Temperaturuavhengig snøproduksjon – hva finnes i dag?

Formålet med dette arbeidet var å lage grunnlag for videre arbeid med energieffektiv og miljøvennlig snøproduksjon ved å kartlegge hva som finnes i dag, og hvordan det kan forbedres. Påliteligheten til naturlig snø, og antallet dager det er mulig å produsere med tradisjonelt snøproduksjonsutstyr synker på grunn av et varmere klima. Dette gjelder spesielt i lavlandet. Bruken av temperaturuavhengig snøproduksjonsutstyr øker på grunn av dette, og effektivisering av utstyret vil være viktig for å få ned energibruken.

Temperaturavhengig snøproduksjon

Omtrent 90% av alle skianlegg produserer kunstig snø, og mange anlegg baserer seg fullt og helt på kunstsnø i deler av sesongen. Tradisjonell temperaturavhengig snøproduksjon baserer seg på å fryse små vanndråper når de sprutes ut i kald luft fra en dyse. Metoden krever temperaturer under omtrent -2 °C for å fungere. Jo lavere temperatur det er i omgivelsene, jo bedre effektivitet har utstyret. Kunstsnø produsert på denne måten har en tetthet som er omtrent fire ganger høyere enn naturlig snø, noe som gjør at den er mer slitesterk.

Temperaturuavhengig snøproduksjon

Flere skianlegg rundt omkring i verden har allerede installert utstyr for temperaturuavhengig snøproduksjon. Denne typen snø produseres ved å lage små iskorn, noe som kan gjøres på flere måter. Flakis, plateis, skrapis-slurry og vakuum-is er noen metoder, hvor flakis er den mest vanlige.

Flakis: Flakis produseres ved å påføre vann på overflaten til en nedkjølt trommel. Isen blir vanligvis fjernet ved å skrape den av, og kommer da ut i tørre underkjølte flak. Flakismaskiner opererer normalt med en temperatur på -20 til -25 °C, noe som er lavere enn de andre systemene. Dette gjør at systemet krever mer energi enn andre system, men gir til gjengjeld en høy produksjonskapasitet.

Plateis: I plateismaskiner renner vann over avkjølte loddrette plater og fryser på platene. Temperaturen inne i platene ligger normalt på -7 til -21 °C. Isen fjernes ved å varme opp platene i en avrimings-syklus, slik at isplatene faller ned i en knuser. Plateismaskiner har normalt høyere energieffektivitet enn flakismaskiner på grunn av en høyere temperatur på kald side.

Skrapis-slurry: Skrapis er for øyeblikket den mest brukte metoden for å produsere is-slurry, det vil si en blanding av små ispartikler og kaldt vann. Prosessen består av at vann kjøles ned eller fryses på en overflate, og skrapes av med en skrue eller stang. Dette danner en slurry, som igjen kan skilles ut i en våt snøfraksjon. Ved hjelp av salt er det mulig å få dette til å danne en god snøkonsistens. Energieffektiviteten til denne typen anlegg er enda bedre enn både plateis og flakis, da de opererer ved temperaturer rundt frysepunktet.

Vakuum-is: Dette er den mest effektive metoden å produsere is-slurry på. Teknikken går ut på å senke trykket i et kammer slik at vannet fryser, og det dannes en is-slurry. Disse systemene kan lages store, og er også energieffektive i forhold til de andre. Det er også mulig å drive disse systemene med varme, slik at f.eks. spillvarme fra fjernvarme eller annen industri kan benyttes som en driver.

Forbedringspotensiale

Kjølesystemer blir normalt målt på COP (effektfaktor) som sier hvor mye kjøleeffekt som leveres av systemet per energienhet inn i systemet (normalt strøm). Carnot-COP sier noe om hvor mye en ideell maskin kan levere, mens omtrent 50% av Carnot-COP er det som normalt er oppnåelig. I figuren under er de ulike systemene som leveres i dag tegnet inn i et diagram med 50% av Carnot-COP tegnet i en linje. Avstanden fra de ulike systemene og opp til linja sier dermed noe om forbedringspotensialet for systemene. Som figuren viser har alle systemene store forbedringspotensialer når det kommer til energieffektivitet.

Figure 1: COP vs. condenser temperature for the different snowmakers. Ice production technology is stated and capacity in m3/24 hrs as well as the condenser temperature/temperature lift is given inside the parenthesis (capacity m3/24 hrs – condenser temperature/temperature lift ℃)

Konklusjon

Temperaturuavhengig snøproduksjon er en mulig vei å gå for å sikre snø i perioder med utetemperaturer over frysepunktet. Systemene som finnes i dag bruker mye strøm, noe som gir en dertil høy kostnad på strømmen. Eksempelvis vil et av dagens temperaturuavhengige systemer bruke omtrent 22.8 kWh/m3 snø produsert, mens temperaturavhengige lanser ligger rundt 1,42 kWh/m3. Arbeidet viste også at det er store forskjeller mellom de ulike systemene, og at alle systemene har vesentlige forbedringspotensialer.

Forfatter er Stian Trædal. Forskningsrapporten er utgitt i 2017. Forskningen er del av prosjektet «Snow for the future». Kontaktperson: Stian Trædal (stian.tradal@sintef.no)