Et grunnleggende ønske og hovedmål for Norges Skiforbund og Norges Skiskytterforbund, sammen med sine mange partnere, er å bidra til at framtidens generasjon har mulighet til å oppsøke snø, og stå og gå på ski selv om den naturlige «villsnøen» bare faller i høyfjellet.
Foto: Sintef
For å muliggjøre dette ønsket ble forskningsprosjektet «Snow for the future» starta i 2017, og spesielt markedsført igjennom Trondheim kommune sin ski-VM søknad. Prosjektet er leda av SINTEF og NTNU, med finansiell støtte fra Kulturdepartementet. Fase I av prosjektet fokuserte på å kartlegge dagens teknologier for produksjon av kunstsnø (spesielt temperaturuavhengige teknologier), og mulig forbedringspotensial for disse.
Mer og detaljert informasjon om den første fasen av «Snow for the future» prosjektet kan leses i sluttrapporten for fase I.
Fase II av prosjektet ble finansiert i 2019, med mål om å forske fram teknologier som gjør snøproduksjon enda mer energi-effektivt, enklere og rimeligere. Det er deretter et mål å formidle kunnskapen og teknologien som kommer fra prosjektet – og derfor er Snøkompetansesenteret oppretta.
Snøkompetansesenteret er dog bare ett av de mange opprinnelige delmålene for «Snow for the future».
Utvikle ny teknologi for effektiv og miljøvennlig temperaturuavhengig snøproduksjon med muligheter for midlertidig lagring i passende tilfeller
Øke antall skidager i nærmiljøet og på sentrale arenaer slik at den norske og europeiske skitradisjonen kan bestå og utvikles
Øke forutsigbarheten for arrangører, konkurranser og andre aktiviteter som foregår på snø og ski
Sikre at ny teknologi er verdiskapende for, og opprettholder og øker interessen og mulighetene til å bruke eller besøke dagens skianlegg, skidestinasjoner og arenaer
Etablere en platform for snøkunnskap, Snøkompetansesenteret, både for forskning og praktisk læring, som vil gi varig nytte og effekt både nasjonalt og internasjonalt
Generere nye arbeidsplasser og øke befolkningens helse
I fase II er hovedmålet å utvikle ny teknologi for energi-effektiv produksjon av kunstsnø, inkludert snøproduksjon i plussgrader og uavhengig av utetemperaturen. Prosjektet fokuserer på systemer og løsninger som sikrer en bærekraftig snøproduksjon med et begrenset miljøavtrykk. Varmepumpeteknologi basert på klimavennlige naturlige kjølemedia vil bli utviklet, med fokus på å anvende den kalde siden til snøproduksjon og den varme siden til oppvarmingsformål.
En mulighet er å bruke overskuddsvarmen fra snøproduksjon til oppvarming i nærliggende bygg, svømmehaller, etc. På motsatt vis er det også mulig å utnytte overskuddsvarme fra industrielle prosesser eller fjernvarmeanlegg i varmere perioder av året til snøproduksjon. Et slikt integrert system innbefatter også lagring og gjenbruk av snø.
I et kombinert system for snøproduksjon og utnyttelse av overskuddsvarme blir den produserte kunstsnøen et bi-produkt med minimal bruk av ekstra energi. Dette muliggjør kostnadseffektiv snøproduksjon i bynære områder. En illustrasjon av et integrert system med temperaturuavhengig snøproduksjon, lagring og gjenbruk av snø, og utnyttelse og leveranse av overskuddsvarme er vist i figuren nedenfor.
Et grunnleggende ønske og hovedmål for Norges Skiforbund og Norges Skiskytterforbund, sammen med sine mange partnere, er å bidra til at framtidens generasjon har mulighet til å oppsøke snø, og stå og gå på ski selv om den naturlige «villsnøen» bare faller i høyfjellet.
Foto: Sintef
For å muliggjøre dette ønsket ble forskningsprosjektet «Snow for the future» starta i 2017, og spesielt markedsført igjennom Trondheim kommune sin ski-VM søknad. Prosjektet er leda av SINTEF og NTNU, med finansiell støtte fra Kulturdepartementet. Fase I av prosjektet fokuserte på å kartlegge dagens teknologier for produksjon av kunstsnø (spesielt temperaturuavhengige teknologier), og mulig forbedringspotensial for disse.
Mer og detaljert informasjon om den første fasen av «Snow for the future» prosjektet kan leses i sluttrapporten for fase I.
Fase II av prosjektet ble finansiert i 2019, med mål om å forske fram teknologier som gjør snøproduksjon enda mer energi-effektivt, enklere og rimeligere. Det er deretter et mål å formidle kunnskapen og teknologien som kommer fra prosjektet – og derfor er Snøkompetansesenteret oppretta.
Snøkompetansesenteret er dog bare ett av de mange opprinnelige delmålene for «Snow for the future».
Utvikle ny teknologi for effektiv og miljøvennlig temperaturuavhengig snøproduksjon med muligheter for midlertidig lagring i passende tilfeller
Øke antall skidager i nærmiljøet og på sentrale arenaer slik at den norske og europeiske skitradisjonen kan bestå og utvikles
Øke forutsigbarheten for arrangører, konkurranser og andre aktiviteter som foregår på snø og ski
Sikre at ny teknologi er verdiskapende for, og opprettholder og øker interessen og mulighetene til å bruke eller besøke dagens skianlegg, skidestinasjoner og arenaer
Etablere en platform for snøkunnskap, Snøkompetansesenteret, både for forskning og praktisk læring, som vil gi varig nytte og effekt både nasjonalt og internasjonalt
Generere nye arbeidsplasser og øke befolkningens helse
I fase II er hovedmålet å utvikle ny teknologi for energi-effektiv produksjon av kunstsnø, inkludert snøproduksjon i plussgrader og uavhengig av utetemperaturen. Prosjektet fokuserer på systemer og løsninger som sikrer en bærekraftig snøproduksjon med et begrenset miljøavtrykk. Varmepumpeteknologi basert på klimavennlige naturlige kjølemedia vil bli utviklet, med fokus på å anvende den kalde siden til snøproduksjon og den varme siden til oppvarmingsformål.
En mulighet er å bruke overskuddsvarmen fra snøproduksjon til oppvarming i nærliggende bygg, svømmehaller, etc. På motsatt vis er det også mulig å utnytte overskuddsvarme fra industrielle prosesser eller fjernvarmeanlegg i varmere perioder av året til snøproduksjon. Et slikt integrert system innbefatter også lagring og gjenbruk av snø.
I et kombinert system for snøproduksjon og utnyttelse av overskuddsvarme blir den produserte kunstsnøen et bi-produkt med minimal bruk av ekstra energi. Dette muliggjør kostnadseffektiv snøproduksjon i bynære områder. En illustrasjon av et integrert system med temperaturuavhengig snøproduksjon, lagring og gjenbruk av snø, og utnyttelse og leveranse av overskuddsvarme er vist i figuren nedenfor.
1
Om snø
Fysiske egenskaper
Sett fra en mekanisk side, så er snø et komplekst materiale. De forskjellige snøtypene er ofte karakterisert ut i fra sine mekaniske egenskaper. For eksempel, så har nysnø mye mindre motstand mot trykk enn preparert snø. Snø deformeres under sin egen vekt, avhengig av temperatur og tetthet. Snøens viskositet øker også med kulde og ved økende tetthet.
Fra den optiske siden, så absorberer snøen bare en liten del av kortbølge-strålingen fra solen. Nysnø, for eksempel, reflekterer 95% av solens stråler. Albedo (mål på refleksjonen) er avhengig av snøens overflate (størrelse og form på snøkornet, vanninnholdet og hvor forurenset snøen er). Skitten snø har lav albedo og vil smelte raskere.
Snøens termiske egenskaper framkommer tydelig når temperaturforskjellen mellom snølagene i stor grad påvirker metamorfosen (omdanning på grunn av temperatur og trykk). Temperaturforskjellene er størst ved overflaten og minst ved bakken.
Det er stor forskjell på egenskapene for kunstsnø og natursnø. Forskjellen kommer fra at natursnø fryser fra vanndamp, mens kunstsnø fryser fra vanndråper der vanndråpene fryser fra utsiden først. De ulike termiske egenskapene medvirker også til at kompimert natursnø holder seg kaldere enn tilsvarene kunstsnø (som lettere smelter og fryser på overflaten).
Komprimert natursnø holder seg ca – 3 til -5 °C kaldere enn kunstsnø under like forhold på vinteren
Meteorologiske faktorer
Solstråling varierer igjennom året, tiden på dagen, helningen på terrenget og høyden over havet. I desember, så vil terreng med 30 grader helling motta omtrent to og en halv gang mer solstråling enn flatt terreng.
Vind forårsaker en rask termisk utveksling av varme mellom snøen og den omliggende luften – dess mer vind dess mer utveksling. Varm vind akselererer avsmeltingen og kald vind akselererer frysingen.
Når den omliggende luften er varmere enn snøens overflate, så vil snøens temperatur øke. Ved høytrykk eller forurenset luft, så kan den kalde luften synke (kald luft er tyngre enn varm luft) og danne et stabilt luftlag som reduserer varmeutvekslingen.
Når luftfuktigheten er høy så kondenseres vanndamp på snøens overflate og vann akkumuleres. Ved veldig lav luftfuktighet så kan luft absorbere mer vanndamp fra snøens overflate. Ved fordamping så kjøles snøen ned. Lav luftfuktighet er derfor gunstig for nedkjøling av snøoverflaten.
I tørr luft avkjøles også snøen på grunn av sublimasjon der snøen omdannes direkte til vanndamp.
Regn og fallende snø vil overføre varme til snøens overflate, avhengig av temperaturen på nedbøren. Vann (regn eller våt snø) vil øke temperaturen på snøens overflate, og forårsake avsmelting. Regn har dog ikke like mye effekt på avsmeltingen som vind. Om det regner 10 mm og dette regnet blir avkjølt til 5 °C i snøen, vil ikke dette føre til smelting av mer enn 0,6 mm snø (fra Wikipedia).
Når snø ved null grader absorberer energi, så vil snø-kornene/krystallene smelte i hjørnene og avrundes, kjernen vil fylles og det tynne laget av vann rundt snø-kornene vil øke. Ved økende smelting vil porene i mellom snø-kornene fylles med vann. Når vanninnholdet er høyt vil båndet mellom snø-kornene svekkes og snøen blir myk. I en frys og tine syklus (for eksempel ved kalde netter og varme dager) så vil vannet mellom snø-kornene fryse om natten og skape sterke bånd igjen.
