Общеизвестно, что численность населения неуклонно возрастает, соответственно, возрастает потребление рыбных продуктов, потребность в которых к 2030 году составит 180 млн.тонн. В отношении поставок рыбы наиболее эффективным оказывается рыбоводческая сфера, которая, как ожидается, будет производить 95 млн.тонн рыбы, где 60 млн. тонн пойдут непосредственно на питание человека (FAO, 2006).

Ожидается, что рыбоводство сможет покрыть запросы человечества в рыбной продукции. Тогда как в 1980-х годах всего 9% потребляемой рыбы выращивалось искусственно, на сегодня это значение достигло 47% (45,5 млн. тонн рыбы ежегодно). К 2030 году производство возрастет до 80-90 млн. тонн и покроет до 50% потребности людей в рыбе. При общем объеме выращивания 10 млн. тонн морской рыбы ежегодно произойдет ужесточение конкуренции среди рыбоводческих хозяйств в прибрежной области, которое приведет к тому, что значительная доля, 3,8 млн.тонн, будет производиться в оффшорной области.

Оффшорное рыбоводство предполагает сооружение ферм вдали от береговой линии, где отсутствует защита в виде островков или возвышений от океанских волн. Данное понятие можно конкретизировать в отношении местонахождения ферм, в зависимости от характера возникающих волн и ветров. Существует пять классов оффшоров.

Простые поверхностные садковые устройства для выращивания можно использовать в 1 и 2 классе, и, в некоторых случаях, в 3 классе. В экстремальных условиях, высоких волнах, характерных для классов 4 и 5, применяются погружаемые садковые устройства или новые технологические решения. В частности, Норвежское правительство, взяв за основу высоту океанских волн, ввело новую классификацию рыбоводческих ферм. Тем не менее, данная система не учитывает такие факторы, как периодичность возникновения волн и скорость течения, необходимые для правильного выбора оборудования.

В рамках норвежской классификации фермы, находящиеся в условиях класса 1, являются прибрежными, а класса 4 – оффшорными.

Особый интерес представляют участки класса 3, характерные для берегов Ирландии, Канады, Шотландии и Норвегии. Эта местность, не смотря на близость к открытому океану, имеет защиту от сильных волн, обеспечиваемую возвышениями, островками или особенностями поверхности, которые позволяют приспосабливать традиционные технологии рыбоводства.

Выбор других стран, например, Италии, Канарских островов и США невелик. Они сталкиваются с проблемами аквакультивирования в оффшорных территориях класса 4. Однако с увеличением потребностей населения приходится осваивать ранее неразработанные области.

Рассмотрение основных характеристик оффшорного проекта

Враждебная окружающая среда оффшорной зоны усложняет создание экономически выгодного производства и требует специфическое конструкционные решения для выращивания рыбы. Очевидно, сооружение, якорное и швартовое оборудование должны выдерживать нагрузку, создаваемую течениями и волнами. Кроме того, необходимы технологии упрочнения традиционных береговых садковых устройств, либо альтернативные стратегии по содержанию водных организмов.

Следует заранее изучить погодные условия и возмущения океана для оценки доступа к ферме. В контексте данного вопроса ключевым компонентом проекта выступает дистанционное управление и мониторинг посредством современных телеметрических систем. В частности, важно подключить удаленное управление кормлением и наблюдением за рыбой в отсутствие обслуживающего персонала на оффшоре. Это, в свою очередь, подразумевает большие запасы корма на самой ферме.

Из-за высоких начальных капиталовложений в строительство, возникает необходимость быстрой самоокупаемости. Поэтому объем садковых устройств оффшорного хозяйства и, соответственно, их продуктивность намного выше по сравнению с береговыми сооружениями.

Наконец, планирование аквакультуры в открытом море нуждается в более серьезном подходе к подбору оборудования, чем этого требует рыбоводческие фермы побережья.

Существующие оффшорные технологии характеризуются особенностями, в первую очередь, систем удержания или садков, а, во вторую очередь, вспомогательных систем, необходимых для выполнения всех операций.

Системы удержания

Для понимания прогресса в области оффшорного аквакультивирования необходимы некоторые знания о системах удержания. В 1998 году Loverich and Gace предложили классификацию морских садковых устройств на основе их фиксации. Согласно ей, существуют гравитационные, заякоренные, полужесткие и жесткие садковые устройства.

Наиболее распространенными в морской и пресноводной рыбоводческой сфере являются гравитационные садковые устройства. Благодаря элементам, обеспечивающим плавучесть, их верхняя часть находится над водой, в то время как сети погружены под воду и снабжены подвесами для сохранения своей формы. В течение многих лет были опробованы деревянные, стальные и пластиковые конструкции. Надводная плавучая часть обычно образуют поверхность для удобства работы оператора.

Заякоренные садковые устройства опираются на натянутые системы швартовки для поддержания объема и не имеют жесткого каркаса.

В свою очередь, полужесткие садковые устройства используют троса для соединения жестких стальных элементов, обеспечивающих сохранение объема.

Наконец, жесткие модели имеют жесткий каркас из стали или другого материала.

Сети, произведенные из традиционных плетенных нитей, либо в некоторых случаях жесткого материала, например, оцинкованной стали, крепятся к опорной конструкции для поддержания формы.

Гравитационные садковые устройства

На иллюстрации слева (сверху вниз):  Свежепойманный тунец на буксируемом садке (Ted Dunn, Паула Сильвия), деформация гравитационного садка под действием течения, буксировка садка (Мексика, Ted Dunn, Паула Сильвия)

Значительная часть оффшорных рыбоводческих хозяйств в настоящее время используют гравитационные садковые устройства, которые являются модифицированной версией пластиковых или стальных садков. К компаниям производителям элементов из пластмассовая труб для организации ферм в открытом океане являются Fusion Marine (Великобритания);Polarcirkel (Норвегия); Aqualine (Норвегия);Corelsa (Испания) и Plastic Fabrications (Австралия).

В середине 80-х годов начале 1990-х годов Бриджстоун (Bridgestone, Япония) и Дунлоп (Dunlop, ныне Bonnar Engineering, Ирландия) приспособили компоненты оффшорной добычи нефти и газа для рыбоводства. Такие модели как Farm Ocean (Швеция) и Storm (Норвегия) очень отличаются друг от друга, однако являются гравитационными.

У гравитационных садковых устройств в своей традиционной конфигурации (не для тунца) происходит деформация сетей и потеря объема при воздействии ветра и течений, что связано с отсутствием каркаса для сетей. В некоторых из них волна проходит через толщу воды внутри сетей, вызывая активное движение и изнашивание. На самом деле, значительная доля конструкторских работ направлена на снижение изнашивания и повышение срока службы сетей, а не модификацию плавучего остова.

Тем не менее, на сегодня гравитационные садки наиболее распространенный тип в оффшорном рыбоводческом секторе стран Средиземноморья, на Фарерских, Шетландских и Канарских островах, в Норвегии и Ирландии. Это объясняется стремлением унифицировать технологии выращивания рыбы в аквакультуре, а также отсутствием каких-либо выгодных альтернатив. Результаты рыбоводства при использовании подобной технологии неоднозначны. С одной стороны, оператор может справляться с регулярным мониторингом состояния сетей и их ремонтом, либо они порвутся, что приведет к полной потере рыбы.

Особый интерес представляет практика выращивания тунца, имеющая мгновенный успех. При рассмотрении всего оффшорного рыбоводства выращивание тунца является наиболее успешным в расчете на выход продукта. За последние 10 лет производители тунца начали экспериментировать с гравитационными садками для откорма дикой рыбы и всегда получали хорошие результаты.

Индустрия по выращивания тунца практически полностью переключилась на плавучие воротниковые садки. Большинство этих хозяйств располагаются в области класса 3 или 4, около берега, либо от 4-5 км вдали от него.

Были разработаны сборные воротниковые садки, которые транспортировались до промыслового участка и там собирались. В некоторых случаях промысловые участки находятся на удалении сотен километров от места сборки конструкций, при этом садки с живой рыбой буксируются через открытый океан в течение 30 дней.

Заякоренные подводные садки

Из всех возможных альтернатив гравитационным садкам, заякоренные, вероятно, предоставляют наилучшую возможность для выращивания рыбы в больших масштабах. Например, компания Ocean Spar Technologies установила четыре садка подобного типа в Ирландии в 1998 году, три из которых имеют вместимость 20000 м³, а четвертый – 15000 м³. При рассмотрении сверху эти модели образуют шестиугольную фигуру и в каждом сегменте имеют вертикальные стальные трубы или балки. Компания заявила о возможности создания садка объемом свыше 60000 м³. Так как модели Ocean Spar имеют стальные балки без плавучего воротника, они более устойчивы к действию волн по сравнению с гравитационными садками. Кроме того, опорные элементы гарантируют сохранение объема неизменным во время сильных течений.

Ocean Spar.

Разработка подводных садковых устройств является классическим случаем, когда приходится решать много сложностей при разработке новой технологии. В сравнении с традиционными плавучими системами, данные устройства характеризуются совершенно отличной эксплуатационной практикой, связанной с очисткой сетей, кормлением и изъятием рыбы.

Полужесткие садковые устройства

В качестве примера данного типа садков можно привести продукцию компании Sea Station. Её модели состоят из одиночной центральной балки, окруженной округлым стальным воротником. Два эти элемента соединены неэластичными тросами под напряжением и покрыты сетью поверх конструкции.

Объем садков составляет 3000 м³, а в перспективе – 6000 м³. Это один из немногих типов подводных садков, который может использоваться в оффшорах класса 4.

Жесткие садковые устройства

Жесткие садки состоят из полностью стального жесткого каркаса или других материалов, к которому крепится сеть. Они могут быть надводными и, что более многообещающе, подводными.

Подводное садковое устройство российской компании “Садко-Шельф Лтд”  (www.sadco-shelf.sp.ru)

Подводное садковое устройство российской компании “Садко-Шельф Лтд”  (www.sadco-shelf.sp.ru)

Садковые устройства с подводным воротником

Данный тип напоминает перевернутые гравитационные садки. На дне он имеет кольцо с якорным оборудованием, а сверху лишь небольшой плавучий воротник без каких-либо швартовых систем. Благодаря фиксации ко дну, садок устойчив к воздействию волн и подводных течений. Не смотря на то, что в настоящее время существует устройство емкостью 4000 м³ (компания RefaMed), предполагается, что можно создать более объемные садки (до 15000 м³).

Другие типы садковых устройств

Существуют другие разновидности садков, но их сложно отнести к вышеописанным категориям.

Огораживаемые системы. Представляет собой простейшую одиночную панель сетей, сверху прикрепленных к буям, а снизу свисающих ко дну. Они не имеют плавучего воротника или донной горизонтальной панели, и их форма поддерживается с помощью буев и напряжение швартовых систем. Преимуществом подобной схемы является потенциально большая вместимость, защищенность к повреждению волнами. Недостатки включают необходимость выравнивания уровня и поверхности морского дна.

Нефиксированные садки. Данный тип садковых устройств дрейфует по течению через мировой океан, при этом рыба откармливается и выращивается в системе. Они могут быть вместительными, 25% их площади занимает отделение экипажа и массивное хранилище корма. Нефиксированные садки могут оборудоваться собственной двигательной установкой, позволяющей управлять направлением дрейфа и обеспечивать адекватную протоку через садок. К преимуществам использования подобной системы относится минимальные требования к соблюдению лицензии и законов о рыбоводстве, а также удаленность от других рыбоводческих хозяйств и, соответственно, снижение риска появления инфекционных заболеваний. Кроме того, в данном случае отсутствует необходимость в швартовом оборудовании, что удешевляет садковую систему.

В качестве примера свободно дрейфующих станций можно привести проект «Ocean Driftercage» 1996 года Гари Ловериха (Gary Loverich) и Клиффорда Гудея (Clifford Goudey). Она представляет собой увеличенный в масштабе аналог станции «Ocean Spar Sea Station», имеет два кольца и вместимость 64000 м³.

Свободно дрейфующая станция «Ocean Driftercage» (1), садковое устройство с подводным воротником (2, 3, RefaMed, Италия), полупогружной корабль IZAR FENE (4)

Дальнейшее развитие оффшорные станции получили в проекте компании Canadian Aquaculture Engineering Group,(AEG). Три главы корпорации, являющиеся экспертами в области рыбоводства, проектирования систем культивирования и обработки металлов, сосредоточились на разработке целостной оффшорной станции, включающей систему кормления и мониторинга.

Проект включает традиционные садки с пластиковыми кольцами, соединенных в флотилии из 6 или 8 штук. Предполагается, что они не будут иметь якорное оборудование, а их дно соединится с единым жестким каркасом, расположенным ниже.

В переднем конце каркас крепится посредством вертикальных опор с шестиугольной заякоренный барже, хранилища корма. Таким образом, садки имеют определенную степень свободы и устойчивы к ветру, волнам и течению. Они обладают минимальной плавучестью и во время шторма погружаются под воду. Трубопровод для кормления, кабеля для мониторинга полностью погружены под воду и крепятся к каркасу. Автоматическая система переносит корм через воду, а не воздух и имеет особое устройство его распыления.

Одна из наиболее захватывающих концепций оффшорного рыбоводства представлена испанской судостроительной компанией IZAR FENE. Проект включает полупогружной корабль, 189 м длиной и 56 м шириной, который снабжен небольшими водоемами для выращивания рыбы в трюме и жестким садком, прикрепленным в днищу судна. Предполагается, что корабль будет бороздить океан, вылавливать живого тунца и помещать его в садок на откорм на период, пока судно не достигнет рынка в Японии. Другим важным назначением станции является подращивание молоди для обогащения естественной популяции.

Компания IZAR FENE также спроектировала полупогружную стационарную платформу, ко дну которой крепится садок, а верхние этажи заняты прудами для выращивания молоди.

Гравитационные пластиковые садковые устройства с кольцом-балластом на дне. Оборудованы сеткой от птиц, системой кормления (трубопровод), камерами и сенсорами (под кормушкой). Наиболее распространены модели диаметром 90-160 метров из плавучих несущих труб 315, 400 и 500 мм(lebaneseaquacultureconsultancy.blogspot.com/2011/05/aquaculture-production-techniques.html).

Вспомогательное оборудование

Системы кормления

Кроме непосредственно садка очень важным элементом оффшорной рыбоводческой станции является система кормления. Её стоимость может достигать 50-70% от стоимости всей платформы. Подача корма должна быть организована таким образом, чтобы обеспечивалось достаточные порции при минимальном загрязнении окружающей среды.

Типы систем кормления

Пушечная система. Как упоминалось выше, обычно рядом с садками находится судно, хранилище корма. С его палубы корм может распределяться по поверхности садков с помощью пушки. Принципиальным недостатком такого способа является необходимость в опытном операторе для минимизации загрязнения. Скучающий работник может стрелять в области, находящиеся вне поле доступа рыбы. Более того, система требует постоянного присутствия оператора на борту, что нереально в погодных условиях некоторых оффшоров.

Централизованная подача корма лишена недостатков предыдущей модели. Обычно она состоит из статичной заякоренной баржи, в которой хранится свыше 400 тонн корма. На ней также располагается автоматизированная система, доставляющая корм в каждый садок через шланги с помощью давления сжатого воздуха. Как правило, в комнате управления находится оператор, рассчитывающий порции на основе мониторинга аппетита и потребления пищи с помощью видеокамеры или сонара. К недостаткам централизованной подачи относятся: неприспособленность многих барж к использованию системы; частое повреждение плавучих шлангов волнами; обязательное наличие оператора на борту; относительно небольшая вместимость многих барж.

Идеальная система кормления должна обходиться без оператора, по крайне мере, в течение трех недель и обладать достаточным запасом корма на этот период.

В качества примера конструкции с оборудованной централизованной подачей корма выступает Gael Force Sea Cap (Шотландия). Это вертикальный бетонный цилиндр с хранилищем емкостью 250 тонн. Благодаря форме и распределению веса эта конструкция более стабильна по сравнению с традиционными шестиугольными стальными баржами.

Система мониторинга аппетита

Стоимость кормления является основной статьей расходов в рыбоводстве, поэтому очень важно максимально точно рассчитывать суточный рацион на основе аппетита рыб. Кроме того, это значительно снизит загрязнение воды от излишек пищи.

Существует множество систем мониторинга потребления корма:

Подводные камеры. Это наиболее точный и распространенный способ мониторинг. Камера располагается ниже подводящего корм трубопровода, позволяя оператору следить за кормлением рыб через бортовой монитор. Недостатком видеосъемки заключается в необходимой высокой квалификации оператора и видимости в воде.

Поэтому видеокамеры для мониторинга в рыбоводстве требуют дальнейшего совершенствования, но, несомненно, они играют очень важную роль в данном процессе. Ключевыми параметрами, которые необходимо улучшить являются помехоустойчивость передачи данных по радиоканалу связи, оптика и долговечность работы камеры.

Система подсчета количества пищевых гранул. Данная система снижает необходимость в опытном операторе, потому что автоматически вычисляет количество несъеденных гранул и, соответственно, рассчитывает рацион. Хорошо известными аппаратами подсчета количества пищевых гранул являются AkvaSensorCAS и Storvik «Appetite Feeding System», которые используют находящуюся под садков воронку, направляющую несъеденный корм через электронный вычислитель частиц. Потенциальным недостатком подобной системы является её громоздкость и сложность установки.

Доплеровская гидроакустическая система. Система AkvaSensorDoppler устанавливается ниже подводящего корм трубопровода, и подсчитывает неъеденные гранулы корма. Точность её в оффшорном хозяйстве очень спорна, потому что сильное течение может снести корм до момента его фиксации измерителем. Возможно, в будущем решение проблемы найдут в подстройке сенсора в зависимости от силы и направления течения.

Очевидно, для более точного контроля лучше пользоваться всеми описанными технологиями.

Другие важные аспекты

В оффшорном рыбоводстве приходится разрабатывать не только методы мониторинга кормления, загрязнения, но также ряд других аспектов.

К их числу относится сбор рыбы. Это очень сложное занятие, которое зависит от погоды и не всегда гарантирует постоянный приток рыбы на рынок. Могут использоваться лодки для отлова живой рыбы в хранилище, либо она может собираться на палубе и умерщвляться. Оба способа требуют наличия лодок, а также необходимость работы в условиях, часто сопряженных с риском потерять рыбу или повредить оборудование. Все более популярным становится транспортировка садков на мелководье с последующим отловом.

Стоит заключить, что разработка метода отлова рыбы, выращиваемой на оффшорной станции, предусматривает зависимость от погодных условий и необходимость оперирования большими объемами рыбы.

Ещё одним важным моментом в работе хозяйства является регулярная очистка сетей. Последние, как в условиях оффшора, так и в прибрежных хозяйствах, непрерывно обрастают моллюсками, гидроидными и водорослями. Борьба с обрастаниями предусматривает два направления: ручная очистка на месте и регулярную замену сетей перед тем, как засорение стало слишком серьезным. Оба метода требуют от фермера, в особенно, занимающегося эксплуатацией оффшорного хозяйства, громадные материально-технические затраты.

Доступные в настоящее время красители для сетей против морских обрастаний неэффективны. Подходы в решении данной проблемы включают разработку новых экологический безопасных покрытий, дистанционно-управляемый роботов и вращающихся садков.

——

Farming the Deep Blue www.scribd.com/doc/6445148/Farming-the-Deep-Blue