Prosjektnummer
901364
Forstudie: ECO Trawl-konsept – Tråldører byttes ut med aktive thrustere der kun elektrisk kraft kommer fra fartøyet
Viktig kunnskap på vei mot en mulig fremtidig med mer effektiv og miljøvennlig trålteknologi
• Thrusteren er kontrollerbar og stabil.
• Thruster-teknologien kan redusere effektforbruket med inntil 30 %. Dette skyldes flere faktorer:
• Thruster-teknologien kan redusere effektforbruket med inntil 30 %. Dette skyldes flere faktorer:
◦ Propellere som designes for større havdyp kan lages med mindre bladareal og fremdeles unngå kavitasjon pga. trykket.
◦ Kraften fra thrusteren går i en rett linje, i motsetning til en tråldør som må motvirke kreftene som prøver å lukke trålen.
• Større trålpose kan brukes på eksisterende trålere med samme motoreffekt.
• Eller redusert energiforbruk, kostnad og utslipp.
• Større trålpose kan brukes på eksisterende trålere med samme motoreffekt.
• Eller redusert energiforbruk, kostnad og utslipp.
Sammendrag av resultater fra prosjektets faglige sluttrapport
Resultater knyttet til delmålene
Beregningene viser at effektforbruket er redusert med 30 %. Med dette som utgangspunkt kan det spares 30 % drivstoff, eller det kan benyttes en større og mer effektiv trål.
Funnene er kommet fram via såkalt “computational fluid dynamics (CFD)”-analyser (numeriske strømningsanalyser) av anerkjente eksperter og ved bruk av anerkjent programvare ved CFD Marine og NTNU. I prosjektet er en kontraroterende thruster optimalisert med 2 stk. 3-bladet propell som gir en thrust på 10,9 tonn.
CFD-analyse med tvungen svai- og girbevegelse, ble utført for å finne manøver-koeffisienter av Eco Trawl-enheten, og for å vurdere om den er stabil og kontrollerbar. Konklusjonen er at uten ror så er thrusteren ustabil, men med ror er thrusteren rettlinjestabil og styrbar.
Det er ikke utført simuleringer med tauing av trål. Fortsatt styrbarhet og rettlinjestabilitet forutsetter at tauepunktet går gjennom thrusterens senterlinje. Det er laget et forslag til hvordan dette kan oppnås.
Videre bruk av resultatene avhenger av kundeaksept for løsningen. Det er en stor investering for et fartøy å installere et ECO Trawl-system. Kost-nytte er vanskelig å vurdere på dette stadiet, men analysene viser at en tilbakebetalingstid på prosjektet være ca. 7 år basert på drivstofforbruk alene. Da er ikke økt fangst og andre fordeler tatt med.
Utfordringer
• markedsaksept
• er potensielle kunder klare for ta i bruk en slik løsning?
• økonomi – nedbetalingstid
• praktisk bruk
Videre arbeid som må utføres av patentinnehaver evt. i samarbeid med brukerinteresser
• simulere trekk av trål
• arrangement for å få trålen inn på dekk
• utsetting og opptak av thruster
• brukerundersøkelser
• modellforsøk
Forstudiet indikerer at en thrustere kan erstatte tråldører og oppnå fordeler ved å redusere energiforbruk og skader på havbunn. Det gjenstår å dokumentere at thrusterenheten er rettlinjestabil og styrbar når trålen blir koblet på. Det må også utvikles løsninger for å trekke trålen opp på dekk samt å sette ut og trekke inn thrustere.
-
Sluttrapport: ECO Trawl – ECO Friendly Trawling. Bruk av thruster som erstatter tråldører
ECO Trawl AS. Rapport P17-2-002. Juni 2020. Av Mads Bjørnenak.
-
Presentasjon: Forstudie. ECO Trawl konsept – Tråldører byttes ut med aktive thrustere der kun elektrisk kraft kommer fra fartøyet
ECO Trawl AS. Juni 2020. Av Mads Bjørnenak.
-
Report: Eco Trawl – CFD analysis
CFD Marin. CFDM-report-001-2020. May 2020. Av Hans Jørgen Bjelke Mørck.
Bakgrunnen for prosjektet er at dagens tråling har noen utfordringer: Høyt drivstofforbruk, skader på havbunn, skader på trål, utfordringer med kontroll av trålens kurs og dybde, samt at trålerens trekkraft bestemmer trålens størrelse og bifangst. Samtidig bruker trålerbransjen stadig mer teknologi og er mer åpen for automatisering.
ECO Trawl AS ble startet i juni 2016 og er basert på en idé om å automatisere tråling ved hjelp av offshore- og marinteknologi.
Idéen går ut på å plassere kraftige elektriske propellenheter (thrustere) der hvor tråldørene er i dag på en trål. Propellenhetene erstatter trekkraften fra trålerens propell og propellenhetene får elektrisk kraft fra en generator på tråleren. Propellenhetene kan styres i vannet med side- og dybderor. Et kontrollsystem på tråleren samler inn sensordata og styrer propellenhetene og dermed trålens kurs og dybde i vannet. En slik løsning vil kunne gi en langt mer miljøvennlig og effektiv tråling. Foreløpige konseptstudier viser at man på en gjennomsnittstråler kan øke fangstvolumet med inntil 30 %, spare en betydelig mengde drivstoff i tillegg til å redusere skader på havbunnen. Et slikt prosjekt kan ha et stort verdiskapingspotensiale nasjonalt og internasjonalt.
ECO Trawl AS ble startet i juni 2016 og er basert på en idé om å automatisere tråling ved hjelp av offshore- og marinteknologi.
Idéen går ut på å plassere kraftige elektriske propellenheter (thrustere) der hvor tråldørene er i dag på en trål. Propellenhetene erstatter trekkraften fra trålerens propell og propellenhetene får elektrisk kraft fra en generator på tråleren. Propellenhetene kan styres i vannet med side- og dybderor. Et kontrollsystem på tråleren samler inn sensordata og styrer propellenhetene og dermed trålens kurs og dybde i vannet. En slik løsning vil kunne gi en langt mer miljøvennlig og effektiv tråling. Foreløpige konseptstudier viser at man på en gjennomsnittstråler kan øke fangstvolumet med inntil 30 %, spare en betydelig mengde drivstoff i tillegg til å redusere skader på havbunnen. Et slikt prosjekt kan ha et stort verdiskapingspotensiale nasjonalt og internasjonalt.
Å utføre en forstudie av ECO Trawl-konseptet hvor det skal evalueres miljømessige, teknologiske og markedsmessige muligheter og begrensninger.
Delmål
• Å lage 3D-modeller av konseptet.
• Å utarbeide en spesifikasjon.
• Å lage en matematisk modell og strømningsanalyser for konseptet med vekt på statisk/dynamisk stabilitet og kontrollerbarhet.
• Å utarbeide ytelsessammenligning mellom ECO Trawl og et referansefartøy (tråleren Sille Marie) for et gitt trålfiske og kvantifisere betydningen av ECO Trawl for fangsteffektivitet.
• Å utføre kostnad-nytte-analyse sammenlignet med tradisjonell tråling.
Delmål
• Å lage 3D-modeller av konseptet.
• Å utarbeide en spesifikasjon.
• Å lage en matematisk modell og strømningsanalyser for konseptet med vekt på statisk/dynamisk stabilitet og kontrollerbarhet.
• Å utarbeide ytelsessammenligning mellom ECO Trawl og et referansefartøy (tråleren Sille Marie) for et gitt trålfiske og kvantifisere betydningen av ECO Trawl for fangsteffektivitet.
• Å utføre kostnad-nytte-analyse sammenlignet med tradisjonell tråling.
Bruk av ECO Trawl kan medføre:
• at man kan ha større trål enn tidligere, og kan fiske raskere og mer effektivt
• mindre drivstofforbruk
• mindre drivstofforbruk
• mindre risiko for skader på trål
• at produktkvaliteten blir bedre fordi mer presis kjøring av trål i dybde og kurs gir raskere tråling og mindre bifangst
• bedre HMS (helse, miljø og sikkerhet) i og med at det ikke er direkte kraft fra trål til tråler. Det er slakke kabler fra pod til tråler og hvis tråleren setter seg fast er det tid til å reagere
• miljøeffekter som redusert drivstofforbruk, redusert bunnkontakt ved bunntråling, redusert bifangst, reduserte klimagassutslipp og reduserte havbunnskader
• at produktkvaliteten blir bedre fordi mer presis kjøring av trål i dybde og kurs gir raskere tråling og mindre bifangst
• bedre HMS (helse, miljø og sikkerhet) i og med at det ikke er direkte kraft fra trål til tråler. Det er slakke kabler fra pod til tråler og hvis tråleren setter seg fast er det tid til å reagere
• miljøeffekter som redusert drivstofforbruk, redusert bunnkontakt ved bunntråling, redusert bifangst, reduserte klimagassutslipp og reduserte havbunnskader
1. Utvelgelse og innsamling av data om referansefartøy
Tråleren Sille Marie velges som referansefartøy for sammenligning med ECO Trawl-konseptet. Data samles inn om dette fartøyet og det utarbeides matematiske modeller som er tilpasset fartøyet. Her velges tråleren Sille Marie, som brukes både som reketråler og pelagisk tråler.
Tråleren Sille Marie velges som referansefartøy for sammenligning med ECO Trawl-konseptet. Data samles inn om dette fartøyet og det utarbeides matematiske modeller som er tilpasset fartøyet. Her velges tråleren Sille Marie, som brukes både som reketråler og pelagisk tråler.
2. 3D-modellering og konseptmodeller
Den tekniske spesifikasjonen brukes som underlag for å modellere i 3D for å verifisere og illustrere ECO Trawl-konseptet og lage utkast til komplett enhet. Denne prosessen er iterativ, det vil mest sannsynlig være behov for flere versjoner av 3D-modellene.
Den tekniske spesifikasjonen brukes som underlag for å modellere i 3D for å verifisere og illustrere ECO Trawl-konseptet og lage utkast til komplett enhet. Denne prosessen er iterativ, det vil mest sannsynlig være behov for flere versjoner av 3D-modellene.
3. Matematisk modellering
Det vil bli utarbeidet matematikk-/fysikkmodeller for beregning av data for ECO Trawl, eksempelvis propellstørrelse, motoreffekt, motormoment, dybde, krefter, og så videre. Det vil videre utføres beregning av statisk og dynamisk stabilitet. Dette inkluderer CFD-beregninger (Computational Fluid Dynamics) med vurdering av stabilitet og kontrollerbarhet.
Det vil bli utarbeidet matematikk-/fysikkmodeller for beregning av data for ECO Trawl, eksempelvis propellstørrelse, motoreffekt, motormoment, dybde, krefter, og så videre. Det vil videre utføres beregning av statisk og dynamisk stabilitet. Dette inkluderer CFD-beregninger (Computational Fluid Dynamics) med vurdering av stabilitet og kontrollerbarhet.
4. Teknisk spesifikasjon
Fysikkmodellene brukes til å utarbeide en endelig teknisk spesifikasjon og teste denne mot markedet. Den tekniske spesifikasjonen skal også brukes til å utarbeide kostnadskalkyler og gjøre en kostnad-nytte-analyse av ECO Trawl.
Fysikkmodellene brukes til å utarbeide en endelig teknisk spesifikasjon og teste denne mot markedet. Den tekniske spesifikasjonen skal også brukes til å utarbeide kostnadskalkyler og gjøre en kostnad-nytte-analyse av ECO Trawl.
5. Evaluering
Evalueringen vil bestå av å sammenligne ytelser mellom ECO Trawl og Sille Marie for et gitt trålfiske, utføre kostnad-nytte-analyse og sammenligne med tradisjonell tråling. Det vil også bli utført selvkostberegninger og kvantifisert betydning av bruk av ECO Trawl for fangsteffektivitet.
Evalueringen vil bestå av å sammenligne ytelser mellom ECO Trawl og Sille Marie for et gitt trålfiske, utføre kostnad-nytte-analyse og sammenligne med tradisjonell tråling. Det vil også bli utført selvkostberegninger og kvantifisert betydning av bruk av ECO Trawl for fangsteffektivitet.
6. Rapportering
Resultatene av studien vil dokumenteres i form av en rapport.
Videreføring av prosjektet til skalamodell, modellforsøk og prototype vil vurderes underveis, men er ikke en del av dette prosjektet.
Resultatene av studien vil dokumenteres i form av en rapport.
Videreføring av prosjektet til skalamodell, modellforsøk og prototype vil vurderes underveis, men er ikke en del av dette prosjektet.
Prosjektorganisering
Havforskningsinstituttet vil ha en fiskerifaglig rådgivende rolle i prosjektet, og eierne av tråleren Sille Marie er også med som rådgivende part. Mesteparten av arbeidet utføres av ECO Trawl sine egne ansatte i samarbeid med eksternt analysefirma på strømningsanalyse.
Det vil muligens bli utført en masteroppgave på Norges teknisk-vitenskapelige universitet (NTNU) på grunnlag av prosjektet.
Det vil muligens bli utført en masteroppgave på Norges teknisk-vitenskapelige universitet (NTNU) på grunnlag av prosjektet.
Resultatene vil bli formidlet i en sluttrapport. Det må tas forbehold om at deler av rapporten må være konfidensiell i en periode pga. konkurransemessige forhold eller patentering.
-
Sluttrapport: ECO Trawl – ECO Friendly Trawling. Bruk av thruster som erstatter tråldører
ECO Trawl AS. Rapport P17-2-002. Juni 2020. Av Mads Bjørnenak.