12 Merdteknologi – behov og utviklingsmuligheter

Axel R. Anfinsen (Fiskeridirektoratet)

12.1 Innledning

Fiskeoppdrett har fra sin spede begynnelse hatt en formidabel utvikling med laksefiskene (laks og ørret) som de helt dominerende artene. Grunnlaget for utviklingen er bruk av åpne merder i sjø. Et samlebegrep for teknologien som anvendes, er merdteknologi.

Anvendelsen av merdteknologien i fiskeoppdrett har imidlertid vist seg å ha en rekke uheldige konsekvenser for miljøet. Med relevans for de ville laksebestandene kan nevnes:

• Spredning av fiskesykdommer.

• Genetisk påvirkning av villfisken.

Styrking og utvikling av merdteknologien vil være helt sentral i arbeidet med å begrense og redusere de negative effektene ved fiskeoppdrett i åpne merder. Dette omfatter:

• Reduksjon av havari og skade som følge av miljøbelastning(vind, strøm, bølger isgang etc.).

• Redusere skader pga. av feil bruk av anlegg/utstyr.

• Gi en bedre arbeidsplattform og redusere driftsuhell.

12.2 Merdteknologi

De vanlige merdtypene kan defineres som hydrodynamiske småvolum-konstruksjoner, sterkt påvirket av bølgeheving i sjøoverflaten. Flytekragene, som er merdenes bærekonstruksjon, er vanligvis leddete konstruksjoner i stål eller aluminium, fleksible ringer av plast/gummi/komposittmaterialer eller stive, sveiste rørkonstruksjoner. Notposen er svært fleksibel og består av notlin med et stort antall masker. Forankring av oppdrettsanlegg har vært analysert med metoder basert på offshoreteknologi, men utvikling av forankringssystem for oppdrettsanlegg byr ofte på andre utfordringer ved beregninger.

Merdkonstruksjoner er billige konstruksjoner. Et standard 12   000 m³ anlegg kan fås for ca. 3 millioner NOK (hvor det årlig produseres fisk for ca. 10 millioner NOK). Tradisjonelle merder gir ingen kontroll med vann ut og inn i merden.

12.2.1 Merdteknologiens utvikling

I det sjøbaserte oppdretts tidlige historie, hvor man startet med hjemmesnekrede tremerder, la man malen for nesten all design som er grunnlaget for dagens oppdrettsteknologi; en forankret ringformet krage hvori det er opphengt et notbur. Disse anleggstypene var i mange år helt dominerende, og de eksisterer også i dag.

Det oppstod etter hvert behov for å flytte anleggene ut mot mere eksponerte lokaliteter, vekk fra de mest skjermede sund og viker, i hovedsak pga. forurensninger i anleggenes nærsone. Sterkere og større flytekrager måtte konstrueres. I hovedsak overtok de tradisjonelle, hengslete stålanleggene og high density polyetylen (PEH-merdene).

Hengslete stålanlegg består oftest av to rekker med bur med en sentral, kjørbar bane i senter. Som regel er de tilknyttet en fôrstasjon med lagerkapasitet for flere dagers fôring, hvilerom, kjøkken etc. PEH–merdene var oftest individuelt forankret, men i senere år forankres de oftest i et større rammesystem. Utfôring foregår oftest fra båt, men i enkelte tilfeller er de tilknyttet en individuelt forankret fôrstasjon hvor pellets fraktes ut via luftslanger til hver enkelt merd.

De over nevnte systemer er de absolutt dominerende, men det eksisterer andre løsninger som f.eks.:

• Lukkede og delvis lukkede merdposer med vanninntak på større dyp.

• Stive, store anlegg av stål eller betong.

• Nedsenkbare merdkonsepter for å redusere belastninger under uvær, rømme ned fra is etc.

12.2.2 Hydrodynamikk

Generelt er merder kompliserte, dynamiske strukturer. Not, flytekrage og forankringsliner er integrerte system som i enkelte tilfeller må analyseres som en enhet.

Det er utviklet meget gode metoder for analyse av notsystemer. Gjennom NFR og industri-finansierte modellforsøk på slutten av 80-tallet ble det samlet hydrodynamiske data på nøter. Gjennom offshore-relaterte prosjekter er det utviklet verktøy for analyse av fleksible stigerør. Dette vektøyet er modifisert slik at man med dette kan foreta beregninger av komplekse merdtyper inkludert nøter. Likeledes ble det utviklet forenklede metoder for analyse av strømkrefter på notsystemer og notdynamikk.

I begynnelsen ble offhore-relaterte forankringsprogrammer benyttet mot merdsystemer. I dag installerer man ofte merder i fleksible tau/kjetting-systemer. Det utvikles nå beregningsmetoder for slike systemer.

Ser man på et større, rammeforankret system, er det ikke praktisk gjennomførbart å forta en dynamisk analyse av et komplett system. Dette medfører at man må gjennomføre individuelle analyser av merder og nøter for deretter å modellere opp det komplette systemet med forenklede modeller av selve merdene.

Flere av de verktøyene som ovenfor er nevnt, ble utviklet i perioden frem til 1993. Disse er imidlertid ikke oppdatert datateknisk mot de nyere operativsystemene. Det er derfor behov for et omfattende arbeid for å gjøre disse operative.

12.2.3 Merdanlegg versus offshore-/ skipskonstruksjoner

Tradisjonelle merdanlegg skiller seg vesentlig fra offshore- og skipskonstruksjoner. Skrogkonstruksjoner er storvolum-konstruksjoner, og det benyttes helt andre analysemetoder mot disse enn mot småvolum-konstruksjoner som merder. Generelt må man si er skip og offshorekonstruksjoner er enklere dynamiske systemer. Merder har en mere kompleks geometri, de inneholder ofte hengsler, de er meget elastiske og forankringskreftene gir store lokale krefter og deformasjoner på konstruksjonen.

12.2.4 Utviklingstrekk i det merdteknologiske miljø

Merder produseres i dag av en mengde små og mellomstore bedrifter. Dessverre må man si at disse overveiende har en meget lav ingeniør-kompetanse, spesielt innenfor det området som omhandler flytende konstruksjoner. Dette er ikke så bemerkelsesverdig når man vet hvor stor etterspørselen etter slik kompetanse har vært, spesielt innenfor offshore-industrien.

Likeledes har man i de senere år merket en betydelig reduksjon i bevilgninger og interesse fra offentlige organer imot merdteknologi. Industrien har ikke økonomi til å fullfinansiere forsknings- og utviklingsoppdrag. Det er nå bekymringsfullt med hensyn på rømning at man ser en utvikling mot stadig større merder med en mangedobling av biomasse i hver enhet. Dersom det ikke foretas grundige ingeniørmessige analyser av konstruksjonene og de driftsmessige aspektene, kan vi risikere rømninger av et omfang som vil bli meget uheldig båder for miljøet og for næringen.

I og med at produksjonsbedriftene som oftest er meget små, er det muligens bedre å gjennomføre studier i regi av utstyrsprodusentforeningen (NLTH), slik at generell anvendt forskning når hele næringen.

12.2.5 Tilgjengelig teknologi

At Norge har vært et foregangsland innenfor sjøbaserte havbruksanlegg, er ikke ensbetydende med at norsk havbruksteknologi kan eksporteres og adopteres ukritisk til andre land.

Den norske kystsonen er særegen, den er meget skjermet og vi er forskånet for ødeleggende tyfoner. Vi har en godt utbygd infrastruktur, og vi finner kvalifisert arbeidskraft og servicenæringer spredt langs den ganske kyst.

Vi kan eksportere teknologi med suksess til områder hvor vi finner sammenliknbare forhold. Dette har med suksess vært gjort til blant annet Skottland, Irland, Hellas, Canada og Chile. Det finnes imidlertid også en rekke mislykkede eksempler. Dette skyldes i hovedsak at man har tatt i bruk svært eksponerte lokaliteter uten å kjenne utstyrets begrensninger.

Det er flere utenlandske aktører på banen, og man ser at det utvikles anlegg som er bedre egnet til lokale forhold. Spesielt går dette mot anleggstyper som kan gjøres sikrere mot storm, blant annet nedsenkbare systemer og anlegg som kan legges ut på lokaliteter med høye strømhastigheter.

Typegodkjenningsutvalget (TYGUT), oppnevnt av Fiskeridirektøren, leverte i februar 1997 et forslag til godkjenningssystem for flytende anlegg. Formålet med godkjenningssystemet er å sikre en forsvarlig standard på flytende fiskeoppdrettsanlegg for å forhindre samfunnsmessige uønskede skadevirkninger og verne om miljø- og villfiskinteressene. Fiskeridirektøren har støttet forslaget og anbefalt Fiskeridepartementet å innføre ordningen. Godkjenningssystemet er kalt TYGUT etter forslagsstillerne. Systemet er bygget opp i tre steg:

1. Typegodkjenning av hovedkomponenter.

2. Godkjenning av anlegg utlagt på lokalitet.

3. Tilsyn med anlegg i drift.

Det sentrale organ i ordningen er godkjenningsnemnden. Den skal oppnevnes av Fiskeridirektøren. Skjematisk er godkjenningssystemet 1 vist på figur 12.1.

Typegodkjenningsutvalget la i sitt forslag til godkjenningssystem også frem et forslag til regelverk for typegodkjenning av flytende oppdrettsanlegg. Forslaget til regelverk stiller få konkrete krav til løsninger. Det gir konstruktøren stor grad av frihet ved valg av løsninger. På den annen side stiller regelverket relativt omfattende krav til dokumentasjon av de valgte løsninger. En så generell og åpen tilnærming til godkjenningsproblematikken som Typegodkjenningsutvalget har lagt til grunn for sitt forslag til godkjenningssystem, er relativt uvanlig. Årsaken er i stor grad å finne i at merdteknologien er en ny teknologi. Selv om næringen er i rivende utvikling, er det teknologiske miljø lite og den systematiserte kunnskap beskjeden. Skal en stille konkrete krav til løsninger, må en være rimelig sikker på at løsningene er de rette, og at de har den nødvendige fleksibilitet til å ikke lede utviklingen inn i retninger som i ettertid viser seg å være uheldig. Typegodkjenningsutvalget mente at i den nåværende situasjon, og med de begrensede midler som ble stilt til disposisjon til utvalget, var det valgte godkjenningskonsept det riktige.

En konsekvens av det valgte godkjenningskonsept, er at det stilles store krav til godkjenningsnemndens faglig kompetanse, i det den, i tillegg til å gjennomgå tegninger og beregninger, må utøve et faglig skjønn. Det er tvingende nødvendig at det utøves på et faglig kompetent grunnlag 2 . Dersom en ikke er i stand til å opprettholde og utvikle et merdteknologisk miljø 3 , som godkjenningsnemnden kan dra veksler på, vil det redusere effekten av godkjenningsordningen.

For å vise til de utfordringer en står overfor ved innføring av en godkjenningsordning, vises det til MARINTEK-rapport «FoU-behov for at regelverket for typegodkjenning av oppdrettsanlegg skal kunne tilfredsstilles» fra februar 1997.

Forslaget til godkjenningsordning har tilslutning både fra fiskeoppdretternes og utstyrsprodusentenes foreninger. Forslaget ligger for tiden til vurdering i Fiskeridepartementet. Før vedtak og implementering av ordningen vil det være nødvendig med en notifikasjonsrunde i EØS-området. Godkjenningsordningen vil være den første i sitt slag i verden.

12.3 Forskning og utvikling – historie og nåsituasjon

I 1986 startet NTNF (Norsk Teknisk Naturvitenskaplig Forskningsinstitutt) sin havbruksforsk­ning. Deres forskning ble i all hovedsak rettet mot utstyrsprodusenter og brukere av oppdrettsutstyr. I perioden 19989 – 93 gjennomførte NTNF tre store havbruksprogrammer. «Teknologi for åpne anlegg» var et sentralt program, hvor man bl.a. fikk utviklet programvare, verktøyer og metodikk for beregninger på flytende anlegg. En evalueringsrapport fra NTNF konkluderte med at MARINTEK var i verdenstoppen innen modellforsøk og numeriske beregninger på slike konstruksjoner.

Når NFR ble opprettet, trakk Nærings- og Handelsdepartementet tilbake bevilgningene som hadde gått til NTNF på dette feltet. Fiskeridepartementet som fikk ansvar for havbruksforskningen i NFR, har aldri kompensert dette bortfallet og bidratt lite til at teknologisk forskning har blitt prioritert.

I perioden etter at NTNFs programmer ble ferdigstilt, har mye kunnskap gått tapt, ved at beregningsprogrammer ikke er vedlikeholdt eller tilpasset den datatekniske utviklingen, samt at alle dr. ingeniører innenfor fagområdet hydrodynamikk har gått over til petroleumsrelatert forskning. Brukt på riktig måte og forutsatt at industrien er villig til å anvende resultatene, kan disse programmene bidra til å redusere rømmingen av laks og til å styrke norsk havbruksteknologi internasjonalt.

Man må bare erkjenne at det har har vært svært vanskelig å få finansiert teknologiske havbruksprosjekter etter at NTNF ble nedlagt, og at dette er hovedårsaken til kompetanseflukten til oljebransjen.