Oljelense

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigering Hopp til søk
En båt sleper en oljelense
Olje samlet i en oljelense

En oljelense er en anretning som brukes for å redusere konsekvensene av oljesøl på vann eller sjø ved å samle, konsentrere, lede, ringe inn, stoppe eller absorbere olje som flyter på vannet.

For å bringe oljen opp fra oljelensen brukes ofte en oljeopptager som kan være en pumpe eller annet mekanisk arrangement for å bringe oljen til et mellomlager for olje, ofte en tank på et oljevernfartøy. Oljelenser deles gjerne inn i to hovedkategorier: den konvensjonelle (klassiske, gamle, vanlige) oljelensen og aktive (taktiske) oljelenser. De konvensjonelle oljelensene er gjerne produsert i segmenter på 10-100 meter og kan kobles sammen til uendelig lengde. De aktive oljelensene er ofte mindre systemer laget for å kunne operere i kraftig strøm og har ofte innebygde spesialfunksjoner som for eksempel lagringsfunksjon og eller evne til å bli tauet av kun ett fartøy.

Konvensjonell oljelense[rediger | rediger kilde]

En konvensjonell oljelense består i hovedsak av et fribord (flytelegeme som holder systemet flytende og skaper en barriere over vann) og et skjørt bestående av et tett materiale, ofte en belagt duk med ballast, som stikker ned i vannmassene. Fribordet har en høyde på 200-1400 mm og skjørtet en dybde på 300-1500 mm og tverrsnittet er noenlunde likt i hele lensens lengde. Noe lenser er laget av oljeabsorberende materiale og varianter av disse har ikke skjørt, men kun en pølse av absorberende materiale som flyter på overflaten.

Begrensninger i konvensjonelle oljelenser[rediger | rediger kilde]

Ved et oljesøl flyter oljen på overflaten (når tettheten på oljen er mindre enn vannet). Oljelensen skaper en barriere der det er rent vann på ene siden av lensen og på andre siden av lensen er det en tofase fluidblanding der oljen flyter på toppen. Dersom lensen står helt i ro vil den lette oljen på toppen søke å flyte utover. Dersom lensen settes i horisontal bevegelse mot vannet (strøm i vannet eller tauing av lensen) vil oljetykkelsen øke og øke til det når et kritisk punkt der oljen går under lensen enten på grunn av lokale virvelstrømmer og hydrodynamisk sug (engelsk: drainage failure), medriving dvs at strømmen under lensen kontinuerlig river med seg oljedråper (engelsk: oil entrainment) eller kritisk akkumulering som oppstår når oljen har en viskositet på over 3000 cs. Det er av betydning at ved et oljesøl øker viskositeten til oljen ofte hurtig på grunn av fordampning av de lette fraksjonene og emulsjonsdannelse (vann innblandet i oljen). Det er mye forskning på området og konklusjonene er klare. Kritisk akkumulering oppstår ved 0,3 knop strøm (G.A.L. Delvigne, 1987, Barrier Failure by Critical Accumulation of Viscous Oil). Drainage failure og medriving oppstår mellom 0,4 til 0,7 knop (0,2 – 0,35 m/s) avhengig av utforming på selve lensen, hvordan formen på lensen er tauet eller oppankret, type og mengde olje. Dybden på skjørtet påvirker i liten grad evne til å motstå sterkere strøm, men har betydning for mengde olje før tap oppstår. Det er rapportert om enkeltlenser med spesialskjørt som tåler opp mot 1,2 knop under kontrollerte forhold og med mindre mengder spesielle type olje. Ved oppspenning i vinkel mot strømmen kan evnen til å tåle strøm økes, men dette er svært vanskelig for deler av lensen vil som oftest stå vinkelrett på strømmen og ikke minst at tidevannsstrømmen og eller vinden snur. Mange lenser parallelt med en viss innbyrdes avstand vil også kunne øke evnen til å motstå strøm i marginal grad. Det finnes andre feilkilder som mekanisk svikt, planing og over skvalping, men disse handler i hovedsak kun om riktig designet lense og er ikke relevant som vesentlig kilde for tap. Fribord over omtrent 800 til 1000 mm bidrar i svært liten grad til mer effektivitet da tapene nesten utelukkende skjer under vann i skjørtdelen av lensen.

Operative utfordringer ved bruk av konvensjonelle oljelenser[rediger | rediger kilde]

Ved operasjon av konvensjonelle oljelenser langs kysten må man forholde seg til mange strømmer.

  • Kyststrømmer er vanlig langs de fleste kyster og disse kan ha betydelig styrke. Den norske kyststrømmen som går langs hele kysten har en gjennomsnittsfart på mellom 0,3 og 0,8 knop som i seg selv er nok til at en konvensjonell lense feiler.
  • Tidevannstrømmer snur hver 6. time og setter opp et komplekst strømbilde som kan variere meget selv på et begrenset geografisk område og varierer i styrke fra dag til dag. I trange sund eller der det er undervannsskjær kan strømmen lett komme opp i mange knop, men selv på åpne fjordområder kan den bli betydelig og ofte over 0,7 knop.
  • Vind generer en overflatestrøm på omtrent 2–4 % av vindhastigheten (Coastal and Ocean Engineering, John Fenton, 2010). Ved laber bris på 7,9 m/s vil det genereres en overflatestrøm på 0,3–0,6 knop som alene kan få en oljelense til å feile. I overflaten, der oljen er, er strømmen sterkest, og selv ved en svak vind på 1,6 m/s vil det gerereres en overflatestrøm ned til 0,1 m på 0,17 knop som er sterk nok til at den må tas med i operative beregninger (Haines, Bryson, An Empirical Study of Wind Factors in Lake Mendota, Fig.5).
  • Elveutløp i sjø skaper komplekse lokale strømmer da det lette ferskvannet på toppen vil flyte utover siden det ligger oppå det tyngre sjøvannet.
  • Lokale strømmer som rip current og dragsug fra bølger som bryter mot kysten kan skape tilleggsstrøm ved for eksempel bruk helt inntil strandsonen.
  • Orbitalstrøm i ikke-brytende bølger (dønninger) på dypt vann er sirkulær transport av væske (partikler) med en diameter nær høyden på bølgen for ikke-brytende bølger. En bølge på 1 m med en periode på 9 sek vil ha en lokal maksimalstrøm på 2,6 knop ytterst. Siden dette er en sirkelstrøm med begrenset utbredelse i dybden, og oljelensen lokalt vil kunne være fleksibel horisontalt, kan ikke knopsgrensen på 0,7 brukes direkte som grense for feiling av oljelensen på grunn av bølger. Mekanismene her er komplekse og ikke fullt ut kartlagt, men det som er helt sikkert, er at oljelensen feiler ved mye lavere strøm enn på flatt hav, blant annet på grunn av induksjon eller provosering av hydrodynamisk sug.
  • Ved brytende, vinddrevne bølger vil fronten av bølgen skape kraftig lokal strøm inn mot lensen i tillegg til den vindgenererte strømmen, og det er ikke rapportert om konvensjonelle oljelenser som har fungert i brytende, vinddrevne bølger utover mindre bølger i havner og lignende.
  • Tauing av oljelensen vil med hensyn til tap av olje ha samme effekt som strøm. Det har bygget seg opp forståelse for at GPS alene er et ubrukelig verktøy til å måle fart ved tauing av oljelense. Likevel er det svært vanskelig å taue en oljelense over tid uten på noe som helst tidspunkt å passere kritisk strømgrense. Det er gjort forsøk med å måle hastighet gjennom vannet og så låse omdreiningen på motoren for å ha jevn fart gjennom vannet. Dette er likevel svært vanskelig, da for eksempel en redusert avstand mellom båtene fører til mindre motstand fra lensen og dermed høyere fart gjennom vannet. En annen faktor er at overbygget på taubåten og fribordet på lensen fungerer som seil, og i medvind kan dette være nok til å passere kritisk grense. Når lensesystemet for eksempel passerer et nes og møter motstrøm, kan massen fra taubåtene kortvarig forårsake for høy hastighet. Også behov for manøvrering av tauefartøyene kan tvinge dem til å bruke mer motorkraft, og oljelensen passerer da kritisk grense. For å samle opp olje fra en blowout er det forsøkt med fartsmåler gjennom vann montert på lensene med alarm på broen. Dette fungerer kortvarig, men hovedproblemet da er at man ved litt strøm (og eller vind) er tvunget til å drive vekk fra utslippsstedet. Oljeflaket øker i bredde med ca. 10 m pr. minutt i sjøen, og etter hvert som lensesystemet fjerner seg fra utslippsstedet, vil bredden på oljeflaket øke inntil lensen ikke har noen effekt, da mesteparten av oljen driver på sidene av lensen.
  • Propellstrøm fra slepefartøy, spesielt når fartøyet svinger slik at propellstrømmen går inn i lensen, går lett over 0,7 knop og fører til tap av eventuell oppsamlet olje.

Ved bruk på sjøen vil kyststrømmer, tidevannsstrømmer, lokale strømmer som elveutløp, propellstrøm fra fartøy, orbitalstøm i bølger, samt eventuell tauing komme på toppen av vinddrevet strøm. Summen av disse faktorene gjør at det under reelle feltforhold kun vil være unntaksvis, og da i helt rolige farvann uten strøm, vind og bølger, at konvensjonelle oljelenser faktisk fungerer, og det er grunn til å spørre seg om beredskapen disse gir kun er illusorisk.

Aktive oljelense[rediger | rediger kilde]

En aktiv oljelense kjennetegnes ved at den er konstruert for å samle og konsentrere opp oljesøl i kraftigere strøm en vanlig konvensjonell oljelense. De beste aktive systemene fungerer effektivt opp mot 5 knop gjennom vannet. Systemene er ofte kompakte og i hovedsak beregnet for å taues ved siden av en båt (enbåtsoperasjon) eller mellom to båter. Aktive lenser ligner ikke på vanlige langstrakte oljelenser og det har vært diskusjoner på om det er riktig å kalle dem oljelense i det hele tatt, eller at aktive oljeopptagere er et mer riktig navn. Noen av systemene er oppblåsbare og kan lagres kompakt på palle eller trommel. På grunn av den høye tauehastigheten er det ofte fysiske begrensninger på frontåpning slik at de aktive systemene har gjerne en frontåpning der oljen kommer inn på mellom 10 – 50 m.

Begrensninger aktive oljelenser[rediger | rediger kilde]

En god aktiv oljelense fungerer i fart gjennom vannet på 0 – 5 knop. Dersom det ikke er strøm i vannet brukes hele farten til aktivt å gå fra oljeflak til oljeflak for å samle opp mest mulig olje pr. tidsenhet. En konvensjonell lense kan opperativt (planlagt fart gjennom vann) taues maksimalt i ca.0,4 knop (0,3 knops buffer opp til feiling på 0,7 knop) mens de beste aktive lensene lett kan taues i over 4 knop dvs 10 ganger tauehastigheten. Selv om frontåpningen er mindre enn en konvensjonell lense vil effektiviteten være svært mye høyere. Den høyeste effektivitetsgevinsten oppnås likevel i den overveiende del av miljøforholdene der den konvensjonelle oljelensen overhode ikke fungerer. Noen aktive lenser har en minimumsfart dvs. at de må opp i en tauefart på for eksempel 1 knop før de fungerer og dette kan være en utfordring ved for eksempel passiv skjerming der det ikke er strøm. Aktive oljelenser fanger gjerne oljen inn i en form for mellomlager og det et engangstap av olje i den prosessen gjerne på mellom 5 – 25% avhengig av om det er bølger eller ikke. Dette er et engangstap i motsetning til en konvensjonell lense som taper olje hele tiden om den ikke blir pumpet opp.

Operative utfordringer ved bruk av aktive oljelenser[rediger | rediger kilde]

Mens konvensjonelle lenser som hovedregel ikke fungerer i det hele tatt vil de beste aktive oljelensene til en viss grad (effektivitet på 75 til 95%) fungerer under alle strømforhold med unntak av svært sterke tidevannstrømmer i lokale sund samt i stryklignende strømutsatte partier av elver. Dønninger er heller ikke problem, men det er usikkert hvor høye brytende bølger aktive oljelenser tåler før engangstapet blir uakseptabelt høyt eller at oppsamlet olje renner ut av systemene eller hvor mye farten må reduseres i brytende bølger. Rent operativt er det i liten grad utviklet metoder for hvordan aktive lenser kan brukes til for eksempel aktiv skjerming av for eksempel oppdrettsanlegg eller innringing av en havarist.