Vessel Operations in Exposed Aquaculture: Achieving safe and efficient operation of vessel fleets in fish farm systems experiencing challenging metocean conditions

Abstract

Fartøysoperasjoner i eksponert havbruk Eksponert havbruk vil kreve at servicebåter brukt i havbruksnæringa er tilpasset mer krevende sjøkondisjoner enn i skjermede lokaliteter, slik at evne til å utføre marine operasjoner på lokalitet ikke svekkes. Denne avhandlingen adresserer dette ved å analysere hvordan lokalitetsspesifikke værforhold påvirker servicebåter som utfører marine operasjoner i et nettverk av havbrukslokaliteter med varierende grad av eksponering for vær. Viktigheten av slike analyser vil øke med økende andel av eksponerte lokaliteter, og ikke minst i forhold til utvikling av havbruk til havs, både for normal drift og håndtering av kritiske situasjoner som kan true fisken i en lokalitet.

Ulike båttyper brukes til å gjøre en rekke ulike operasjoner, fra vask av not til flytting av fisk, og dårlig vær kan både gjøre arbeidet vanskeligere og øke risikoen for uhell. For at marine operasjoner i eksponert oppdrett skal både være sikre og ressurseffektive må man bedre forstå hvordan været påvirker fartøysoperasjoner.

Litteraturstudie av forskningsfronten og kunnskapsstatus viste tre relevante kunnskapshull. Først å forstå hvor godt fartøy passer til værforhold på oppdrettsanlegg, dernest hvordan man kan oppnå best mulig utnyttelse og bruk av en gruppe med fartøy for å betjene et nettverk av havbrukslokaliteter, og til sist forstå og estimere bidraget som dagens gruppe av servicebåter i havbruk har i forhold til respons og håndtering av kritiske situasjoner som truer fiskehelse for en hel lokalitet.

Utgangspunkt for behandlingen av disse problemstillingene er å gjøre en tilstrekkelig stor systemavgrensning. Det vil si å ta hensyn til at det ofte er flere båter som kan eller må sees i sammenheng, som en flåte som jobber sammen om å betjene en gruppe med havbrukslokaliteter. Arbeidet i avhandlingen har bidratt til å gi bidrag til forståelse for og løsning av de tre nevnte kunnskapshullene ved både å utvikle metoder som kan brukes for å gjøre studier og analyser, og gjennom å vise realistisk case studier. Det er utviklet metode for optimal ruteplanlegging for en flåte med servicebåter, undersøkt hvordan ulike endringer i spesifikke værforhold på en gruppe med anlegg påvirker båtenes evne til å gjøre oppdrag, samt foreslått en tilnærming for å estimere hvor god beredskap man har mot store fiskevelferdskriser.

Alle funn viser viktigheten av å se på fartøysoperasjoner på systemnivå, fordi det i de fleste situasjoner er totalen som teller, ikke nødvendigvis hva en enkelt båt gjør på en enkelt lokalitet. Metodene som presenteres i avhandlingen er gode utgangspunkt for å lære mer om hvordan man kan oppnå best mulig løsning av behov for fartøysoperasjoner under krevende, men varierende værforhold.

ABSTRACT Vessel operations in exposed aquaculture Exposed aquaculture will require service vessels in the industry to be suited to more demanding sea states than for sheltered locations, so that the ability to perform marine operations at locations is not reduced. This thesis addresses this by analyzing how location specific weather conditions affect service vessels that perform marine operations in a network of aquaculture locations with varying degree of weather exposure. Such analyses will become more important as the number and share of exposed locations increases, not only with respect to open ocean aquaculture, but also for normal operation and in handling critical situations which can pose a risk for the fish at the location.

Different vessel types are used to perform various operations, from net cleaning to moving fish, and bad weather can both make the work more challenging and increase the risk of accidents. To improve both safety and efficient use of resources for marine operations in exposed aquaculture, it is necessary to have a better understanding of how weather affects vessel operations.

A literature review of the research frontier and knowledge status shows three relevant knowledge gaps. First, to understand how well a vessel is suited to weather conditions at fish farms. Second, how to achieve the best possible utilization and use of a group of vessels serving a network of aquaculture locations. Third, understanding and estimating the contribution of today’s service vessels in aquaculture towards response and handling of critical situations that threaten fish health for a location.

The basis for approaching these problems is to make sure the scope is sufficiently large with respect to system delimitations. This means considering the fact that it often is useful or necessary to study relations between several vessels, as a fleet working together to serve a group of aquaculture locations. The thesis work has contributed to improving understanding for and solutions for the three mentioned knowledge gaps, both by developing methods that can be used to perform studies and analyses, and through showcasing realistic case studies. A method is developed for optimal routing and scheduling of a fleet of service vessels, a study shows how different changes in weather conditions at a group of fish farms affect the vessels’ ability to perform operations, and a proposal is put forward on how to estimate one’s emergency response with respect to large-scale fish welfare emergencies.

All results show the importance of viewing vessel operations on a system level because it usually is the total that counts, not what a single vessel does at a single location. The methods presented in the thesis are good starting points to learn more about how to achieve the best possible solutions for covering needs for vessel operations in challenging and varying weather conditions