Dette arbeidet fra forskere på SINTEF energi ser på bruk av overskuddsvarme for temperaturuavhengig snøproduksjon med dampejektorer. Prosessen er basert på vakuumfrysningsmetoden, som ble identifisert som en effektiv metode for kunstig snøproduksjon i SINTEFs «State of the Art»-analyse. Vakuumfrysning går ut på å senke trykket i et kammer ned til trippelpunktstrykket til vann, nemlig 6 millibar. På bunnen av kammeret ligger det da igjen en is-slurry, og denne pumpes videre til et separasjonskammer hvor isen blir silt ut.

Vanndampen ved 6 millibar kan pumpes ut av frysekammeret med en kompressor, men dette er typisk kostbart fordi det trekker mye strøm. For å unngå denne kompressoren kan man istedenfor bruke en ejektor. En ejektor er en type prosessutstyr som øker trykket på en lavtrykksstrøm ved å blande den sammen med en energirik høytrykksstrøm. Høytrykksstrømmen er gjerne damp som har blitt varmet opp av overskuddsvarmen, mens lavtrykksstrømmen er avdampningen fra trippelpunktskammeret. Ejektoren er uten bevegelige deler, og kalles derfor en «termisk kompressor» siden den drives av den termiske energien i overskuddsvarmen istedenfor elektrisitet.

Illustrasjon av en ejektor. En drivestrøm med høyt trykk akselereres gjennom en drivedyse, som skaper høye (supersoniske) hastigheter og et undertrykk i sugekammeret. Sugestrømmen blir dermed sugd inn, og de to strømmene blander seg i mikseregionen. Deretter går blandingsstrømmen gjennom en divergerende dyse (diffuser) som senker hastigheten og øker trykket. Mellomtrykket er høyere enn trykket til sugestrømmen, som derved har gjennomgått en netto kompresjon.

Det ble utviklet en modell for en dampejektor som kan estimere hvor mye overskuddsvarme som er nødvendig for å komprimere en gitt mengde vanndamp, samt estimere størrelsen og formen på de ulike delene av ejektoren. Ejektormodellen ble koblet sammen med en system-modell for hele snøproduksjonsprosessen. Denne prosessesmodellen ble validert mot eksperimenter fra et pilotanlegg for ejektordrevet snøproduksjon funnet i åpen litteratur, med god overensstemmelse.

Forfatter: Ailo Aasen, SINTEF Energi. Utgitt år: 2021