Categories
Reports

Offshore Aquaculture: Development, building and testing of a deep water mooring system / Úthafseldi: Þróun, smíði og prófanir á bólfærum fyrir eldi á opnu hafi

Author(s):

Helga Gunnlaugsdóttir, Sophie Jensen, Gunnar Þórðarson

Funded by:

NORA j. Nr. 510‐066

Contact

Helga Gunnlaugsdóttir

Group Leader

helga@matis.is

Offshore Aquaculture: Development, building and   testing of a deep water mooring system / Úthafseldi: Þróun, smíði og prófanir á bólfærum fyrir eldi á opnu hafi

Áherslur á heilsusamleg og örugg matvæli hafa ýtt undir neyslu sjávarfangs. Sömuleiðis hafa auknar kröfur varðandi sjálfbæra nýtingu sjávarfangs ýtt undir eldi og ræktun í stað veiða á villtum tegundum. Takmarkað pláss á strandsvæðum hamlar hins vegar aukinni eldisframleiðslu í sjó á heimsvísu. Því er búist við að fiskeldi og ræktun á sjávarfangi muni í auknum mæli færast úr skjóli flóa og fjarða og meira út á opin hafsvæði. Sú breyting mun gera auknar kröfur til búnaðar til úthafseldis þar sem vinna þarf á meira dýpi og takast á við átök sem úthafsalda og hafstraumar valda. Steypuklumpar og dragakkeri eru hefðbundinn búnaður við eldisframleiðslu sjávarfangs en eldisframleiðendur leita nú að öruggari og ódýrari aðferðum til að festa búnað sinn við sjávarbotninn. Steypuklumpar og dragakkeri henta illa sem akkeri þar sem þau eru dýr og þurfa að vera mjög þung til að duga til notkunar á opnu hafi, sömuleiðis þurfa þau mikið pláss þar sem þau þola illa lóðrétt átök frá umhverfi og/eða þjónustubátum. Nota þarf stór skip með öflugan búnað til að að koma þeim fyrir langt frá ströndu og það er mjög kostnaðarsöm aðgerð. Tæknistál ehf. hefur þróað neðansjávarbor sem byggir á nýrri tækni sem festir létt skrúfakkeri við hafsbotninn, allt niður á 70 metra dýpi, án aðstoðar kafara. Verkefnið var unnið í samvinnu við Matís ohf., Siglfirðing ehf., Ocean Rainforest spf., Offshore Shellfish Inc., SINTEF MRB (R&D) og að hluta fjármagnað með styrk frá Tækniþróunarsjóði og NORA. Borinn er léttur, um 900 kg að þyngd, og byggir á þríhindri grind með þremur skrúfborum á hverju horni sem festir hann við sjávarbotninn. Síðan er skrúfakkeri, allt að fjögurra metra langt, borað niður í hafsbotninn með áfastri þjónustulínu. Vegna þess hve borinn er léttur er mögulegt að notast við hefðbundna þjónustubáta við eldi/ræktun, til að koma akkerum fyrir. Í samanburði við hefðbundin akkeri, s.s. steypuklumpa og dragakkeri, þykja slík borakkeri umhverfisvænni, ódýrari og þola miklu betur lóðrétt átak og þurfa því mun minna pláss fyrir eldi/ræktun. Slíkir eiginleikar eru mikilvægir fyrir eldi/ræktun í sjó en ekki síður fyrir aðra notkun eins og fyrir flotbryggjur eða bólfæri. Borakkerið sem þróað var í verkefninu hefur staðist ýmsar átaksprófanir en það var líka prófað í kræklingarækt við raunaðstæður fyrir opnu hafi í 6 mánuði í Eyjafirði. Prófanir stóðu yfir um vetratíma við verstu aðstæður og sýndu að akkerin héldu fullkomlega og stóðust álag mun betur en hefðbundin akkeri (steypuklumpar) gerðu á sama tíma. Markaðssetning á vörum og tæknilausnum sem þróaðar voru í verkefninu er komin vel á veg.

With ever increasing seafood consumption and greater environmental concerns for healthier and safer products, the demands on aquaculture production are rising. Limited space for suitable aquaculture sites along coastal zones is now recognised worldwide as a serious limitation for this important industry. The farming or cultivation of seafood is therefore expected to shift increasingly from sheltered fjords and bays to more exposed offshore culture sites. This expansion offshore, away from the visibility of coastal communities, means installing and anchoring aquaculture infrastructures at greater water depths in rough sea. Thus, in order to eliminate the logistic difficulties imposed by transporting and positioning heavy deadweight concrete anchors or drag‐anchors offshore, aquaculture operators are seeking more cost‐effective and practical mooring solutions like deep water drills using light‐weight anchoring systems. Compared to traditional fish farming in sheltered fjords and bays, offshore aquaculture gear requires a much greater holding power as it is highly exposed to considerable physical forces e.g. by waves and currents. One of the remaining challenges for this offshore expansion is the costly installation of heavy concrete or drag‐anchors to hold the aquaculture infrastructures at considerable water depths. Producers are therefore looking for more cost‐effective and reliable mooring systems that can be rapidly and easily installed, to meet the increased biomass potential. Taeknistal Inc. has developed a new technology to fasten light‐weight helical screw anchors into the seabed, at water depths up to 70 meters below surface, without the assistance of divers. The project was carried out in collaboration with Matis Inc., Siglfirdingur Inc., Ocean Rainforest spf., Offshore Shellfish Inc., SINTEF MRB (R&D) and partly financed by grants received from the Technology Development Fund in Iceland and NORA. An innovative drill machine was specially developed for installing helical screw anchors into the seabed. The submersible structure consists of a triangular drill frame with three small drills, using helical screws that are fixed to each corner of the triangle at the bottom of the drill unit. This drilling machine has the advantage of being light‐weight, approximately 900 kg, and can be managed by an ordinary aquaculture service vessel. Compared to the traditional anchor types, such as concrete blocks or drag‐anchor, the helical screw anchors are more environmentally friendly, less expensive and more resistant to vertical tension. These are all important factors in aquaculture, especially offshore where one can expect high waves and strong currents, in addition to the tension imposed by the larger service vessels when they are attached to the aquaculture lines. Managing the innovative drill machine was tested at open sea and the holding power of the anchors was tested in actual conditions during six winter months, where the screw anchors were drilled into the seabed at an offshore aquaculture site at Eyjafjordur (North Iceland).    The results from this test demonstrated that the screw anchors have a holding capacity superior to that of traditional anchors which minimises the loss of crop, and reduces the environmental impact. Marketing of the products and the technical solutions developed in the project is well under way.

See full report
Categories
Reports

Offshore aquaculture farming. Report from the initial feasibility study and market requirements for the innovations from the project / Kröfur og markaðsmöguleikar fyrir tæknilausnir í úthafseldi

Author(s):

Ólafur Ögmundarson, John Holmyard, Gunnar Þórðarson, Friðrik Sigurðsson, Helga Gunnlaugsdóttir

Funded by:

Nora and T.Þ.S.

Contact

Gunnar Þórðarson

Regional Manager

gunnar.thordarson@matis.is

Offshore aquaculture farming. Report from the initial feasibility study and market requirements for the innovations from the project / Kröfur og markaðsmöguleikar fyrir tæknilausnir í úthafseldi

Í þessari skýrslu er lagt mat á tæknilegar kröfur og markaðsmöguleika á legufærum sem gætu hentað við þróun á kræklingarækt í úthafi, við erfiðar aðstæður. Skoðuð var sú tækni sem notuð er við kræklingaræktun á heimsvísu, þar með talin ræktun innfjarða, úthafsræktun og að hluta til í óvörðu umhverfi. Mest af kræklingarækt heimsins fer fram í vörðu umhverfi, þar sem skjól er fyrir úthafsöldu og eru byggðar upp með yfirborðs flotholtum eða línu sem ekki stenst álag úthafsöldu. Þrátt fyrir það, þarf innfjarðarræktun á öflugum akkerum að halda sem gætu jafnframt dugað við úthafsræktun. Úthafsræktun á krækling er yfirleitt byggð á djúpsjávar eða hálf‐marandi línum sem lagðar eru neðan við yfirborð sjávar, sem eru minna háðar úthafsöldu og þeim kröftum sem þeim fylgja, en hægt er að þjónusta frá yfirborði. Meirihluti úthafs ræktunar eru annaðhvort þegar stórræktun eða mun verða stórræktun með þúsundir akkera. Þjónusta og viðhald akkera við slíkar aðstæður kalla á vandamál og gera miklar kröfur um styrkleika og áreiðanleika. Slíkur búnaður kallar á hagkvæman og áreiðanlegan búnað, sem hægt er að staðsetja með mikilli nákvæmni og miklum fjölda og stærð sem hentar tiltölulega smáum þjónustubátum. Sá búnaður sem best stendur undir slíkum kröfum er skrúfakkeri sem hægt er að staðsetja með búnaði frá yfirborði án þess að nota kafara. Úthafsræktun á krækling hefur verið rekin í stórum stíl með góðum árangri í Kína, Frakklandi og Ítalíu, áratugum saman. Þessi ræktunaraðferð hefur einnig öðlast útbreiðslu, í smærra mæli þó, í Bretlandi, Þýskalandi, Írlandi, BNA, Búlgaríu og Nýja Sjálandi.  Stórtækari ræktun er í undirbúningi í Nýja Sjálandi og Bretlandi, og reyndar í mörgum öðrum löndum, og verið að þróa hagkvæmni slíkrar ræktunar. Markaður í nánustu framtíð fyrir akkeri hönnuð fyrir úrhafsræktun á kræklingi mun að mestu verða drifin af markaðsþörf fyrir kræklinginn sjálfan, sem aftur ræðst af almennri efnahagsþróun í markaðsríkjum. Stefna Evrópusambandsins og einstakra ríkja innan þess í eldi sjávarafurða liggur í að kynna stórræktun á sameiginlegri ræktun kræklings og þangi, sem gæti leitt til mikilla markaðs möguleika fyrir búnað til slíkra ræktunar. Mikil áhersla er á endurnýjanlega nýtingu auðlinda sem gæti aukið úthafsræktun á krækling. Framtíðar eftirspurn fyrir búnað eins og skrúfakkeri gætu líka komið frá innfjarðarræktun, þar sem slíkur búnaður er ódýr og öruggur og einfaldur í notkun, og stenst vel samkeppni við eldri gerðir að búnaði sem hingað til hafa verið í notkun.

This report consists of an appraisal of the technical requirements and market potential for a mooring system that will prove suitable for use by offshore mussel farming developments in high energy exposed locations. A review is carried out of the technology that is currently in use in mussel farming industries around the world, including those in inshore environments, offshore environments and partially exposed environments. Most mussel farms around the world are located in sheltered inshore waters and consist of surface rafts or long lines that are deemed unsuitable for high energy exposed locations. Despite this, inshore mussel farms often require high holding power mooring systems that will also be suitable for use at offshore locations. Offshore mussel farms generally consist of submerged or semi‐submerged long lines of a variety of designs that are suitable for withstanding high energy conditions while still enabling access to the crop supported by the lines. The majority of offshore farms are either currently, or will soon become, large scale operations with numbers of moorings in the thousands. Inspection and maintenance of moorings in these circumstances is often problematic and absolute reliability is a high priority. This brings with it the requirement for a cost effective, reliable mooring that can be placed accurately and rapidly in large numbers by relatively small, standard mussel farm service vessels. The mooring system that best meets these requirements is the helical or screw‐in anchor that can be placed remotely without the use of a dive team. Offshore mussel farming has been successfully carried out on a large scale in China, France and Italy for several decades. This form of aquaculture has also been adopted in smaller scale commercial and trial projects in the UK, Germany, Ireland, USA, Bulgaria and New Zealand. Large scale developments are scheduled for the near future in New Zealand and the UK and many other mussel producing countries are known to be considering trials pending the success of current projects and the development of suitable economic conditions. The near future market for offshore mussel farm mooring systems will largely be driven by the market for the mussels themselves which is dependent on the general economic climate. Aquaculture strategies at EU and individual state level which promote large scale integration of mussel and seaweed farming with offshore renewables could lead to a very large long term market potential for offshore mussel farm mooring systems, if these strategies are implemented. Further markets for these mooring systems could arise from their use by existing inshore finfish and shellfish aquaculture providing that they were cost effective in comparison to the systems currently in use.

See full report