Energigjenvinning med turbiner i landbasert oppdrett

Abstract

Økende befolkning i verden øker behovet for næringsrik mat, som i tillegg er bærekraftig og miljøvennlig. Derfor satser oppdrettsnæringen på å dekke dette økende matbehovet. Oppdrettsnæringen idag står derimot ovenfor noen utfordringer. Noen av disse utfordringene er lakselus, rømning av fisk, opphopning av avfall, og utslipp av klimagasser under operasjoner med karbonbaserte fartøy tilknyttet fiskemerdene. Dette danner grunnlaget for at Hofseth International AS velger å satse på landbasert oppdrett i en nedlagt olivingruve i Røbbervika

Anlegget som Hofseth planlegger å bygge, er et gjennomstrømningsanlegg hvor vannet i fiskekarene kontinuerlig skal utskiftes med vann direkte fra fjorden. Vannet pumpes inn i karene, for deretter å renne fritt ut igjen i fjorden. I denne oppgaven har det blitt undersøkt muligheter for å gjenvinne energi i vannutløpet med turbiner. Oppgaven har sett på hvor mye av pumpeenergien som kan gjenvinnes, hvordan dette kan løses, og hvordan tap kan reduseres. I tillegg har den økonomiske og bærekraftsmessige lønnsomheten av turbininstallasjon, blitt analysert.

Hovedresultatene i denne oppgaven er at uten turbiner kreves det en gjennomsnittlig pumpeeffekt på 33,8 MW, som gir et årlig energibehov på 296 GWH. Gjennomsnittlig produsert effekt for turbinene er 17,0 MW, med en årlig energiproduksjon på 149 GWh. Dermed blir netto energibehov for å pumpe sjøvannet opp i fiskekarene 16,7 MW. Dette gir et årlig pumpebehov på 148 GWh. Tidevannet i Sunnylvsfjorden påvirker energibehovet for pumping, og førte i 2022 til en variasjon i effekt på maks 0,8 MW. Totalt for systemet vil det være mulig å gjenvinne omtrent 50 % av energien brukt for å pumpe vannet opp til fiskekarene.

For å optimalisere energiproduksjonen må friksjon og tapskoeffisienter reduseres, og rørdiameteren bør være så stor som mulig. 1 m tapshøyde for rørsystemet er en grei antagelse.

Den økonomiske analysen viser at det ikke nødvendigvis er lønnsomt å investere i turbiner. Med økt strømpris, øker lønnsomheten av å investere i turbiner. Med en rente på 8 %, levetid på 100 år, og en investeringskostnad på 300 millioner norske kroner, kreves det en strømpris på 15 øre for at investeringen skal lønne seg.

Energigjenvinning i landbasert oppdrett vil derimot være lønnsomt for lokal- og storsamfunnet, og bidrar til å nå bærekraftsmålene. Derfor anbefales det at Hofseth installerer turbiner i det landbaserte anlegget i Røbbervika. I tillegg kan dette være et eksempel for fremtidige landbaserte fiskeoppdrettsanlegg som benytter seg av et gjennomstrømnings-system, hvor muligheten for å redusere energiforbruk med turbiner bør vurderes.

An increasing global population has led to a growing demand for nutritious food that is also sustainable and environmentally friendly. As a result, the aquaculture industry is focusing on meeting this increasing food demand. However, the industry currently faces several challenges, including sea lice, escape of fish, waste accumulation, and greenhouse gas emissions from carbon-based vessel operations. These challenges form the basis for Hofseth International AS's decision to invest in land-based aquaculture in a decommissioned olivine mine in Røbbervika.

The facility planned by Hofseth is a flow-through system where the water in the fish tanks will be continuously renewed with water directly from the fjord. The water is pumped into the tanks and flows freely back into the fjord. This study has investigated the possibilities of harnessing energy in the water outlet using turbines. The study has examined how much of the pumping energy can be recovered, how this can be achieved, and how losses can be reduced. The economic and sustainable profitability of turbine installation has also been analyzed.

The main findings of this study indicate that without turbines, an average pumping power of 33.8 MW is required, resulting in an annual energy demand of 296 GWh. The average power generated by the turbines is 17.0 MW, with an annual energy production of 149 GWh. Thus, the net energy requirement for pumping seawater into the fish tanks is 16.7 MW, resulting in an annual pumping demand of 148 GWh. Tidal variations in Sunnylvsfjorden affect the pumping energy requirement, with a fluctuation of 0.8 MW observed in 2022. Overall, it is possible to recover approximately 50 % of the energy used for pumping water to the fish tanks.

To optimize energy production, friction and loss coefficients need to be minimized, and the pipe diameter should be as large as possible. Assuming a 1 meter loss height for the pipe system is a reasonable assumption.

The economic analysis shows that investing in turbines may not necessarily be profitable. The profitability of turbine installation increases with higher electricity prices. With an interest rate of 8 %, a lifespan of 100 years, and an investment cost of 300 million Norwegian kroner, a electricity price of 15 øre is required for the investment to be profitable.

However, energy recovery in land-based aquaculture is beneficial for the local and larger community and contributes to achieving the sustainability goals. Therefore, it is recommended that Hofseth installs turbines in the land-based facility in Røbbervika. Additionally, this can serve as an example for future land-based fish farming facilities utilizing a flow-through system, where the potential for reducing energy consumption through turbines should be considered.