Metoder 

Det er i dag tre måter å dekke store arealer med snø slik at skiidretten kan være uavhengig av naturlig snøfall: 

  • Tradisjonell snøproduksjon i kuldegrader (a)
  • Temperaturuavhengig snøproduksjon i varmegrader (b)
  • Lagring (over sommeren) av naturlig- eller produsert snø (c)

I tillegg til disse tre metodene, så kan man også kjøle ned et produksjonsområde (telt, garasje, snøtunnell o.l.) ved å bruke flytende nitrogen eller strøm slik at tradisjonell snøproduksjon kan utføres. 

Tradisjonelle snøproduksjonssystemer 

Beskrivelse og utstyr 

Tradisjonelle snøproduksjonssystemer fungerer bare under spesielle meteorologiske forhold; produksjon av snø kan kun foregå hvis wetbulb temperaturen er ca -2 C eller kaldereWetbulb/våtkule temperaturen er kombinasjonen mellom lufttemperatur og luftfuktighet Forholdet mellom tilført vann og produsert snø varierer fra 1 – 2 deler snø per 1 del vann (1 m3 vann vil gi 1 – 2 m3 snø), avhengig av vind, temperatur, og andre faktorer

  • Det er vist at mellom 15 – 40 % av vannet som tilføres under snøproduksjon vil enten fordampe, blåse bort eller ikke omdannes til snø av andre grunner.

Systemene kan være både stasjonære og mobile. Mobile systemer kan være egnet for nærmiljøanlegg, små hoppbakker og små langrenn/skiskytingsanlegg, men er meget arbeidskrevende.



Mobile systemer er aggregatdrevne anlegg med mobile pumper og kanoner, plassert på tilhenger eller traktor. Her flyttes aggregat og pumper på henger sammen med snøkanonene rundt i terrenget. Eneste tilkopling som trengs er vann under relativt lavt trykk (2-7 bar). Dette kan komme fra nærliggende bekker eller kommunalt vann.

Nye anlegg som selges i dag er stort sett halvautomatiske eller automatiske, men fortsatt opereres det med betegnelsene manuelle, halvautomatiske og automatiske anlegg. 

Manuelle anlegg krever at operatøren manuelt må starte/stoppe, samt justere pumper og kanoner. Antall dyser og/eller vannmengde til hver enkelt kanon må justeres manuelt for å lage best mulig snø. For å oppnå et godt resultat, kreves derfor dyktige snøleggere. Det er arbeidskrevende å betjene manuelle anlegg og tilsyn er nødvendig minst hver 2. time dag og natt. Det er fullt mulig å installere en automatisk snøkanon sammen med andre manuelle kanoner i et manuelt system, da automatiseringen sitter på selve kanonen. Det er mest aktuelt med manuelle anlegg i mindre skianlegg og kan også anbefales der det er stabile kuldeforhold  hvor det er relativt begrenset antall timer man kan lage snø i løpet av sesongen.

Ved halvautomatiske anlegg forenkles noen av justeringene slik at en kan foreta en rask oppstart og stenging av flere kanoner samtidig. Dette gjøres ved at kanonene er forhåndsinnstilt i forhold til åpning på luft og vann. Kanonene vil starte når luft og vann blir tilført rørgatene via en pumpestasjon. Ulempen er at dette gir dårlig kvalitetsstyring av snøproduksjonen. På viftekanoner betyr halvautomatikk at f.eks. temperatur må stilles inn manuelt og kanonen justerer vanntilførselen selv i forhold til dette. Fordelene ved halvautomatiske anlegg er at de er rimeligere ved investering og at det er lite vedlikehold. Disse egner seg ved større bakker og ved gode kulde- og vindforhold.

De store alpinanleggene har automatiske anlegg, men de blir også mer og mer vanlige i mindre alpinanlegg og i større langrennsanlegg. Pumper, kompressorer og snøkanonene starter og stopper etter forhåndsinnstilte verdier og parametere som lufttemperatur, luftfuktighet, vanntemperatur og klokkestyring. En regner med at det produseres snø 20 – 40 % mer effektivt enn ved tilsvarende manuelle systemer. Kanonene  trenger lite tilsyn under drift og er dermed arbeidsbesparende. Ulempen med automatiske anlegg er at de er dyre og vedlikeholdet er komplisert. Det finnes automatikk til alle typer snøkanoner. Snøleggerne kan overvåke et betydelig større antall snøkanoner, og det er ikke behov for konstant tilstedeværelse. Anlegget kan overvåkes fra hvilken som helst PC eller smarttelefon sammen med webkamera. 

Et snøproduksjonsanlegg består av følgende elementer: 

  • En vannkilde (reservoar, tjern/vann, elv eller kommunalt vann) og eventuelt et kjøletårn (hvis vannet er varmere enn 3 – 4 grader C under snøproduksjonsperioden)
    • Om ønskelig, vanntilsetninger som blandes inn via separat pumpe, for eksempel Snomax (snomax.com) eller Drift (aquatrols.com/drift ), og som øker produksjonseffekten i systemet
  • Et rørsystem med uttak (hydranter) som distribuerer vann og luft til viftekanoner og lanser
    • Permanente vannrør er laget i galvanisert stål eller støpejern (stål brukes også for luftrør), og må tåle trykk fra høytrykkspumper på mellom 30-80 bar avhengig av løftehøyde
    • Vannrørene bør optimalt være nedgravd i bakken under frysegrensen slik at vann kan stå i rørene til enhver tid (og umiddelbart være tilgjengelig ved uttakene) 
      • Vannrørene kan alternativt graves ned like under bakken (eller legges over bakken) og dreneres/tømmes hver gang systemet stoppes.  Begge måter har sine fordeler og ulemper
        • Rør på bakken:
          Fordeler: Lavere kostnader, lett inspeksjon, god tilleggskjøling, servicevennlig
          Ulemper: Lite pent i naturen, ofte nødvendig med sikring for skiløpere, krever solid forankring siden rørgaten får dynamiske støt når rørene fylles med vann og settes under trykk.
        • Rør som er nedgravd:
          Fordeler: Ikke synlig i naturen, mindre utsatt for frost og en er friere med hensyn til bakkens/løypas utforming
          Ulemper: Høyere anleggskostnader, eventuelle lekkasjer er vanskelig å lokalisere, man får ingen ekstra kjøleeffekt fra omkringliggende luft
    • Uttak/hydranter installeres over bakken eller i kummer hver ca. 20 – 80 meter (oftere for lanser enn for viftekanoner), og produksjonsenheter som kobles til med 20 meter lang vannslange.  Større enheter installeres ofte permanent rett på uttaket (trenger ikke vannslange eller har selvdrenerende slange).  Flere vannslanger kan kobles sammen, men det er da også nødvendig å ha like lange strømkabler.
  • Pumper
    • En matepumpe sørger for å pumpe vann fra vannkilden til trykkpumpen som sørger for tilstrekkelig trykk i rørgaten (det er viktig å installere filtre for å unngå at sandpartikler skaper slitasje i pumper og andre elementer) 
    • Et pumpehus med en til flere trykkpumper må bygges solid med betongfundamenter/gulv og isoleres for å klare belastninger og vått klima.
      •  I snøanlegg benyttes standard sentrifugalpumper. Disse leveres i ulike størrelser avhengig av kapasitetsbehovet.  Pumpene bør dimensjoneres rikelig med hensyn til vannmengde.
    • Leverandører av snøproduksjonsutstyr er behjelpelig med å dimensjonere kapasitetsbehov og antall pumper for nødvendig vannmengde og vanntrykk.
      • Minimum vanntrykk for lanser er 9 – 10 bar
      • Minimum vanntrykk for viftekanoner er 15 – 17 bar, avhengig av type
    • Mobile pumpeanlegg kan leveres i isolerte små kontainere. Disse er gunstig ved sporadiske snøleggingsbehov, eller hvor flere anlegg deler snøproduksjonsutstyr.

  • Kompressorstasjon
    • Et høytrykksanlegg (eller lufttrykksanlegg) for lanser er basert på tilførsel av trykkluft fra en sentralt plassert kompressor. Tilgangen på komprimert luft, dvs. kompressorkapasiteten, avgjør anleggets kapasitet. Kompressorer har et høyt lydnivå, og støyisolasjon av kompressorhuset er derfor viktig.
      • Et slikt anlegg har to rørgater, et til luft og et til vann. Viktige delkomponenter er kjøleanlegg og kondensutskiller for trykkluften. Trykkluften har et trykk på ca 7-8 bar, temperaturen bør være 4 – 8 grad C.
    • Det finnes i hovedsak to typer luftkompressorer som benyttes i snøanlegg.
      • Stempelkompressor kjøpes ofte brukt, og slitte kompressorer kan iblant forurense snøen med oljesøl. Kompressorene kan ikke belastes mer enn 80%.
      • Skruekompressor er mer moderne kompressorer som kan belastes 100 % ved kontinuerlig drift, og den totale kapasitet kan derfor reduseres med 20 % i forhold til stempelkompressorer.
  • Produksjonsenheter
    • Viftekanon for systemer basert på tilførsel av vann og strøm, og med kun en rørgate
      • Bruker bare vann (har egen kompressor) 
      • Har stor kapasitet (opptil 90 m3 med snø for de største modellene) 
      • Kan lett bli justert og vridd for å sprute snø “med vinden” 
      • Kan “kaste” snø opp til 80 meter (i snøhauger langs løypa) 
      • Trenger strøm 
      • Er forholdsvis dyre i innkjøp (~30 000 EUR per vifte-kanon) 
      • Energiforbruket per m3 snø er mellom 1 – 2 kWh ved kulde (kaldere enn -8) men kan være så høyt som 8 kWh ved marginale temperaturer
      • Flyttes som regel fra vannuttak til vannuttak med tråkkemaskinen, men kan også stå fastmontert ( i alpinbakker eller hoppbakker)

    • Lanse for systemer basert på tilførsel av trykkluft fra en sentralt plassert kompressor og med to rørgater, et til luft og et til vann
      • Bruker både vann og luft (som mikses eksternt eller inne i hodet på lansen i en nukleator dyse) 
      • Finnes i mange størrelser, både stasjonære og flyttbare
      • Trenger to sett rør og hydranter for distribuering av luft og vann, samt sentrale vannpumper og luft kompressor  
      • Har mindre kapasitet enn viftekanoner (se graf under) 
      • Kan, avhengig av utforming, justeres i 1 – 4 posisjoner
      • Lager snø i en haug under lansen, men har kastelengde 10-30 meter 
      • Trenger ikke strøm hvis den ikke har automatikk 
      • Er forholdsvis rimelig i innkjøp (~3 000-5000 EUR)  
      • Energiforbruket per m3 snø er mellom 0.5 – 1 kWh ved kalde temperaturer (under -6 C) men kan være så høy som 6 kWh ved marginale temperaturer
      • Står som regel fastmontert i bakke eller løype, men finnes også i flyttbare modeller

  • Strømkilde med strøm til vannpumper, luftkompressor og produksjonsenheter
    • Strømbehovet for systemet må estimeres før en går i gang med etablering av et snøanlegg, og mulighetene og betingelsene for fremføring av kraft må undersøkes (E-verkene er ansvarlig for å bringe frem strøm og bygge transformatorer).  Leverandører av snøanlegg er behjelpelig med å dimensjonere kapasitetsbehovet for strøm. 
    • Manuelle lanser trenger ikke strøm, men strøm for viftekanoner må installeres i strømskap eller i kummer sammen med vannuttak
      • De fleste større viftekanoner krever 400V og 63 A. uttak, mens de mindre krever 400 V, 32 A.
    • Hvis vannkilden ligger mange høydemeter over der vannet skal brukes, så skaper tyngdekraften nok vanntrykk slik at pumpe og strøm kan spares 
    • Strømkabler som påkobles vifte-kanoner (minst 20 meter lange) må kjøpes inn 
Bilde: Norges Skiforbund

Kapasitet

  • Snøproduksjonskapasiteten på en viftekanon eller lanse er avhengig av våtkuletemperaturen (blanding av lufttemperatur og luftfuktighet) – se tabell under
  • Den gjennomsnittlige våtkuletemperaturen hvor som helst i verden kan finnes på nettsiden Climatemps.com
  • En viftekanon/lanse kan lage mye mer snø ved lave temperaturer og/eller ved tørr luft.  Under vises kapasiteten for en standard viftekanon og lanse relativt til våtkuletemperaturen (fra Bernhard Vagle, masteroppgave). Denne grafen viser at snøkapasiteten dobles fra -7 til -14 grader C. 

Ved å bruke informasjonen i de to tabellene over (lokal våtkuletemperatur og produksjonpotensialet for lanse og viftekanon), så er det mulig å estimere kapasiteten for snøproduksjon hvor som helst i Norge (se eksempel senere i teksten). 

Det er viktig å være klar over at avdrift (på grunn av vind) og fordamping kan redusere kapasiteten.  I en smal langrennsløype kan avdriften være 40 – 60%, i en hoppbakke 20 – 40% og i en alpinbakke 10 – 20%.  Fordamping på opptil 10% kan skje i svært kaldt vær eller når ekstra små vanndyser brukes. 

Temperaturuavhengig snøproduksjon

Beskrivelse

Den mest kostnads- og energieffektive snøproduksjonsteknologien er fortsatt tradisjonell snøproduksjon i kalde temperaturer (“kunstsnø» produksjon bruker fra ca. 0,5 – 6 kWh per m3 snø ).  Det er også forholdsvis vanlig å bruke isavskrap fra ishaller eller skøytebaner til å supplementere kunstsnø, særlig for skiarrangementer i bynære steder. 

På grunn av klimaendringer, og færre kalde og snørike dager, så har det i de siste årene blitt økende interesse for teknologier som kan produsere snø eller is i varmegrader.  Denne teknologien er ikke ny; is har vært i bruk i mange ti-år i fiske- og gruveindustrien som et avkjølingsmedium.  Det er i dag 3 – 4 leverandører som fokuserer kommersielt på produksjon av is/issørpe for skianlegg, og teknologien kan deles inn i tre systemer: 

  1. «Binær snø» ved vakuum teknologi  
  2. Issørpe teknologi  
  3. Flakis teknologi 

Alle systemene kan produsere snø eller is i varmegrader opp til eller over +20 grader Celsius.

Teknologier

Vakuum teknologi 

Vakuumteknologien produserer binær snø ved at ca. fire grader varmt vann pumpes inn i et vakuumkammer. Vakuumeffekten setter i gang en fordampning (vakuumevaporering), mens temperaturen i resten av vannet faller, slik at man oppnår isdannelse på null grader.  20 prosent av dette er iskrystaller («binær snø») som blir skilt ut etter at massen er blitt pumpet over i en snøkonsentrator.  Snøen blir «spyttet» ut, mens vannet blir pumpet tilbake i vakuumkammeret for at prosessen skal gjentas.  Siden vann er kjølemidlet i systemet, så er det avhengig av en vannkjøler om det ikke kan tas kjølevann fra for eksempel en elv eller stort vann.  

Maskinen kan nyttiggjøre spillvarmen, men det betinges at man installerer en varmepumpe som tar temperaturløftet til høyere nivåer, samt at det eksterne vannkjøleanlegget kan kjøres utenom snøproduksjonen. 

Systemer som bruker vakuum teknologi er installert i Zermatt, Sveits, Pitzdal, Østerrike (alpint) og på Lago di Tesero i Val Di Fiemme (langrenn).

Issørpe teknologi 

Det er flere firmaer som leverer binær snø eller snø separert fra issørpe som er produsert med vanlig kjøleteknologi, både i Norden og i Nord-Amerika. 

Teknologien består enkelt forklart av et kjølesystem og en issørpe generator (væske bestående av blanding av salt og vann). Etter nedkjøling (som skjer ved fordamping av et kjølemedium) så blir snøen separert fra resten av væsken i en snø/isseparator.  Dette systemet er avhengig av en pumpe som sirkulerer væsken.  Isen/snøen setter seg på overflaten (plater), og skrapes ned av kniver. 

En variasjon av den samme teknologien består av et roterende system som eliminerer behovet for pumper, og som reduserer strømbehovet med ca 30%.     

Torsby Ski tunnel, Anglagården ski hall i Sverige og Kivikko ski hall i Finland bruker issørpesystemer. Det ble også brukt under OL i Sochi 2014 for kombinertløypene.

Flakis teknologi

Flakis teknologien er en standard teknologi som også er basert på vanlig kjøleteknologi (for produksjon av is eller luftavkjøling).  Vann nedkjøles ved hjelp av en gass eller annen væske, is dannes som igjen skjæres av i små flak og samles opp.     

Det er flere firmaer som leverer flakis systemer. Geilo, Sjusjøen, Skiforeningen i Oslo, Idrefjell i Sverige, Lake Placid og North Star i USA og flere arenaer i Tyskland bruker flak-is systemer.

Nye teknologier

Det er stadig utvikling av nye teknologier for temperaturuavhengige snøproduksjonssystemer. De nyeste teknologiene bruker varmepumper, tørris osv. Ved optimale vanntemperaturer (ned mot 2 grader Celsius) så kan også disse systemene komme ned på et energiforbruk under 10 kWh per m3 snø.

Sammenligning av teknologiene 

Noen av de temperaturuavhengige systemene bruker ammoniakk eller freon som kjøleelement, mens andre bruker vann eller nitrogen. Vannforbruket for de fleste er mellom 1 – 2 liter per sekund (vakuum teknologi forbruker 6 – 7 l/sek), og vanntrykket er mellom 2 – 5 BAR.  Tabellen under viser omtrentlig kapasitet, energiforbruk, størrelse på produksjonsenhetene og en estimering av investeringskostnaden.

Teknologi Is/snøtype  Ca. kapasitet (m3 snø per 24 t) Ca, kraftforbruk (kWh per m3)* Størrelse m (l x b x h) Kostnad NOK (eks. mva) 
Vakuum Snø 860 7 – 11 30 x 30 x 15 Opp til ca. 35 mill 
Issørpe Snø 267 22 – 26 20 x 10 x 7 Ca. 15 mill 
Issørpe Snø 250 18 – 20 20 x 10 x 10 Ca. 9 mill 
Flakis Is 220 29 – 34 30 x 10 x 10 Ca. 7 mill 
Flakis Is 450 29 – 34 40 x 10 x 10 Ca. 14 mill 
*Kraftforbruk er estimert teoretisk (John Aalberg)

I tillegg til kostnadene for produksjonssystemene i tabellen over, så kommer som regel flere ekstrakostnader.

  • tilrettelegging av strøm og vann
  • flatt asfaltert areal som underlag
  • eventuelle overbygninger
  • kostnad for generell drift
  • vedlikehold
  • utkjøring av den produserte snøen

Denne kostnaden er stort sett lik for alle systemene, selv om systemer med mange mekaniske komponenter (for eksempler der kniver brukes for å skrape av is) kan ha høyere vedlikeholdskostnader. Noen leverandører eksperimenterer også med å blåse ut snøen i lange avstander (ved bruk av rør). 

Som tabellen over viser, så er vakuumteknologi den mest effektive, både i kapasitet og i energi (ca 10 kWh per m3 snø).  Produktet har høy kvalitet sammenlignet med flakis.  Men, teknologien krever stor plass/stort permanent bygg, har relativt høye driftskostnader og er en dyr investering. 

Issørpe produktene er forholdsvis energikrevende (ca 18 – 26 kWh/m3 snø), men har bedre kvalitet enn flakis (lignende kvalitet som vakuum teknologi).  Systemet kommer ofte som et «plug and play» system, og er også flyttbart.  Teknologien er under utvikling, men har vært operativt flere steder. 

Flakis teknologien har det høyeste energiforbruket per m3 snø/is (over 30 kWh/m3).  Teknologien leveres av flere leverandører.  Vannet som brukes bør være rent og komme fra kommunale anlegg.  Isen som produseres må knuses og behandles, eventuelt blandes med vanlig snø eller vann før produktet er godt nok for langrenn.  Det forskes fortsatt på hvordan flakis best bearbeides.  Systemet er relativt lett å drifte, og kommer som et «plug and play» system i moduler. 

Innkjøp og bruk av et temperaturuavhengig system 

Det er flere spørsmål som må besvares i forbindelse med et eventuelt innkjøp av et temperaturuavhengig snøproduksjonssystem.

1. Det bør først avklares om det er et mål å ha en fast, årlig garantert åpningsdato for løypene (for eksempel 15. november).  Hvis dette ikke er viktig, så bør fokuset være på å videreutvikle eller bygge et tradisjonelt kunstsnøanlegg, og optimalisere dette, slik at store mengder snø kan produseres i korte kuldeperioder.  Hvis derimot det er ønskelig å garantere skiløyper uavhengig av temperatur, så bør videre avklaringer og beslutninger tas.

2. Det neste spørsmålet bør være om det mulig å lagre snø over sommeren?  Det er i de aller fleste tilfeller billigere å produsere vanlig kunstsnø (om vinteren) og lagre denne (med 20 – 40% avsmelting) over sommeren, enn å produsere snø eller is i varmegrader om høsten.  Det er derimot vanskelig å lagre snø om sommeren i lav høyde og varme temperaturer. Noen steder har også kommunale restriksjoner mot snølagring.

3. Hvis det ikke er mulig å lagre snø (på grunn av kommunale restriksjoner eller for stor avsmelting), så må det deretter avklares om et temperaturuavhengig system er akseptabelt i dagens klimapolitiske situasjon.  All snø- eller isproduksjon i plussgrader vil bruke mye mer energi enn et vanlig kunstsnøanlegg i kuldegrader (2 -5 kWh versus 10 – 35 kWh per m³ snø).  

4. Det er videre viktig å beslutte hvor lange løyper som skal gjøres tilgjengelig; dette vil sette kravet til kapasiteten på et produksjonssystem.  For eksempel, en skiløype på ca 2 km krever ca 4000 m³ snø (for en ca 6 meter bred løype med ca 30 cm dybde).  Det må antas ca 10% avsmelting, slik at 4500 m³ snø bør produseres.  Det er også viktig at snøen har riktig tetthet – for langrennsløyper bør tettheten på snøen være ca 450 kg per kubikkmeter (m³). Et produksjonssystem med kapasitet på 200 m³/døgn vil da produsere nok snø i løpet av ca. 23 dager, og bruke ca. 100 000 kWh til en total strømkostand på ca.115 000 kr (avhengig av systemet og strømprisen). 

Beslutningsmatrise for innkjøp av temperaturuavhengig system:

Er målet en fast dato (ca 1. des) for åpning av løypene?
Ja
Nei
Nullstill matrisen

Bruk av flytende Nitrogen eller CO2 

Flytende nitrogen eller CO2 brukes allerede til mange nedkjølingsformål.  De kan for eksempel brukes til å skape et klima inne i et telt som er formålstjenlig for snøproduksjon – ved å spraye flytende nitrogen/CO2.  Dette kan senke temperaturen helt ned mot -40 grader C inne i teltet.  Vanndråper som sprayes fra en viftekanon vil raskt fryse i slike temperaturer, og kan da produsere 20 – 30 m3 snø per time.  

Denne metoden ble brukt under X-Games Big Air arrangementet på Tøyenparken i august 2016 (https://polareurope.com/). 

Big Air arena Oslo der snø er produsert i august ved bruk av flytende nitrogen. På grunn av kostnaden av flytende nitrogen / CO2 så er ikke denne metoden ofte brukt