Bruk av offshore teknologi i det moderne havbruk

Transkript

1 1 Bruk av offshore teknologi i det moderne havbruk Årssamling FHL Midtnorsk Havbrukslag februar 2013 Britannia hotell Trondheim Harald Ellingsen, NTNU 2 Institutt for marin teknikk Fagområder: Marin hydrodynamikk Marine konstruksjoner Marin kybernetikk Marint maskineri og driftsteknikk Marin prosjektering og logistikk Fiskeri og havbruk Utdanner årlig MSc studenter, og er størst i sitt slag i den vestlige verden. Omkring 100 ph.d.-er under utdanning. Verdensledende senter for fremragende forskning: Centre for Ships and Ocean Structures (CeSOS) Centre for Autonomous Marine Operations and Systems (AMOS) Samarbeider tett med MARINTEK og SINTEF Fiskeri og havbruk. 1

2 3 Laboratorier Slepetank Havbassenget Marine Cybernetics Laboratory Forskningsfartøy Gunnerus og mange andre spesialiserte laboratorier 4 De tre store Norske næringene : Maritime Oil and gas Fisheries and Aquaculture 2

3 5 Bidrar med mer enn 70% av Norges eksportinntekter. 6 Kompetanseflyt mellom de maritime og marine næringene er gammelt nytt Fra fiskeri og fangst til skipsfart Fra hvalfangst til fiskeri Fra fiskeri og skipsfart til offshore Fra fiskeri til havbruk Fra offshore til havbruk Tidslinje Teknologisprang av betydning 3

4 7 Eksempel: Fabrikktråleren Sidetråleren ble erstattet av et fartøy inspirert av hvalkokeriet 8 og den første fabrikktråleren, Fairtry ankom Grand Banks i 1954: Hekkrampe Frysere og fryserom Filletfabrikk Fiskemelproduksjon Lugarer med ventilasjon Den flytende Ritz. 4

5 9 Fra fiskeri til offshore Fiskefartøy til supply Kompetanse og utstyr (fisker og småbruker som den ideelle altmuligmann offshore) verdenskrig teknologisk kvantesprang Instrumentering og nye materialer Elektronikk Ekkolodd sonar Radar Radionavigasjon (Loran, Decca) Syntetiske fiber etc Garn Ringnot Trål Skrogmaterialer osv. 5

6 11 Paralleller: Offshore Havbruk Stor samfunnsmessig betydning (energi og mat) Krevende virksomhet til havs Store verdier, store konsekvenser av uhell Økonomisk, miljømessig, samfunnsmessig Høy inntjening Offentlig oppmerksomhet Ny næring som krever plass Fokus på miljøaspekter Oljesøl, skadet sjøfugl osv. Rømning og lakselus, konsekvenser for vill laks etc. Klimagassutslipp Bærekraft i, ressursutnyttelse Etc. 12 6

7 13 Kilde: VG nett 14 THE WORST ENVIRONMENTAL DISASTER AMERICA HAS EVER FACED. 15 JUNE 2010, PRESIDENT BARACK OBAMA Foto: Tyrone Tyler/National Geographic 7

8 15 Consequences Loss of life, injuries. Long term damage to the environment Previous big oil spill in the Gulf of Mexico was in 1979 (Ixtoc I blowout) Oil can still be found on the sea floor. Exxon Valdez in 1989 Oil can still be found in the sand in the Prince William Sound Big economic losses Deepwater Horizon: ca. 4,9 million barrels. Domestic consumption in USA: ca. 20 million barrels per day. 16 Havkloden: Mulighetene som ligger i havet Komplekse lokale og globale interessemotsetninger og konfliktlinjer Mange spørsmål og svar finnes på havekloden som dekker omtrent 71% av jordens overflate Nøkkelen ligger i kunnskap og mer rettferdig fordeling med påfølgende evne og vilje til handling 8

9 17 Kilde: «Verdiskaping basert på produktive hav i 2050» 18 Mulighetene for land som Norge Kunnskap - vårt viktigste konkurransefortrinn Teknologi - videreutvikling og innovasjon Copyright: Ulstein Group Samarbeid - geografisk, sektorer & privat/offentlig Nasjonal satsing - på områder der vi har fortrinn 9

10 19 Modellering og databasert simulering Simulator Matematiske modeller av skip og utstyr blir utviklet og analysert for ulike værsituasjoner, operasjonelle krav og feiltilstander. Risikoanalyser i designfasen, oppdateres i driftsfasen. Konsepter blir testet og verifisert i modellskala. 20 The floating fish farm must... withstand sea and environmental loads impacts by strength - rigid by smartness flexible or submergible be operational cost efficient regularity ensure proper fish welfare proper conditions for growth and health oxygen clean water prevent environmental impact escape of fish avoid benthic impact Kilde: CREATE, Fredheim 10

11 21 Mooring analysis Computer programs Input characteristics of mooring system Calculate loads due to current, wind and waves Calculate forces in mooring system Check towards requirements Safety factors Kilde: CREATE, Fredheim 22 Structural analysis Computer programs Detail input of fish farm Material properties Large differences HDPE and steel Loads and motion of fish farm Calculate structural stress Fatigue Determine possible exposure Kilde: CREATE, Fredheim 11

12 23 Wave and current-induced response of fish farm The netting may have 10 million meshes Floating collar of HDPE/plastic Railing Jump net Prohibits CFD (Computational Fluid Dynamics) and complete structural modelling Screen model with pressure loss and tangential force coefficients is applied to the netting Function of Reynolds number and solidity ratio Wake inside the net cage Equivalant truss model for the netting Weights Dead fish removal system Netting Frame of ropes 24 Experimental and numerical current loads Increased current speed reduces the net cage volume The decreasing projected area with increasing current is a reducing factor for the drag 12

13 25 Living fish experiments Drag force increase with fish Drag force without fish Solidity ratio of net=0.32 Towing (current) speed=0.16m/s The fish occupies 2.5% of the net cage volume U(m/s) 26 Fra offshore til eksponert havbruk Lokalitetsanalyser Design (laster, struktur, utmatting, forankring risikofaktorer, tilpasning til lokalitet) Installasjon Operasjon, overvåking, fjernstyring, Feltlogistikk, forsyningstjenester 13

14 27 Takk for meg! Rekruttering: Vi må ikke glemme kampen om de gode hodene og ungdommens gunst: - Utfordringer og spenning - Kvalitet - Idealisme og engasjement - Jobbsikkerhet og positive fremtidsutsikter Til syvende og sist er det våre MSc studenter, ph.d.-er og Post doc-er som NTNU sitt hovedbidrag til samfunnet 14