Komponenter og energiforbruk i RAS- anlegg

Abstract

Oppdrett er den største bidragsyteren til produksjon av marint protein til en stadig økende befolkning. Tradisjonelt har fiskeoppdrett på land hatt utfordringer med stort vannbehov og miljøpåvirkninger i form av utslipp av avfallsstoffer. Ferskvann er en begrenset ressurs, og avfallsstoffene som blir sluppet ut har ført til påvirkning av miljøet rundt anleggene. Fiskeoppdrett i sjøen har utfordringer med miljøpåvirkninger som utslipp av avfallsstoffer som kan føre til økt groing på havbunnen, rømming av fisk og spredning av sykdommer. Tradisjonelt har ikke oppdrettsanlegg kunne blitt plassert fritt rundt, i nærheten av store markeder eller der transportbehovet er lavest. Parametere som tilgang på ferskvann for anlegg på land, strømning og oksygentilførsel i sjøen og værforhold har hatt påvirkning på hvor anleggene kunne plasseres. Dette har ført til et behov for oppdrett av marint protein som har lavere påvirkning på miljøet og står mer fritt i forhold til plassering.

RAS- anlegg er en løsning på utfordringene tradisjonell oppdrett møter. Disse anleggene er avgrenset fra omverdenen, og har komponenter for vannbehandling på anleggene. Vannbehandlingen gjør det mulig å benytte vannet flere ganger, i tillegg til at avløpsvannet og inntaksvannet kan renses ved behov. Redusert bruk av vann og rensing av utslipp vil redusere miljøpåvirkningen fra anlegget. Dette gjør også at anleggene kan plasseres på steder der tradisjonelle anlegg ikke har kunnet driftes, noe som gjør det mulig å ha anleggene knyttet nærmere store markeder. RAS- anleggene er adskilt fra omverdenen, og faren for rømming og spredning av gener og sykdommer til ville bestander blir dermed lettere å kontrollere og redusere enn for anlegg som ligger i sjøen. RAS- anlegg tilbyr en intensiv oppdrettsløsning som produserer et stort antall fisk på et lite område, siden anlegget ikke blir påvirket av sesongvariasjoner fra klimaet utenfor kan man ha produksjon året rundt, noe som gir konstant tilgang på fersk fisk til forbrukerne. RAS- anleggene har også noen utfordringer. Det er anlegg som krever mye utstyr og de er derfor dyre å investere i, og dermed avhengig av en høy produksjon. Siden det ikke er noen tilknytning til miljøet utenfor kreves det løsninger for varsling dersom en feil oppstår i kretsen og back- up systemer som settes i drift ved for eksempel strømbrudd for å hindre at fisken dør av mangel på oksygen. I tillegg krever komponentene i kretsen energi for å driftes. Dette gjør anlegget energikrevende. Vannbehandlingen produserer også slam, som må behandles videre og fjernes fra anlegget.

Denne masteroppgaven tar for seg energiforbruk i RAS-anlegg, og hvilke komponenter som krever mest energi. Alternativer til reduksjon av energibehovet blir også presentert.

Resultatene viser at pumper, tilførsel av oksygen og kjøling av vann, bidrar mest til energiforbruket. Reduksjon av høyder i anlegget, mer energieffektive pumper, varmeveksling og varmepumping av vann samt måling og effektiv tilsetting av oksygen kan være løsninger som kan bidra til å redusere energibehovet.

Aquaculture is the largest contributor to the production of marine protein for the world´s growing population. Traditionally, land based aquaculture facilities has had challenges regarding their need for water, and environmental impacts due to emission of waste products. Fresh water is a limited resource, and the waste products influence the environment around the aquaculture facilities. For aquaculture systems located in the sea there has been problems regarding waste products to the sea, escaping fish and spreading of diseases. The traditional aquaculture facility has not been located freely, close to markets, but is bounded by the access to fresh water, flow, oxygen supply and weather conditions in the sea. This has lead to a need for a way to farm marine protein with lower impact on the environment and more possibilities regarding location. RAS is a solution to the challenges of traditional aquaculture. The RAS facilities are separated from the outside environment and have components for water treatment in the plant. The water treatment makes it possible to re-use the water and clean the wastewater and intake water if needed. The reduced need of fresh water and cleaning of effluent water reduce the environmental impact from the facility. This makes the location of the facility more freely and it can be located near large markets. The production in RAS is separated from the outside world, and the risk of escaping and spreading genes and diseases to wild populations is thus easier to control and reduce unlike in facilities in the sea. RAS is an intensive way of farming and produces a large number of fish in a small area, and since the plant is not affected by seasonal changes from the outside, production can be produced all year round, which gives continuous access to fresh fish to the consumers. RAS also have some challenges. They are complex and require a lot of equipment that makes the investment costs high. The facility is in need of sensors and alarms to detect errors and a back-up system in case of power outage to prevent the fish from dying from the lack of oxygen. In addition, the components in the circuit require energy for operation, and the water treatment produces sludge, which must be treated and removed from the plant. This master thesis addresses energy consumption in RAS, and which components that require most energy. Alternatives to reducing energy demand are also presented. The result show that pumps, addition of oxygen and cooling of water require most energy. Reduction of height in the facility, pumps that are more energy efficient, heat exchangers and heat pumps ass well as good procedures for measuring and efficient addition of oxygen can be solutions that can contribute to reduce the energy demand.