Tekniska utmaningar, oförutsedda händelser, haverier och

4.7 Utvärdering av genomförd pumpning

4.7.4 Tekniska utmaningar, oförutsedda händelser, haverier och

I genomförandet av WEBAP-projektet har projektgruppen stött på ett antal svårigheter och problem som störde projektets genomförande och som behöver beaktas vid fullskaleimplementeringar. Dessa kan delas upp i (i) tekniska utmaningar som rör själva konstruktionen och pumpeffekten, och (ii) konflikter i samband med syrepumpningen pga. konkurrerande intressen.

Ett av de största problemen vid försöken i Hanöbukten och Kanholmsfjärden har varit utforningen av röranslutningar till pumpen vid ytan och till spridaren vid havsbotten. Infästningen vid pilotanläggningen WEBAP I förstördes ett antal gånger vid grov sjö. I Kanholmsfjärden uppstod det störst påfrestning och problem i samband med svallvågor från fartygstrafiken, främst oljetankers. I båda fallen användes en PVC slang med mycket stark hållfasthet som dock vid anslutningen till fasta delar av anläggningarna brast. Andra alternativ behöver undersökas. Det mest realistiska alternativet är PE rör som används bl.a. vid oljeplattformar i Nordsjön. Dessa har i standardutförande en väggtjocklek som inte behövs för syrepumpar och priset skulle därmed kunna minskas vid tillverkning speciellt

för syrepumpar. Gummi har testats i ett annat projekt men även detta material har ställ till med problem. Hanteringen av röret vid sjösättningen och avinstallationen av syrepumpar är en av de viktigaste aspekterna vid val av rörmaterial och utformning.

Även spridaren vid ändan av röret kan behöva ytterligare utveckling då det finns olika uppfattningar om hur inblandningen av syrerikt ytvatten ger mest effekt. En stor öppning åt sidorna med låga hastigheter som följd som användes i detta projekt eller dysor som ökar hastigheten av det utströmmande vatten avsevärt men som kan ha andra effekter på själva pumpeffekten.

Även utformningen av vågdrivna fullskaleanläggningar enligt WEBAP I konceptet erbjuder möjligheter till förbättringar som kan öka effektiviteten (se även avsnitt 4.7.3.1).

Östersjövattnet nyttjas av många aktörer och det finns således många grupper vars intressen behöver beaktas vid fullskaleimplementering av syrepumpar. Även om

syrepumpar syftar åt att förbättra Östersjöns tillstånd genom att öka syrehalten och minska fosforn i vattnet och därmed säkra t.ex. reproduktion av fiskar och kvalitén av

kustområdena så har projektet visat att kortsiktiga interessen kan försvåra en framgångsrik implementering. Installationen av pilotanläggningar krävde ett stort antal tillstånd och godkännande från bl.a. Transportstyrelsen, Sjöfartsverket, Försvarsmakten, Yrkesfiskarnas förbund, Kammarkollegiet, Länsstyrelser, samfälligheter m.m. Trots detta och en ytterst noggrann utmärkning för sjöfarten inklusive utmärkta säkerhetsavstånd blev t.ex. den vågdrivna syrepumpen WEBAP I och tillhörande utrustning som SMHIs vågboj påkörda och skadade flera gånger av framförallt trålare. WEBAP I har också haft ett haveri under vintern 2010 som orsakade stora extrakostander och förseningar för projektet.

Förankringslinan som har varit dimensionerad för en mer än 100 gånger större belastning kapades flera meter under vattenytan av än så länge oklar anledning.

Även andra intressegrupper behöver tas hänsyn till. Den elektriska syrepumpen i Kanholmsfjärden har skadats ett antal gånger av privatpersoner som kört för nära anläggningen. Den största skadan vid den anläggningen har dock uppstått pga. tråd som fastnat i pumpen och skadade förankringar. Trots omfattande fynd av tråd som används vid övningsskjutning av torpeder i pumpen och kring förankringar har samarbete med ansvariga aktörer varit mycket svårt.

En annan viktig aspekt är sjöfarten som redan i normalfallet begränsar placeringar av syrepumpar till områden utanför fartledarna. Östersjön är ett av de mest trafikerade haven i världen och med tanke på extrema händelser med drivande fartyg m.m. inskränks

syrepumparnas placeringar ytterligare.

Dessa exempel visar tydligt att alla berörda aktörer behöver var överens och införstådda om var, när och hur omfattande syresättning ska genomföras i förhållande till andra aktiviteter. Syresättningen är också ett ämne som behöver beslutas över nationsgränserna; syrebrist finns utanför gränserna som nuvarande lagstiftning för respektive land hanterar. Syresättning ger också bättre effekt om den kommer till användning i rätt område både

5 Slutsatser och rekommendationer

Som denna rapport visar har projektet genomfört ett stort antal undersökningar bestående av pilottester, labbtester, simuleringar, fältmätningar, m.m. för att skapa ett underlag som kan ge information om syresättningens förmåga och dess begränsningar som en

kompletterande åtgärd till minskningar av närsaltstillförsel. Projektet har även tagit fram underlag för fullskaleimplementeringar av syrepumpstekniker. Följande slutsatser har dragits från det genomförda arbetet:

 De beräkningar som utförts inom ramen för projektet tyder på att syresättning genom nedpumpning av ytvatten inte riskerar att bryta upp skiktningen mellan yt-

och djupvatten i egentliga Östersjöns utsjövatten.

 Utförda beräkningar i projektet indikerar att det skulle vara ett steg i rätt riktning att storskaligt försöka syresätta delar av Egentliga Östersjöns djupvatten med den testade metoden. Betydelsen av mineraliseringen av organiskt kol i vattenmassan respektive i sedimenten behöver dock klarläggas innan en prognos över hur stor pumpkapacitet som krävs kan göras.

 Vid en jämförelse mellan Egentliga Östersjön och Bottenhavet kan det konstateras att den senare bassängen befinner sig i ett mer önskvärt ekologiskt tillstånd med högre syrgashalter i bottenvattnet och lägre primärproduktion i vattenmassan. En av anledningarna till detta är sedimentens fosforbindande kapacitet under de oxiderade förhållandena som råder. Genom projektets datainsamlingar har det varit möjligt att kvantifiera hur stort fosforförrådet i utsjösediment kan vara under olika redoxförhållanden.

 De mätningar som utförts av utsjösedimentens innehåll av olika fosforfraktioner ger inget stöd för hypotesen att de reducerade sedimenten i Egentliga Östersjön utgör en latent fosforbomb och att syresättning av dessa bottnar skulle leda till en icke önskvärd frigörelse av löst fosfor.

 Då de observationer som gjorts i projektet liksom fältobservationer från Östersjön inte pekar på att syresättning medför ökande halter av miljöstörande ämnen i vattenmassan är det osannolikt att en syresättning av Östersjön skulle mobilisera sedimentbundna miljögifter i sådan omfattning att det ger påvisbara negativa effekter i den akvatiska miljön.

 Det är önskvärt att i ett framtida projekt i en mer sluten skärgårdsmiljö ytterligare testa konceptet med syrepumpar i syfte att klarlägga om det faktiskt går att syresätta bottnar i sådan omfattning att fosfor kvarhålls i sedimenten och i så fall hur lång tid ett sådant förlopp tar.

 Utförd livscykel- och kostnadsanalys indikerar att med de antaganden som gjorts om metoden är syresättning en förhållandevis energi- och kostnadseffektiv metod jämfört med andra tekniker syftande till att minska fosforinnehållet i Östersjöns vattenmassa.

Projektet rekommenderar därför att syresättningskonceptet vidareutvecklas i en mer sluten skärgårdsmiljö och över en längre tidsperiod för att kritiskt testa de slutsatser som dragits inom WEBAP-projektet.

6 Publikationer framtagna i projektet

Projektet resulterade i ett antal rapporter om pilotanläggningarna, bassängtester,

datainsamlingen, simuleringar m.m. Följande lista inkluderar mer oberoende publikationer som presenterats på konferenser eller som kan anses som fristående publiceringar. Engqvist, A., 2011. Modellbaserad beräkning av den vertikala densimetriska

omstruktureringen för närområdet till en plats belägen i södra Östersjön där ytvatten nedpumpas till 80 m djup. KTH rapport, 2011-03-17, 21 sid.

Engqvist, A., 2011. Model computation of the impact on the density stratification and

aeration enhancement at two Baltic Sea locations where surface water is pumped down and discharged at a depth of 80 m using in one site a single Wave Energized Baltic Aeration Pump (WEBAP) and an array of several (40) WEBAPs in the other. Technical report KTH, 2011-04-28, 38p.

Malmaeus, J.M. & Karlsson, O.M., 2012. Estimating the pool of mobile phosphorus in offshore soft sediments of the Baltic Proper. Air, Soil and Water Research, 5: 1-13. Engqvist, A., 2012a. Kommentar till konstaterad syresättning av Kanholmsfjärden. PM

2012-05-31, 2 sid.

Karlsson, M., Malmaeus, M. & Baresel, C., 2012. Comment to: Conley, D.J. Ecology: Save the Baltic Sea. Nature 483: 463-464, 2012-08-24,

www.nature.com/nature/journal/v486/n7404/full/486463a.html

Engqvist, A., 2012b. Model computation of the impact on the density stratification and on the aeration enhancement in the Stockholm archipelago by forced down-pumping of surface water in Kanholmsfjärden. Aythya AB rapport, 24 sid.

Engqvist, A., 2012c. Analys av syresättning av Kanholmsfjärdens bottenvatten 2012. Aythya AB rapport, 5 sid.

Baresel C., 2012. Intermediate monitoring report on data collected from the demonstration units. IVL Swedish Environmental Research Institute technical report, 8p.

Carstens, C., Baresel, C., Destouni, G. & Cvetkovic, V., 2013. Reducing Hypoxia in the Baltic Sea through the Wawe Energized Baltic Aeration Pump (WEBAP) ASLO Aquatic Sciences Meeting, New Orleans 17-23 February, 2013. Abstract ID: 11306. Malmaeus, J.M. & Karlsson, M.O., 2013.Mobile phosphorus content in soft sediments in

two sub-systems of the Baltic Sea with different redox conditions ASLO Aquatic Sciences Meeting, New Orleans 17-23 February, 2013. Abstract ID: 10876.

Karlsson, O.M., Malmaeus, J. M. & Baresel, C., 2013. Towards cost efficiency in mitigating eutrophication of the Baltic Sea. ASLO Aquatic Sciences Meeting, New Orleans 17- 23 February, 2013. Abstract ID: 11097.

Alongi Skenhall, S, Baresel, C., Karlsson, M. & Ek, M., 2013. Climate impact and life cycle cost assessment of wave-energized aeration pump -Performance of oxygenation and comparison with other techniques for removal of phosphorus from the Baltic Sea. Technical report IVL Swedish Environmental Research Institute 2013-05-14, 7 p.

7 Referenser

Afzelius, L., 1996. Idefjorden tillfrisknar snabbt. In: Havsmiljön 1996.

Naturvårdsverket monitor 19. ISBN 91-620-1245-2, 192 p.

Cato, I., 2010. Döda bottnar håller miljögifter. I Havet 2010, Havsmiljöinstitutet.

Cederwall K (1966) Rationell bedömning av avloppsutsläpp i havet. Vattenhygien, 2, 45-54. Conley, D.J., 2012. Ecology: Save the Baltic Sea. Nature 486: 462-464.

Conley D.J., Humborg C., Rahm L., Savchuk O.P. and Wulff F., 2002. Hypoxia in the Baltic Sea and Basin-Scale Changes in Phosphorus Biogeochemistry. Environ. Sci. Technol. 36, 5315-5320.

Engqvist, A., 2008. Modellering av Svealandskustens skärgårdsområden och dess närsaltsbelastning – Ett BEVIS-delprojekt.

www.abo.fi/fak/mnf/biol/huso/bevis/BEVIS2_Svealandskusten_modell_web.pdf Frigaard, P., Kofoed, J.P. & Knapp, W. (2004). Wave Dragon. Wave Power Plant using

Low-head Turbines. In: Conference Report: Hydroenergia 2004 - International Conference and Exhibition on Small Hydropower.

Grahn, O., Sandström, O., Härdig, J., Notini, M. & Sangfors, O., 2006. Undersökning av strandzonens växt- och djursamhällen samt tillväxt och fortplantning hos fisk i recipienten till Norrsundets Bruk 2005. SKUTAB & Nordmiljö AB rapport för Norrsundets Bruk. 2006-05-09.

Havsmiljöinstitutet, 2011. Havet 2011- om miljötillståndet i svenska havsområden. ISBN 978-91-87025-00-6.

Henfridsson, U., V. Neimane, K. Strand, R. Kapper, H. Bernhoff, O. Danielsson, M. Leijon, J. Sundberg, K. Thorburn, E. Ericsson, and K. Bergman, 2007. Wave Energy Potential in the Baltic Sea and the Danish Part of the North Sea, with Reflections on the Skagerrak. Renewable Energy, 32: 2069-2084.

Håkanson L. & Bryhn A.C., 2008. Tools and criteria for sustainable coastal ecosystem management – with examples from the Baltic Sea and other aquatic systems, Springer, Heidelberg, 300 p.

Häggström S (1978) Recipienthydrologi. CTH undervisningsskrift 1978:02. sid 27-46. HYPER, 2011. Hypoxia in the Baltic Sea. BONUS briefing Number 11, October 2011. Jacobs, M.W., Delfino, J.J. & Bitton, G., 1992. The toxicity of sulphur to Microtox® from

acetonitrile extracts of contaminated sediments. Environ. Toxicol. Chem. 11: 1137- 1173.

Jonsson, P. & Carman, R., 1994. Changes in sediment deposition of organic matter and nutrients in the Baltic Sea during the twentieth century. Marine Pollution Bulletin 28:417-426.

Jönsson, A., & Carman, R., 2001. Distribution of PCBs in sediments from different bottom types and water depths in Stockholm archipelago, Baltic Sea. Ambio 29: 277-281. Karlsson, M., Grotell, C. & Malmaeus, M., 2005. Miljökonsekvenser av utsläpp till vatten.

ÅF-Process rapport för M-real Sverige AB, Husums Fabrik.

Lindeström, L., 1995. Sedimentkartering i norra Vänern 1994. Förekomst av cellulosafibrer och organiskt material. Swedish Environmental Research Group Report No: F94/045. Magnusson, M., 2012. Bottenmiljön i Byfjorden analyserad genom fotografering av

sedimentprofiler (SPI) 2009–2012. Rapport från Marine Monitoring AB.

Margheritini, L., Parmeggiani S., Kofoed J. P. and Sumila A. 2010. Proof of concept: Wave Energized Baltic Aeration Pump (WEBAP). DCE Technical Report No. 82, Aalborg University, Danmark.

NV, 2012. Artificiell syresättning av Östersjöns djupbottnar genom syrepumpning.

Sammanfattning av två forskningsprojekt 2009–2011. Naturvårdsverket rapport 6522. Okamura, H.R., Luo, I., Aoyama & Liu, D., 1996. Ecotoxicity assessment of the aquatic

environment around Lake Kojima-Japan. Environ. Toxicol. Water Qual. 11: 213-221. Rantajärvi, E. (ed.), 2012. Final Report on the result of the PROPPEN Project (802-0301-

08) to the Swedish Environmental Protection Agency, Formas and VINNOVA.Helsingfors, 30 mars 2012, 179 sid.

Reed, D.C., Slomp, C.P. and Gustafsson, B.G. 2011. Sedimentary phosphorus dynamics and the evolution of bottom-water hypoxia: A coupled benthic–pelagic model of a coastal system. Limnol. Oceanogr. 56(3): 1075-1092.

Skei, J., Larsson, P., Rosenberg, R., Jonsson, P., Olsson, M. & Broman, D., 2001. Eutrophication and contaminants in aquatic ecosystems. Ambio 29: 184-194. SMHI, 2011. Utbredning av syrefria bottnar och bottnar påverkade av akut syrebrist i

Östersjön under hösten 2010.

http://www.smhi.se/kunskapsbanken/oceanografi/syreforhallanden-i-havet-1.5155).

SMHI, 2012. Syreförhållanden i svenska hav. FAKTABLAD NR 56 – 2012.

Stigebrandt, A. & Gustafsson B., 2007. Improvement of Baltic Proper water quality using large-scale ecological engineering. Ambio 27: 280-286.

Sundelin, B., Eriksson, A.-K., 2001. Mobility and bioavailability of trace metals in sulfidic coastal sediments. Environmental Toxicology and Chemistry, 4: 748-756.

Svenson, A., Viktor, T. and Remberger, M., 1998, Toxicity of elemental sulphur in sediments. Environmental toxicology and water quality 13: 217-224.

Turner J S (1973) Buoyancy effects in fluids. Cambridge Univ. Press. 368 p.

Wulff F.V., Rahm L.A. & Larsson P. (eds.), 2001. A Systems Analysis of the Baltic Sea. Ecological Studies 148. Springer, Heidelberg, 455 p.

In document WEBAP - Vågdriven syrepump för Östersjön (Page 42-49)