Akvakultur og små vindturbinar: Eit moglegheitsstudie av i kva grad små vindturbinar kan dekkje energiforbruket ved norske oppdrettsanlegg

Abstract

The world’s population is growing rapidly, and it will become necessary, to a greater extent, to use the ocean for harvesting food. Norway is the largest exporter of salmon in the world. Prognosis says that aquaculture in Norway will become 6 times bigger by 2050 if the environmental- and biologically challenges can be overcome. One of these challenges is the greenhouse gas emissions. In this master thesis the possibility of reducing the diesel consumption and the gas pollution from Norwegian salmon farms by installing small wind turbines has been investigated. The consumption of two salmon farms have been investigated closer for better understanding the energy demand. Wind data from four separate locations around the coast of Norway have given an insight of possible energy production from wind. Four wind turbines in the category small wind turbines have been investigated. Through analysis in Matlab the potential for energy production from small wind turbines on salmon farms has been investigated. By depending on wind turbines only, it will be difficult supply sufficient power in periods without wind. It is possible to combine the turbines with Li-ion batteries and then use the energy when it is required. Battery capacity is expensive, and it will be necessary to store the energy over longer periods. The best alternative would be to combine wind turbines, Li-ion batteries to cover the energy consumption, and a diesel generator that can produce energy to cover the consumption peaks and periods with low wind speed. The batteries will then store daily excess energy. This is an expensive project compared to using a diesel generator, but it will reduce the diesel consumption and climate gas pollution. Another alternative is to combine a diesel generator with Li-ion battery. The generator will be run with an optimal load and charge the battery, and when it is fully charged the generator will be turned off for some hours. This hybrid alternative is less expensive but will not reduce the diesel consumption as much as compared to combining it with wind turbines. For the future salmon farms the energy consumption will probably increase and is due to increase of surveillance, pumps for circulation in the water and the farms will in general become bigger. With the uncertainty in the future oil prices, and with the decreasing cost of renewable energy and Li-ion battery, it is wise to look at the possibility to implement renewable energy system at salmon farms in the future.

Ved ei stadig veksande verdsbefolkning vil det framover vera nødvendig å sjå mot havet for å kunne dekkje matbehovet, då potensialet på land snart er nådd. Noreg er i dag den største eksportøren av laks i verda. Prognosar seier at akvakulturen i Noreg vil kunne verte 6 gongar større innan 2050 dersom ein klarar å overkomme miljø- og biologiske utfordringar. Ein av desse utfordringane er klimagassutslepp. I denne oppgåva er det sett nærare på moglegheita for å redusere dieselforbruket ved norske lakseoppdrett, ved hjelp av små vindturbinar. Forbruksmønsteret til to oppdrettsanlegg er undersøkt nærare for å få ei betre forståing av energiforbruket. Vinddata frå fire ulike lokalitetar langs kysten av Noreg gjev oss eit innblikk i mogeleg energiproduksjon frå vindkraft. Fire turbintypar som går under kategorien små vindturbinar er sett nærare på. Gjennom analyse i Matlab er potensialet for energiproduksjon frå små vindturbinar ved oppdrettsanlegg langs kysten undersøkt. Det er mogleg å dekkje det samla totale energiforbruket til oppdrettsanlegga med små vindturbinar, men då mengde energiproduksjon og energiforbruk ikkje alltid samsvarar vil ein likevel ha underskot på energi i periodar. Ved kombinasjon med Li-ion batteri vil ein kunne bruke energien etter behov. Det vil vera nødvendig å lagre energien over større periodar, noko som er svært kostbart. Eit betre alternativ er å kombinere vindturbinar og Li-ion batteri med ein dieselgenerator som kan køyrast ved høge effekttoppar og i vindstille periodar. Då vil batteria lagre daglege overskot av energi, noko som reduserer lagringsbehovet kraftig. Dette er eit kostbar prosjekt samanlikna med investering i berre dieselgenerator, men ein vil kunne redusere dieselforbruket og klimagassutsleppa betrakteleg, og dermed også spare dieselkostnadar. Eit anna alternativ er å kombinere dieselgenerator med Li-ion batteri. Ein vil då køyre dieselgeneratoren med optimal last, ladde batteriet, for så å slå av generatoren i nokre timar. Anlegget vert då forsynt med energi frå batteriet. Den vil ikkje redusere dieselforbruket like mykje som ved kombinasjon med vindturbinar, men kan vera ei enkel løysing for eksisterande oppdrettsanlegg. Ved framtidas oppdrettsanlegg er det høgt sannsynleg at energiforbruket vil auke då dei vert større med meir overvaking, og med nye løysningar for betre miljø og fiskehelse. Ved meir energikrevjande anlegg, og ein eventuell ekspansjon av oppdrettsnæringa er det viktig å undersøke berekraftige løysningar som også kan vera kostnadsoptimale. Med usikkerheit i framtidas oljeprisar og med fallande prisar på fornybare energisystem og Li-ion batteri, bør ein sjå på moglegheita for at fornybare ressursar kan verte utnytta i større grad framover for å utvikle næringa i ei berekraftig retning.