Prosjektnummer
901752
Energieffektive og miljøvennlige trålsystemer for reketråleren Arctic Swan
Rekefisket i Barentshavet representerer et betydelig potensial for økt verdiskaping for den norske rekeflåten. Bestandsestimat fra Havforskningsinstituttet og ICES (International Council for the Exploration of the Sea) viser at det kan være forsvarlig med en årlig totalfangst (jfr. MSY) på 123 456 tonn per år. For 2021 var imidlertid den norske fangsten på 34 385 tonn, til en verdi av 1.086 millioner kr (Fiskeridirektoratet, 2022).
En viktig utfordring er imidlertid at reketråling er det mest energikrevende fisket (Winther et al., 2020). I tillegg gjelder at reketråling er omfattet av et strengt yngelvern, som kan begrense valg av områder for reketråling. I tillegg gjelder det at forbruket av drivstoff er en ensidig rederikostnad (jf. overenskomst mellom Sjømannsforbundet og Fiskebåt), og som dermed har stor betydning for rederiets dekningsbidrag til å dekke faste kostnader.
Ettersom en nedtrapping av CO₂-kompensasjonen og en opptrapping av CO₂-avgiften står på dagsorden for fiskeflåten, vil det derfor være grunnleggende viktig å finne fram til nye teknologier som kan effektivisere fisket og redusere forbruket av drivstoff.
Dette prosjektet har derfor som grunnleggende målsetting å utvikle ny fangstteknologi for havgående reketråling som effektiviserer fisket og reduserer energibruket. Totalt sett skal ny tråldesign, gir/klumper og tråldører bidra til at CPUE (catch per unit effort) gir et lavere energiforbruk per kg fangst reker.
Hovedmål
Å utvikle/forbedre trålsystemer for den nye reketråleren MTr. Arctic Swan (under bygging) for å oppnå betydelig mindre tauemotstand, mere kostnadseffektive rekefiske og mer skånsomhet ovenfor bunnfaunaen.
Å utvikle/forbedre trålsystemer for den nye reketråleren MTr. Arctic Swan (under bygging) for å oppnå betydelig mindre tauemotstand, mere kostnadseffektive rekefiske og mer skånsomhet ovenfor bunnfaunaen.
Delmål
• Å designe, beregne, og modellere nytt rigging-system og reketrålnot for den nye Arctic Swan for 2-, 3-, 4- og 5-trål for å oppnå betydelig reduksjon i energiforbruk.
• Å bruke aktive vinsjkontrollsystemer for geometristyring under krevende forhold (svinger).
• Å utvikle og dokumentere forbedret bunngir for reketrål som er mer skånsom ovenfor bunnfaunaen.
• Å dokumentere effekter fra ny teknologi som utvikles som følge av ovenstående målsettinger.
Statistikk i regi av Fiskeridirektoratet viser at det totalt er 42 reketrålkonsesjoner i den norske havfiskeflåten. De aller fleste er fartøyer som driver en kombinasjon av torsk- og reketråling (Fiskeridirektoratet, 2022). Interessen for fiske etter dypvannsreke kan øke i årene framover. Dette kan best forklares best med at det forventes en nedgang i fangstene av reker ved østkysten av Canada, og at det dermed blir en lavere tilførsel av kaldtvannsreker til det internasjonale markedet. En slik utvikling kan gi økt etterspørsel og en generelt høyere pris på norske reker. Også torskebestanden i Barentshavet viser en generelt nedadgående trend, ettersom det generelt er en serie svake årsklasser som forventes å bli rekruttert til bestanden. En reduksjon av den årlige totalkvoten (TAC) og dermed mindre kvoter på fartøynivå, kan bidra til å frigjøre ledig fangstkapasitet i trålerflåten. Slik ledig fangstkapasitet kan isolert sett, være en driver for at trålerflåten øker innsatsen når det gjelder reketråling og dermed utnytter fangstkapasiteten til fartøyene. Samtidig er det sterk økning i drivstoffutgiftene.
Rekebestanden i nordområdene representerer et betydelig potensial for økt verdiskaping. Dette prosjektet representerer et viktig faglig bidrag til å utvikle neste generasjons reketråling. Med et mere miljøvennlig fremdriftsmaskineri for det nye fartøyet og en mere effektiv fangst (trål)-teknologi, skal økte fangstrater i kombinasjon med et lavere forbruk av drivstoff, bidra til en klart mere miljøvennlig og økonomisk effektiv reketråling. Samlet sett skal det nye fartøyet og ny fangstteknologi, redusere forbruket per kg fangst (CPUE/catch per unit effort).
Rekebestanden i nordområdene representerer et betydelig potensial for økt verdiskaping. Dette prosjektet representerer et viktig faglig bidrag til å utvikle neste generasjons reketråling. Med et mere miljøvennlig fremdriftsmaskineri for det nye fartøyet og en mere effektiv fangst (trål)-teknologi, skal økte fangstrater i kombinasjon med et lavere forbruk av drivstoff, bidra til en klart mere miljøvennlig og økonomisk effektiv reketråling. Samlet sett skal det nye fartøyet og ny fangstteknologi, redusere forbruket per kg fangst (CPUE/catch per unit effort).
Prosjektet blir oppdelt i 4 arbeidspakker (AP1–AP4) som korresponderer med delmålene.
Ettersom de ulike fiskeriene representerer ulike fangstmengder, markedspriser og forbruk av drivstoff osv., gir de ulike fiskeriene (sesongene) et ulikt dekningsbidrag. En vurdering av hvordan CO₂-avgiften og kostnadene til drivstoff påvirker dekningsbidraget, kan være et relevant inntak for å vurdere det samlede driftsmønsteret til fartøyet.
Samarbeidspartnere og prosjektorganisering
AP1: Design av ny rigging for 2-, 3-, 4- og 5-trålsystem
Gjennomføres av Arctic Swan AS i samarbeid med SINTEF Ocean og Cosmos Trawl AS.
Mål: Utvikle innovative løsninger for rigging av reketrål som reduserer energiforbruket betydelig og gjør det enklere å tilpasse antall tråler (2, 3, 4 eller 5) til skiftende værforhold o.l.
En viktig del av simuleringen er å finne de riktige dimensjonene på de innerste tråldørene som kan brukes på dobbel- og trippeltråling og dimensjonene av ytterdørene når det fiskes med quatro- og femtetråling. Innledende simulering av 5-trålsystem viser at avstand mellom ytterdørene er 312,7 m, på 300 m dyp ved 2,5 knops fart. For å oppnå slike avstanden mellom ytterdørene er det behov for 23 m2 dører. Det er utarbeidet et forslag som viser rigging av 2-, 3-, 4- og 5- 2600 masker trål. Det er behov for simulering av alle disse tilfellene.
Det kan være utfordrende å oppnå 312,7 meter spredning mellom ytterdører i 5-trålsystem i grunnere vann enn 300 m. Enda verre hvis tauehastigheten reduseres fra 2,5 til 2,2 knop (som er ønsket tauehastighet). Dette kommer til å kreve store (ca. 25–26 m2 dører). En mulig løsning som er blitt diskutert mellom Arctic Swan AS og SINTEF Ocean er feste trålene nærmere hverandre ved å feste sveipene sammen. Dette kan reduserer behov for 310 m spredning og dermed behov for veldig store dører. Ved å redusere dørarealet reduseres energibehov for å dra trålsystemet. Denne løsning kan brukes i 2-, 3-, 4-trålsystem for å redusere dørarealbehov og dermed energibehov.
Oppgave 1.1: Grov dimensjonering av tråldørene
Den nye Arctic Swan er tenkt å tilpasses slik at de ytterste tråldørene kjøres inn i og holdes fast i en egen “innhuk”. Det haster derfor med å estimere dimensjonene på de ytterste tråldørene, og dette vil derfor ha høy prioritet. Man skal simulere rigging av 2- 3-, 4- og 5-trålsystem og beregne behov for dørarealet og vekt. Samtidig simulering kan gi oversikt over kreftene i kabler, total motstand, trål geometri og endringer av disse ved forskjellige tauehastigheter.
Denne oppgaven skal:
Den nye Arctic Swan er tenkt å tilpasses slik at de ytterste tråldørene kjøres inn i og holdes fast i en egen “innhuk”. Det haster derfor med å estimere dimensjonene på de ytterste tråldørene, og dette vil derfor ha høy prioritet. Man skal simulere rigging av 2- 3-, 4- og 5-trålsystem og beregne behov for dørarealet og vekt. Samtidig simulering kan gi oversikt over kreftene i kabler, total motstand, trål geometri og endringer av disse ved forskjellige tauehastigheter.
Denne oppgaven skal:
• implementere dynamisk modell for 5-trålsystem, med 1 type trålnot og uten detaljert beregning av tråldørenes kinematikk eller hydrodynamikk
• kjøre simuleringer for å vurdere hvordan ulike kombinasjoner av hovedkomponenter påvirker trålsystemet
• prøve ut hvordan reduksjon av avstanden mellom trålene påvirker krav til tauekraft og størrelse på tråldører
Oppgave 1.2: Detaljert modell av trålsystemet
Man ønsker i prosjektet å vurdere mange endringer i trålsystemet, og gode simulatormodeller vil være nødvendig for å få pålitelige resultat:
• Modellene fra oppgave 1.1 skal utvides med tråldører med 6 frihetsgrader og oppdaterte hydrodynamiske koeffisienter for alle kombinasjoner av translasjoner og rotasjoner.
• Det skal gjøres tilpasninger for å kunne variere for eksempel:
o antall tråler
o størrelse på ytre tråldører, indre tråldører og lodd
o størrelse på trålnot
o rigging av trålnøter, spesifikt rigging for å variere avstand mellom trålnøtene
• Det skal implementeres metodikk for å hente ut mål på hvor godt et simulert design er, for enkelt å kunne vurdere et stort antall design opp mot hverandre. Dette kan bli brukt inn i automatiserte parametervariasjoner eller numerisk optimalisering.
Oppgave 1.3: Utforskende simuleringer
Veldig mange variasjoner av rigging kan tenkes. Denne oppgaven vil gjøres som en iterativ prosess, der rederi, forskere og redskapsprodusenter samarbeider om å finne interessante variasjoner, simulere disse osv. Man ønsker et trålsystem som er mest mulig effektivt, samtidig som man vil ha mulighet til å variere antall tråler uten å måtte ha ekstra lodd og tråldører om bord.
Veldig mange variasjoner av rigging kan tenkes. Denne oppgaven vil gjøres som en iterativ prosess, der rederi, forskere og redskapsprodusenter samarbeider om å finne interessante variasjoner, simulere disse osv. Man ønsker et trålsystem som er mest mulig effektivt, samtidig som man vil ha mulighet til å variere antall tråler uten å måtte ha ekstra lodd og tråldører om bord.
Oppgave 1.4: Dimensjonering av trålsystemet
Basert på variasjonene fra oppgave 1.3 skal man velge de viktigste komponenter og parametere i trålsystemet og gå videre med mer detaljert simulering og tilpasning til praktisk bruk. I denne fasen vil praktiske hensyn være viktig, så som hvordan ulike løsninger for reduksjon av avstand mellom trålene påvirker håndtering. Dette kan også innebære utvikling av nye fremgangsmåter for praktisk håndtering ved utsetting og inntaging av trålene. Man ønsker videre å tilpasse trålsystemet slik at man kan redusere antall tråler uten å kreve ytterligere utstyr og uten å redusere effektiviteten mer enn nødvendig.
Basert på variasjonene fra oppgave 1.3 skal man velge de viktigste komponenter og parametere i trålsystemet og gå videre med mer detaljert simulering og tilpasning til praktisk bruk. I denne fasen vil praktiske hensyn være viktig, så som hvordan ulike løsninger for reduksjon av avstand mellom trålene påvirker håndtering. Dette kan også innebære utvikling av nye fremgangsmåter for praktisk håndtering ved utsetting og inntaging av trålene. Man ønsker videre å tilpasse trålsystemet slik at man kan redusere antall tråler uten å kreve ytterligere utstyr og uten å redusere effektiviteten mer enn nødvendig.
Oppgave 1.5: Model testing i flumetank
Prosjektet krever mye tanktesting og verifisering av simuleringer. Tanktesting kan være en arena for diskusjoner mellom rederiet (skipper og trålbass), redskapsprodusentene (Cosmos Trål, Thyborøn, Mørenot Fisheries) og forskere (SINTEF Ocean). Det er foretatt et innledende modellforsøk med halvparten av et quatro-trål-system, som bekrefter at det er mulig få fin geometri med fire trål, rigget med fire dører og en klump.
Prosjektet krever mye tanktesting og verifisering av simuleringer. Tanktesting kan være en arena for diskusjoner mellom rederiet (skipper og trålbass), redskapsprodusentene (Cosmos Trål, Thyborøn, Mørenot Fisheries) og forskere (SINTEF Ocean). Det er foretatt et innledende modellforsøk med halvparten av et quatro-trål-system, som bekrefter at det er mulig få fin geometri med fire trål, rigget med fire dører og en klump.
AP2: Vinsjkontrollsystemer for geometri styring
Gjennomføres av SINTEF Ocean og utstyrleverandør (mulig Kongsberg Maritime AS).
Mål: Utvikle et vinsjkontrollsystem for styring av trålsystemet under svingning.
Oppgave 2.1: Utvikle simulering for testing av kontrollstrategi
For å kunne teste et større antall kontrollstrategier og operasjonelle caser på en effektiv måte, skal simulatoren fra AP1 videreutvikles slik at fartøybane, hastighet og vinsjkontrollsystem enkelt kan varieres. Dette inkluderer muligheter for testing av slike strategier som:
For å kunne teste et større antall kontrollstrategier og operasjonelle caser på en effektiv måte, skal simulatoren fra AP1 videreutvikles slik at fartøybane, hastighet og vinsjkontrollsystem enkelt kan varieres. Dette inkluderer muligheter for testing av slike strategier som:
• likt strekk i motsvarende trålwire (de ytre wirene har likt strekk, de nest ytterste har likt strekk, de innerste har likt strekk)
• vannstrøm normalt på senter av hver headline
• ulike formuleringer for lengdeavvik for hver trålwire, basert på for eksempel svingradius
• ulike formuleringer for lengdeavvik for hver trålwire, inkludert forberedelse til for eksempel fremtidig antatt svingradius
Det skal implementeres de virtuelle sensorer som er nødvendig for de kontrollstrategier som man vil teste. Dette kan for eksempel være sensorer som gir informasjon om symmetri, avstander, dybde, strekk og lengde. Sensorenes nøyaktighet og tidsrespons vil modelleres der dette ansees som viktig for resultatene.
Oppgave 2.2: Implementere og teste kontrollsystem for ulike kontrollstrategier
Denne oppgaven vil implementere kontrollsystem og -algoritmer for å kunne vurdere hvilke kontrollstrategier som kan gi størst stabilitet under svinging. De beste strategiene vil tas videre ved utvikling av mer avanserte kontrollalgoritmer. Muligheter for kommersiell anvendelse vil diskuteres med representanter for Kongsberg Maritime.
Denne oppgaven vil implementere kontrollsystem og -algoritmer for å kunne vurdere hvilke kontrollstrategier som kan gi størst stabilitet under svinging. De beste strategiene vil tas videre ved utvikling av mer avanserte kontrollalgoritmer. Muligheter for kommersiell anvendelse vil diskuteres med representanter for Kongsberg Maritime.
AP3: Skånsom bunngir
Gjennomføres av SINTEF Ocean og Cosmos Trawl AS.
Mål: Å dokumentere fordeler og ulemper ved endringer i bunngir og bunnkontakt, sveiper og tråldører. Gjennomføres av SINTEF Ocean i samarbeid med redskapsprodusentene.
Oppgave 3.1: Tilpasning/justering av bunngir for skånsom tråling
Fokus vil bli på nye rullegir som nå er påbudt på Grønland. Småskala testing i testtanken i Hirtshals: vanlig rockhopper versus nytt rullegiret.
Fokus vil bli på nye rullegir som nå er påbudt på Grønland. Småskala testing i testtanken i Hirtshals: vanlig rockhopper versus nytt rullegiret.
AP4: Effekter fra ny teknologi
Gjennomføres av SINTEF Ocean og Arctic Swan AS
Mål: Systematisk måling og dokumentasjon av trålsystemets ytelse på kommersielt fiske.
Oppgave 4.1: Gjennomføring av systematiske forsøk med måling og dokumentasjon, av trålgeometri basert på trålsensorer, strekkraft på tauekabler med strekkmålere, og andre relevante parametere.
• Det skal måles strekk i alle tauekabler. Parametere i rigging varieres, og endringer i effekter registreres.
• Det gjennomføres testing på fiskefartøy i reell fiskesituasjon.
• Kraftbruk, drivstofforbruk, fangstevne og effektivitet registreres og sammenlignes med tidligere erfaringer, og med parallelle erfaringer med tradisjonell trålkonfigurasjon.
• Erfaringene oppsummeres, dokumenteres og vurderes.
• Skaffe dokumentasjon på effekten av ny tråldesign på rekefangstene.
AP5: Vurdering av hvordan CO₂-avgiften og kostnadene til drivstoff påvirker dekningsbidraget.
Gjennomføres av SINTEF Ocean i samarbeid med Arctic Swan AS.
Økning i CO₂-avgiften for drivstoff har direkte negativ økonomisk effekt for fartøy og rederi. Ettersom reketråling representerer en driftsform som kan ha høyest energiforbruk per kg fangst, er denne fartøygruppen spesielt utsatt for økning i prisen på drivstoff. Ved siden av et høyt energiforbruk per kg fangst, er det også slik at (jf. overenskomst mellom Sjømannsforbundet og Fiskebåt) utgifter til drivstoff, er en ensidig (100 %) rederikostnad når det gjelder deling av utgifter mellom rederi og mannskap. På denne måten har de samlede utgiftene til drivstoff for rederiet, direkte effekt på evnen til å dekke faste, driftsuavhengige kostnader (jf. finanskostnader).
En relevant tilnærming kan derfor være å undersøke hvilke dekningsbidrag (DB1) (inntekter – variable (driftsavhengige) kostnader), de ulike fiskeriene (som fartøyet disponerer) genererer til å dekke faste kostnader. En vurdering av fartøyets årlige driftsmønster for å undersøke potensielle besparelser av drivstoff, må derfor ta utgangspunkt i fartøyets disponible fangstrettigheter (konsesjoner) og kvotegrunnlag, for eksempel:
• torsk, sei og hyse osv. nord for 62 N (grunnkvote + eventuelt strukturkvoter)
• sei sør for 62 N
• reketråling i Barentshavet
• reketråling, Øst- og Vest-Grønland (eventuelt Flemish Cap i NAFO-området?)
• annet, for eksempel Irminger-uer/ blåkveite, Øst-Grønland
Ettersom de ulike fiskeriene representerer ulike fangstmengder, markedspriser og forbruk av drivstoff osv., gir de ulike fiskeriene (sesongene) et ulikt dekningsbidrag. En vurdering av hvordan CO₂-avgiften og kostnadene til drivstoff påvirker dekningsbidraget, kan være et relevant inntak for å vurdere det samlede driftsmønsteret til fartøyet.
Samarbeidspartnere og prosjektorganisering
Oppgavene som er skissert i det overstående gjennomføres som et prosjekt i bedrift, der rederiet Arctic Swan AS sammen med redskapsprodusenter Cosmos Trawl AS og SINTEF Ocean samarbeider for å fine teknologiske løsninger så raskt som mulig. Prosjektet skal kvalitetssikres gjennom en referansegruppe. Prosjektet eies av Arctic Swan AS og ledes av SINTEF Ocean.
Utførende prosjektgruppe
• Arctic Swan AS v/Einar Remøy (daglig leder) og Gert Sandvik (skipper)
• Cosmos trawl AS v/Thorleif Grønkjær
• SINTEF Ocean v/Eduardo Grimaldo, Karl Johan Reite og Kurt Hansen
Referansegruppe
Det skal etableres en referansegruppe for prosjektet. Referansegruppen vil til en stor kommunisere med prosjektledelsen via telefonmøter og e-post, men det er lagt opp til at det skal avholdes årlige arbeidsmøter (workshops) for å diskutere framdriften og besørge at prosjektet holder den kurs som næringen er tjent med. Det planlegges minst tre referansegruppemøter i prosjektet, to av dem i Hirtshals (Danmark) og helst koblet til modellforsøk høsten 2022 og vinteren 2023. Det legges dessuten opp til et arbeidsmøte høsten 2023 i Ålesund.
Gjennomføring av fullskalaforsøk
Det forventes at nye MTr. Arctic Swan leveres høsten 2023. Det legges opp til en relativt omfattende aktivitet på havet for dokumentasjon av trålsystemets ytelse.
Resultater vil bli formidlet gjennom nyhetsbrev og sluttrapport juni 2024.