere fisken i nota ved igangsettingen av ombordtakingen. Det ble gjennomført to forskningstokt i 203 (hhv makrell og sild) hvor ulike kameraoppsett og belysning ble testet. Ved første tokt fungerte ikke utstyret grunnet slitasje som følge av vær og bevegelse på vei til feltet. Ved andre tokt gikk forsøkene som planlagt, og det ble gjort filmopptak i nota under lasting som mannskapet kunne studere real time. Tilbakemeldingene fra mannskapet var positive. Videre arbeid er beskrevet under arbeidspakke 2. Ut fra resultatene fra toktene i 202 og 203 ble det våren 204 arbeidet videre med et komplett system for visualisering av fisk i nota og flow under lasting. Høsten 204 ble det gjennomført to nye forskningstokt på Christina E. I forbindelse med toktene ble det installert et semi permanent system for visualisering av flow om bord. Systemet gav bedre oversikt over hva som skjer under ombordtakningen av fisken. I Figur 2 vises bilder fra videostrømmen som mannskapet fikk se på de tre forskjellige plassene i prosessen a) i not, b) på pumperøret og c) i toppen av avsilingskassen. I Figur 2a så mannskapet tydelig tettheten av fangst ved slangeåpningen, noe som gjorde det lettere å få kontroll på mengden fangst som ble lastet. I Figur 2b kunne mannskapet observere tettheten av fangst i lastelinjen og de kunne gjøre en subjektiv vurdering av hastigheten fangsten ble lastet med basert på videofilm. De samme observasjonene av fisketetthet i lastelinjen kunne gjøres i Figur 2c hvor fisken spres utover den store avsilingsrista. Figur 2 a) Kamera i not Figur 2 b) Kamera på pumperør Figur 2 c) Kamera på silkasse 4 av 9

16 Visualiseringen skapte bedre kommunikasjon hos mannskapet. Med visualisering av silkasse og pumperør til alle, samt visualisering av slangesnute til dem som styrte den, var det mulig å gi korte beskjeder fra maskinistene til slangestyrerne som slangestyrerne kunne forstå med en gang samtidig som de fikk visuell tilbakemelding av hva maskinistene snakket om. Dette vil kunne føre til raskere ombordtakning, og dermed bedre kvalitet. Det vil også være mulig å tørke noten mindre enn det som gjøres i dag men likevel få fisken hurtig ombord, da man til enhver tid kan se hvor fisken er og ha bedre kontroll på pumpeslangen. Det kan tørkes mindre når man har kontroll på inntaksmengden. Ved å få visuell feed back på hvordan slangen er plassert i noten vil man raskt kunne manipuler den inn i riktig posisjon for optimal ombordtaking. Fisken i noten deler seg ofte i to lag. Det er et lag som ligger på toppen, som er bestående av levende fisk og ett lag på bunnen som er utmattede og døde fisk. Denne fisken tynger noten, og det er viktig å få den raskt ombord. Ved store kast kan store mengder fisk i bunnen av nota føre til fare for at nota revner og at man mister fangsten. Ved å kunne se hvor denne fiskemengden er plassert, kan man rasker plassere seg for å ta den ombord. En utfordring ved system på Christina E. har vært at man ikke har hatt helt kontroll på slangen i noten og man har måttet tørke hardt for å få det til å fungere. Men med visuell feed back vil man kunne plasser seg riktig også ved mindre tørking. Mindre tørking vil gjøre at fisken lever lenger og gjøre det mulig å oppnå bedre kvalitet på sluttproduktet. Det er foreløpig ikke gjort studier for å måle effekt av kvalitet på fisken som følge av installasjonen. Det anbefales at effekten blir vurdert da dette systemet kan være aktuelt også for tradisjonelle fartøy. Hovedkonklusjoner fra arbeidet var: Greyline PDFM 5.0, ultrasonisk dopplermåler gav hastighetsmålinger som så ut til å være riktige. Den oppdateres hurtig og gir dermed verdifull informasjon ved igangsetting av pumping, samt gir informasjon om plutselige endringer i hastigheten. Visualisering av flow gjennom kamerasystem var enkelt i bruk og bidro til at mannskapet hurtig kunne foreta endringer i slangeplassering og passelig nottørking. Røntgen egnet seg ikke for visualisering av flow i lastelinjer Ultrasonisk flowmeter anses å være en egnet måleteknikk til å estimere flow i lastelinjer Et semi permanent system for visualisering av flow om bord gav bedre oversikt over hva som skjer under ombordtakningen av fisken gjennom videobilder fra tre ulike steder, i nota, på pumperøret og i toppen av avsilingskassen. 4.5 Arbeidspakke3: Trygg og effektiv trykklossing av pelagisk fisk I det nye konseptet kan fangsten losses ved hjelp av trykksetting av tankene. Dette medfører mindre bruk av klaffventiler og en mer kontrollert losseprosess som er kvalitetsbevarende og som i forstudier utført av SINTEF 4 har vist seg å føre til mindre grad av utkast. 4 Upubliserte data, SINTEF rapport under utarbeidelse (FHF prosjekt ) 5 av 9

17 Trykklossing som løsning er et tredje FoU behov som er identifisert. Tankene som er installert ombord på Christina E er godkjent for overtrykk opp til 2 bar hydraulisk trykk. Tidligere arbeid 5 har vist at trykklossing gir en betydelig lavere andel skadet fisk sammenliknet med tradisjonell vakuumlossing. Hovedsakelig på grunn av færre kappete fisk som følge av klaffventiler som lukkes. Dette medfører at en større andel av fangsten kan gå til humant konsum ved benyttelse av trykklossing som system. Videre har det vist seg at systemet gir en jevn strømning av fisk og vann fra lagringstanken til mottakskaret hos mottaksanlegget. For at systemet skal kunne tas i bruk kommersielt gjenstår det noe utvikling i form av en gjennomgang av systemet, identifisering av kritiske punkter og plassering av sensorer som står for kontrollert utblåsning når trykket overstiger 2 bar. Det er også nødvendig med en HMS gjennomgang av konseptet for å sørge for trygg plassering av sikkerhetsventiler. Et sikkerhetssystem med tilstrekkelig redundans må utvikles og installeres. Dette vil innebære aktive kontrollsystemer for trykkregulering og et overvåkningssystem med loggefunksjon som integreres i dagens datasystem for lasting og lossing. Det finnes per dato ingen liknende prosesser i fiskeflåten og det er derfor nødvendig å gjøre en risikovurdering slik at denne prosessen kan godkjennes. Det vil i denne fasen dras nytte av kunnskapsoverføring fra andre sektorer, som for eksempel trykksetting av LNG tanker på fartøy. Arbeidet er planlagt gjennomført i følgende trinn: AP3.: Videreutvikle teknologiske løsninger for trygg og effektiv trykklossing av pelagisk fisk fra lagringstanker ombord til mottakskar ved landanlegg AP3.2: HMS vurdering av arbeidsoperasjoner under lossing av fangst og forslag til plassering av ventiler for sikker utblåsning ved for høye trykk AP3.3: Installasjon av ventiler og sensorsystem 4.6 Resultater i Arbeidspakke 3 DNV ble leid inn for å utarbeide en HAZID analyse (hazard identification). Det ble avholdt en workshop i Fosnavåg hvor MMC, Ervik & Sævik, SINTEF og Wärtsila shipdesign samt DNV var til stede. En rapport med forslag til utbedringer av systemet ble levert av DNV. Arbeidet med å utarbeide en søknad til DNV om godkjenning av systemet fortsatte. Totalt 23 risikofaktorer ble identifisert i arbeidet. De viktigste risikofaktorene var knyttet til overtrykk over 2,8 bar (2,0 bar pneumatisk overtrykk og 0,8 bar vanntrykk). Dette kunne føre til en potensiell skade på tanken. Designkriteriene for tanken var at de skulle tåle 2,0 bar. Det ble derfor anbefalt å implementere målesensorer som kunne sikre at trykket i tanken ikke oversteg 2,0 bar, eller alternativt å teste og verifisere tanken for trykk opp til 2,8 bar gjennom beregninger. Det gjenstår nå å inngå kontrakt med DNV. Deretter må det installeres nye luker for å få trykklossing om bord på Christina E godkjent. Hovedkonklusjoner fra arbeidet var Det ble identifisert 23 risikofaktorer ved trykklossing om bord på Christina E hvor de viktigste var knyttet til overtrykk på 2,8 bar. Det er nødvendig å bytte luker på tankene for at systemet kan tas i bruk. 6 av 9

18 5 Formidling og kommunikasjon Det ble utarbeidet en video i forbindelse med teknologiutviklingen som er gjennomført i prosjektet Prosjektet ble presentert ved FHFs pelagiske samling i Ålesund 4. Desember 202. Prosjektet ble presentert ved Fiskebåts møte for pelagiske medlemmer på Gardermoen 7. mai 203. Det er opprettet egen webside for prosjektet på SINTEFs nettsider: teknologi for handtering av pelagisk fangstom bord/ Prosjektet ble presentert for SINTEF Fiskeri og havbruks styre i 203 Prosjektet er presentert for konsernledelsen i SINTEF i 203 Presentasjon ved internasjonal workshop på Island i 203 (Ida G Aursand) Presentasjon ved internasjonal konferanse (WEFTA) i Tromsø i 203 (Ida G Aursand) Presentasjon for tysk kunde under forskningstokt i 203 (Rita Sævik) Det er utarbeidet en film om prosjektet Presentasjon ved FishTech i Ålesund januar 204 (Rita Sævik og Ida G Aursand) Det er utarbeidet en film om prosjektet som ligger på prosjektets nettsider Aursand, IG, Bondø, M (205) Kvalitetseffekter på makrell og NVG sild ved bruk av ulike system for pumping og kjøling om bord. Toktrapport 202. SINTEF Rapport A279 ISBN Reling, T (203) Hazid offloading with overpressure in tanks Christina E. Report No/DNV Reg No / 72L25T Ida Grong Aursand, Morten Bondø, Aleksander Eilertsen, John R. Mathiassen, John A Fossum (205) Fremtidens teknologi for håndtering av pelagisk fangst ombord. Sluttrapport. SINTEF rapport. ISBN av 9

19 6 Konklusjoner Et nytt system for kjøling, lasting og lossing av pelagisk fisk er installert om bord på fartøyet Christina E. Lasting og lossing er basert på henholdsvis under og overtrykk. Det er gjennomført flere forskningstokt for å utvikle ny sensorteknologi og for å sammenlikne fangstkvalitet med konvensjonelle fartøy (kyst og havgående). Kvalitetseffekten av systemet ble sammenliknet med kvaliteten til fangster levert av konvensjonelle fartøy (ett kystfartøy og tre havgående fartøy). To forskningstokt på henholdsvis makrell og NVG sild ble gjennomført i den forbindelse. Kjølesystemet til Christina E gav den raskeste nedkjølingen av fangst ned til 0 C ( 2 timer), mens de konvensjonelle fartøyene hadde lenger nedkjølingsforløp. Nedkjølingsforløpet tok 6 8 timer for et kystfartøy, mens det tok 2 8 timer tre havgående fartøy. RSW kjølingen var generelt god og stabil om bord på fartøyene med temperatur på 0,6 C ombord på kystfartøyet og,2 C til 2,2 C ombord på havgående fartøy. Makrellen hadde høy overlevelse (>68%) under ombordtaking på opp til 70 min, mens sild hadde avtakende overlevelse fra fangsten lå ved skutesida (00%) til den var tatt ombord 60 min senere (<20%). Overpumpet sild som hadde ligget ved skutesida i to timer før overpumpingen startet var død. Andelen makrellfileter med blodflekker var generelt lav (,5 2,4%), og det var ingen signifikante forskjeller mellom de ulike fangstene. Filetkonsistensen til makrellen var god, og her var det heller ingen signifikante forskjeller mellom fangstene (96 98% med naturlig/fast konsistens), med unntak av filetene fra kystfartøyet som var noe bløtere (ca 50% med naturlig/fast konsistens). Andelen makrellfileter med filetspaltning var høyest for kystfartøyet (68% inkl 8% med utpreget spaltning). Konvensjonelle havgående fartøy hadde lavere andel fileter med spaltning (44 49%) enn Christina E (53 68%, inkl 0 2% med utpreget spaltning). Kystfartøyet hadde også bløtere bukhinne enn de andre fartøyene, og årsaken antas å være forholdene under transporten mot land, herunder fyllingsgrad i tanken, værforhold og RSW temperatur. Andelen bløte sildefileter og fileter med spaltning var signifikant lavere for undertrykkslastet fangst ombord på Christina E sammenliknet med direktepumpet og overpumpet fangst, med unntak av den første fisken som ble overpumpet. Andelen bløte sildefileter og fileter med spaltning økte med størrelse på kastene, oppholdstid i nota før lasting og tida under selve lasteprosessen. Andelen sildefileter med blodflekker økte med størrelsen på kastet og oppholdstid i nota, mens andelen sildefileter med bloduttredelser i nakke og haleregionen økte med oppholdstid i nota. Gjennom forskingstokt ble ulike teknologier for måling og visualisering av flow i lastelinjer evaluert: Greyline PDFM 5.0, ultrasonisk dopplermåler gav hastighetsmålinger som så ut til å være riktige. Den oppdateres hurtig og gir dermed verdifull informasjon ved igangsetting av pumping, samt gir informasjon om plutselige endringer i hastigheten. 8 av 9

20 Visualisering av flow gjennom kamerasystem var enkelt i bruk og bidro til at mannskapet hurtig kunne foreta endringer i slangeplassering og passelig nottørking. Røntgen egnet seg ikke for visualisering av flow i lastelinjer Ultrasonisk flowmeter anses å være en egnet måleteknikk til å estimere flow i lastelinjer Et semi permanent system for visualisering av flow om bord gav bedre oversikt over hva som skjer under ombordtakningen av fisken gjennom videobilder fra tre ulike steder, i nota, på pumperøret og i toppen av avsilingskassen. Trykklossing Ombord på Christina E er det installert et system for lossing av fangst ved hjelp av undertrykk. Dette systemet er ikke godkjent av DNV i dag. Det ble utført en risikovurdering samt utarbeidet en søknad til DNV for godkjenning av systemet. En oppsummering av risikovurderingen viste at det ble identifisert 23 risikofaktorer ved trykklossing om bord på Christina E hvor de viktigste var knyttet til overtrykk på 2,8 bar. Det er nødvendig å bytte luker på tankene for at systemet kan tas i bruk. Dette er noe Christina E vurderer som aktuelt. Noe som kan føre til at trykklossing blir en mulighet i framtiden. 9 av 9

21 Teknologi for et bedre samfunn