Til innholdet

Sjøegenskaper og forankring til flytende lukkede oppdrettsanlegg (SJØFLO)

Sammendrag av resultater fra prosjektets faglige sluttrapport
En kategorisering av lukkede merder i sjø har blitt definert basert på merdens fleksible egenskaper, hvor man skiller mellom stiv merd, elastisk merd og fleksibel dukmerd. Hydrodynamisk oppførsel til generiske merdkonstruksjoner for de tre nevnte hovedkategorier av lukkede merder har blitt studert gjennom skalerte modellforsøk og numeriske beregninger. I forsøkene ble modellene testet i regulære bølger så vel om i irregulær sjø.

Hovedfunn
Respons i regulære bølger viser at sloshing av indre vannvolum har stor betydning for bevegelse i jag og stamp. Spesielt er det observert en forsterkning av jagbevegelsen for bølgeperioder nær andre egenperiode for sloshing. Dette er bølgeperioder som kan være relevante for fjordlokaliteter og som derfor bør vurderes i design og dimensjonering av lukket merd og tilhørende fortøyning. Tester med elastisk merdmodell viser også relativt store elastiske deformasjoner i dette området, noe som betyr at utmatting kan være relevant. Bølgerespons av fleksibel posemerd følger lignende hovedtrender som de øvrige merdmodellene. Forsterkning av jagresponsen er observert for bølgeperioder tilsvarende bølgelengder ca. lik merdens diameter. Saktevarierende bevegelser viste seg å være en betydelig komponent av fortøyningskreftene til fleksibel posemerd i irregulær sjø.

Studie av effekt av tetthetsforskjeller av vann ved skade på fleksibel posemerd, viser at drenering av posen kan inntreffe. Dette kan være kritisk dersom lekkasjen ikke stoppes eller kompenseres på annet vis, da volumreduksjon kan skape høy effektiv fisketetthet i posen. System for vannutskiftning kan brukes aktivt til å motvirke slik lekkasje inntil skaden er reparert. Dette forutsetter at lekkasje detekteres. Studiet viser at lekkasje først vises som reduksjon av indre vann-nivå.

Resultatene viser at det er svært viktig med god kunnskap om hvordan ulike typer lukkede merder med fri vannoverflate påvirkes av strøm og bølger. Manglende kunnskap om slike forhold kan medføre feildesign, feil fortøyning og dermed fare for havari og rømming fra denne typen anlegg.

Prosjektet har gitt god nytte for konstruktører og leverandører av slike anleggstyper, siden de har hatt anledning til å følge prosjektet på nært hold, inkludert arbeidsmøter i forbindelse med forsøk i Havmiljøtanken. Resultatene har også gitt direkte nytte for det nylig oppstartede prosjektet “Safe operation of CLOSED aquaculture CAGES in WAVES”, finansiert gjennom Forskningsrådet (Forskningsrådets prosjektnr. 268402).
Lukkede anlegg i sjø har i senere tid fått større oppmerksomhet og interesse motivert bl.a. av nye konsesjoner og luseproblematikken.

Det finnes i dag flere leverandører av ulike konsepter for flytende lukkede merdsystemer på markedet. Lukkede merder i sjø er vesentlig forskjellig fra tradisjonelle notbaserte merdløsninger fra et hydrodynamisk og konstruksjonsmessig perspektiv. Dette innebærer signifikante forskjeller i miljølaster fra bølger og strøm og deres virkning på konstruksjonen. Til tross for relativt begrenset erfaring med lukkede anlegg i sjø, har både havari av konstruksjoner og rømming av fisk allerede funnet sted. Et kompetansebyggende forskningsprosjekt på tematikken er derfor høyaktuelt.
 
Bølgebelastninger på lukkede fleksible merder ble studert i forskningsprosjektet External Sea Loads and Internal Hydraulics of Closed Flexible Cages (CFC) (2012–2014, ref. 216127/E40). Resultater fra dette prosjektet dannet mye av grunnlaget for industriprosjektet Helduk som lukket anlegg med Smøla Klekkeri og Settefisk AS, hvor en dukbasert lukket merd ble testet ut operativt i fullskala.
 
Hos MARINTEK er det også blitt gjennomført prosjekter på lukkede merder. Ett prosjekt for å undersøke skadeårsaker i forbindelse med et havari av lukket merd, og et prosjekt med laboratorieforsøk i bølger for å få bedre forståelse av bølgedynamikk og bølgekrefter.

Både SINTEF Fiskeri og havbruk og MARINTEK har i tillegg foretatt strategiske investeringer i egen forskning på lukkede anlegg i sjø.

Den 2. juni 2016 ble det arrangert et arbeidsmøte hos SINTEF Fiskeri og havbruk, hvor oppdrettere med brukererfaringer fra produksjon i lukkede anlegg deltok. Formålet med arbeidsmøtet var å bringe fram brukererfaringer om lukkede merder og deres egenskaper i bølger. Se prosjektet Arbeidsmøte for brukere av lukkede merder for å kartlegge behovet for forskning på slike anleggs oppførsel i bølger (FHF-901260).

Basert på innspillene fra næringen ble det klart at det er størst behov for, og interesse av, et generisk og teknologiuavhengig prosjekt. Hovedvekt vil bli lagt på kunnskap som bidrar til sikrere lukkede anlegg i sjø.
Å muliggjøre utvikling av sikre konstruksjoner for lukkede fiskeoppdrett i sjø, ved å øke forståelsen for bølge- og strømbelastninger hos forskningsmiljø og oppdrettere, samt å foreslå retningslinjer for designmetodikk for slike anlegg.

Delmål
1. Å kartlegge og klassifisere de konseptene man kjenner for flytende lukket oppdrett per i dag, basert på hydrodynamiske og konstruksjonstekniske egenskaper.
2. Å bidra til økt kunnskap om bølgekrefter på lukkede anlegg, økt forståelse av dynamisk respons, betydning for forankringssystem, samt retningslinjer for design.
3. Å undersøke trykk- og tetthetsforskjeller i operative og skadede tilstander og hvilke krefter dette påfører lukkede anlegg.
4. Å øke kompetanse om oppførsel til storvolum havbrukskonstruksjoner i bølger og strøm hos oppdrettere, så vel som hos forskningsinstituttene, gjennom eksperimentelt arbeid som inkluderer to arbeidsmøter.
 
For å sikre god koordinering med prosjektet “Safe operation of CLOSED aquaculture CAGES in WAVES”, finansiert gjennom MAROFF-programmet i Norges forskningsråd (Forskningsrådets prosjektnr. 268402), bidrar FHF også med en mindre tilleggsfinansiering.
Et vellykket prosjekt vil bidra til utviklingen av sikrere lukkede merdkonstruksjoner med redusert risiko for rømming av fisk. Økt kunnskap om typiske fysiske egenskaper til lukkede merdsystemer vil også redusere økonomisk risiko knyttet til utvikling av slike prosjekter og investeringer i lukkede anlegg. Sikre konstruksjoner og lav risiko for rømming er viktig for å realisere utvikling av lukkede merdsystemer. Økt kompetanse blant oppdrettere om typiske utfordringer for slike systemer vil også være nyttig i forhold til å stille krav til nye løsninger. Utvikling av dokumentasjonskrav vil bidra til å heve teknisk standard og pålitelighet av lukkede merdsystemer. Integritet av konstruksjonen ved relevante miljøbelastninger er en forutsetning for sikker produksjon i lukkede merdsystem. Eventuelle kostnader forbundet med havari av lukkede anlegg (både direkte kostnader forbundet med tap av fisk og utstyr og indirekte kostnader forbundet med miljøkonsekvenser og omdømme) forsvarer at man bruker omsøkt beløp på å heve kunnskapsgrunnlaget for den nye teknologien som lukkede anlegg i sjø representerer. 
Arbeidet er delt opp i 5 delaktiviteter (DA-er) som følger:

DA 1: Kategorisering av lukkede merdkonsepter
Kartlegge de ulike konseptene for flytende lukkede anlegg i sjø som man kjenner til i dag. Leveranse vil være publikasjon om kategorisering og definisjon av generaliserte konsepter.

DA2: Fortøyningssystemer for lukkede anlegg
Utvikling av designmetodikk for sikre fortøyningssystemer for lukkede anlegg. Dette omfatter beregninger av miljøkrefter og respons av konstruksjonen gjennom eksempelstudier (“case-studier”) av ulike konseptkategorier. Det vil også utarbeides retningslinjer for beste praksis. DA4 vil omfatte modellforsøk som støtter opp om denne oppgaven.

DA3: Skadetilstander og effekt av trykk- og tetthetsforskjeller
Studere effekter knyttet til forskjell av vanntrykk (statisk) og tetthet inni og utenfor merden, inkludert ved ulike skadetilstander. Dette vil omfatte kartlegging og informasjonsinnhenting fra oppdrettere, beregninger.

DA4: Eksperimentelt arbeid
Omfatter skalerte modellforsøk av generiske lukkede merdkonsepter for å studere lastvirkning fra bølger og fra strøm. Modellforsøkene vil skje i to faser: først for å støtte opp DA2, og deretter for å bidra med resultater til DA3. Det vil også arrangeres arbeidsmøter som del av forsøkene, for å formidle resultater og øke fysikkforståelsen hos oppdretterne.

DA5: Administrasjon og formidling
Generell prosjektadministrasjon og formidling av resultater. Dette inkluderer rapportering til FHF, publisering av populær-vitenskapelige og vitenskapelige publikasjoner.
 
Alle arbeidspakkene vil utføres av begge forskningspartnere i tett samarbeid. Arbeidet vil også basere seg på informasjonsinnhenting fra brukere og på brukerinvolvering gjennom arbeidsmøter.
Resultatene vil formidles gjennom:
• arbeidsmøter med brukere i forbindelse med labforsøk
• populærvitenskapelig artikkel i bransjetidsskrift
• vitenskapelig publikasjon og presentasjon på marin-teknologisk konferanse (OMAE 2017 i Trondheim)
• vitenskapelig publikasjon i tidsskrift
• faglig sluttrapport
keyboard_arrow_up