Utvinning av snökyla som kylmetod : En förstudie åt Akademiska Hus i Luleå

Sammanfattning: Det finns stora utmaningar i dagens samhälle för att uppnå målet att inte ha några nettoutsläpp av växthusgaser senast 2045. Därför undersöks snökylesystem i en öppen bassäng i denna rapport då detta är en metod som bidrar både till hållbar utveckling och även billigare elanvändning. Systemet tillåter även föroreningar från snön att hanteras på ett miljövänligt sätt. Syftet med arbetet är att Akademiska Hus i Luleå under en längre period har varit intresserad av att undersöka om snökyla skulle kunna täcka kylbehovet för Luleå tekniska universitet (LTU) under årets varma säsong, samt undersöka möjligheten att koppla in andra potentiella företag i närheten till samma system för att fler byggnader ska kunna utvinna snökyla. Arbetet är inspirerat från den fungerande snökyleanläggningen i Sundsvall, där denna metod har lett till en minskning på 90 % av både elanvändning och växthusgasutsläpp och som även lett till ekonomiska fördelar för Sundsvalls sjukhus. Fördelen med snökyla är att både snö och is har sin frys- och smältpunkt vid 0 °C vilket resulterar i att snö har en utmärkt egenskap vid lagring och utvinning av kyla. Under åren 1991-2020 skiljde årsmedeltemperaturen mellan Luleå och Sundsvall med 1,4 °C och klimatet i Luleå förväntas i framtiden att bli blötare och varmare. Marken som snökyleanläggningen är tänkt att placeras på är en befintlig snödeponi cirka 1,5 km bort från LTU och troligtvis består den av jordarten morän och lera-silt där den förstnämnda möjligen kan bestå av grövre material. Det är fördelaktigt att bygga på mark med grövre material för att undvika tjällyftning. Utformning av optimala bassängdimensioner är okänt däremot är det känt att en kompakt lagring är fördelaktigt för att minska naturliga snösmältningar då snösmältningen är proportionerlig mot bottenarean. De naturliga snösmältningarna kan delas upp i faktorerna luft, regn och mark. Den naturliga snösmältningen domineras av värmeöverföringen från luften och därmed spelar värmeisoleringen ovanpå snön en stor roll. I arbetet har beräkningar av naturliga snösmältningar orsakade av värmeledning från marken, värmeöverföring från luft och regn genomförts. Även generella uppskattningar och jämförelser av investeringskostnader samt olika potentiella kylbehov hos kunder har sammanställts. I den ekonomiska kalkylen testades olika potentiella genomsnittliga flöden för driftsäsongen och även olika delfall för investeringskostnader för att se påverkan på den ekonomiska lönsamheten. Driftkostnader för snökylesystemets cirkulationspump jämfördes med kylmaskiner med antagandet att intäkten för mängden snö som tas emot är ekvivalent med snökylesystemets resterande underhålls- och driftkostnader som kan uppstå för snöhantering etcetera. Ytterligare ett antagande vid driften är att elanvändningen och flödet följde ett linjärt samband. Resultatet visade att driftkostnaden för snökylesystemets cirkulationspump hade en avsevärt mindre driftkostnad än kylmaskiner. Den ekonomiska kalkylen visade på att investering av snökyleanläggningen var lönsam för driftsäsongens höga medelflöden för alla delfall som testades och att återbetalningstiden kan minskas med bättre utredning och fördelning på investeringskostnaden. Resultatet visade även att störst påverkan av naturlig snösmältning kommer från värmeöverföringen från luften, cirka 81 %. Resterande faktorer till naturlig snösmältning bestod av cirka 4 % respektive 14 % av värmeöverföring och värmeledning från regn och mark. Resultatet påvisade att en större volym ger minskade snöförluster. Slutsatsen från denna rapport är att det är fullt möjligt att implementera stora snökyleanläggningar och att Luleå har ett gynnsamt klimat för denna typ av anläggning. I förlängningen kan utvinning av snökyla bidra till både ekonomisk och ekologisk lönsamhet.