Under flera hundra år användes den lagrade energin som finns i snö för att tillfredsställa de kylbehov som finns på sommarhalvåret. Det kalla klimatet i kombination med god nederbörd som finns i Norrland innebär goda förutsättningar för snö. Målet med denna rapport är att i samarbete med Umeå kommun se hur mycket energi som finns lagrad i de snömängder som helt outnyttjat smälter bort varje sommar. Den geografiska platsen är snötippen Kulla vid klockarbäcken i Umeå. Det är svårt att nyttja all energi som finns lagrad i snön då en del ofrivillig värmetransport kommer ske till omgivningen. För att beräkna värmetransporten samt den mängd energi som går att använda för kylning har en metod arbetats fram. Det är en energibalans där man förutsätter att hela snöhögen håller 0°C och att all energi som transporteras från snön innebär en minskad snömängd. De utförda beräkningarna gjordes i kalkylprogrammet Excel som har funktioner för att skapa grafiska bilder till resultatet. Detta utifrån de mängder data som behandlats. Beräkningarna är utförda månad för månad och behandlar väderdata för temperatur och nederbörd. Resultatet visar att en medelsäsong av naturlig snö genererar kring 4 GWh vilket motsvarade drygt 40% av den mängd fjärrkyla som Umeå Energi producerade 2016 till sitt centrala fjärrkylnät. De osäkerheter som noterats är att vädret är oberäkneligt och att de slutliga snömängderna kan skilja mycket från år till år. Däremot är mängden snö som försvinner på grund av ofrivillig värmetransport likartad mellan de olika säsongerna. De år som är snöfattiga kan det därför vara en god idé att göra konstgjord snö för att säkerställa att kyla kan levereras. Bedömningen som gjordes är att förutsättningar för att anlägga en snökylanläggning med god produktion finns. Den elektricitet som idag investeras för att kyla kan komma till bättre nytta om kylan istället kommer från naturligt producerad snö.

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.

Arbetet som beskrivs i denna rapport utgörs till stor del av en utredning och kartläggning av funktionen och utformningen av huvudkylsystemet vid Sundsvalls sjukhus. Detta genomfördes i syfte att vidare kunna diagnostisera systemet och även ta fram åtgärdsförslag avseende eventuella förbättringsområden. Huvudkylsystemet innefattar fyra olika kylproducenter som utgörs av två kylmaskiner och två olika frikylesystem, varav det ena nyttjar lagrad snö för att kyla systemet under sommaren och det andra nyttjar kall uteluft för att kyla systemet under vintern. Dessa producenter samarbetar för att tillgodose sjukhusets kylbehov, som utgörs av både processkyla för diverse maskiner samt ren komfortkyla och avfuktning. Metoden för att utföra arbetet har till stor del bestått av att inhämta och sammanställa information och data avseende kylsystemets funktion och drift. Data och flödesscheman över systemet som tillgängliggjorts av Region Västernorrland har studerats och använt som utgångspunkt för kartläggningen, tillsammans med information från samtal med personal på sjukhusets driftavdelning samt platsbesök vid sjukhuset. Resultat av arbetet utgörs till stor del av en beskrivning av huvudkylsystemet, ett sankey diagram som åskådliggör kylbalansen i sjukhuset samt koefficienter för respektive kylproducents energi- och kostnadseffektivitet. Därefter har tre kortfattade åtgärdsförslag tagits fram och presenterats i ett eget kapitel. Dessa innefattar utökade mätningar av levererad kyla, nyttjande av uteluft i ventilationskanal för kylning samt vidrör kort ett förslag om optimerad samstyrning av systemets producenter.

The idea of snow cooling in this case is to save snow from winter to summer and to use it for air conditioning and for saving energy in the production of ice in hockey arenas. Today in Sweden, snow power on a large scale is used only on one place, the hospital in Sundsvall. There you’ll find a pond with 70 000 m3 of snow. The melt water in the pond is heated up while cooling down warm air from the hospital, before circulating back to the pond where it regains a low temperature passing through the snow. The idea was to examine the possibility to use such a system in Västerås, at the multiple sports arenas at Rocklunda, partly for air conditioning and partly for ice production. This work was made possible through gathering information on snow storage and on the Sundsvall snow cooling plant, by interviewing people with insight in the Sundsvall hospital and Rocklunda sports arenas and by calculating the electricity consumption, necessary amount of snow and making an LCC-analysis. For air conditioning the melt water would be used like in Sundsvall but for ice production the melt water would be used for condensing the cooling media in the heat pump at a lower temperature then it would do while cooling with air or river water during summer. Annual electricity savings of 120 and 154 MWh for the arenas were made for 2016 and 2017 when using the snow for ice production. For the air conditioning the saving were estimated to around 55 MWh per year. A snow dispatch hatch in one of the hockey arenas made an alternative to a full-scale snow cooling system. Using this hatch for temporal snow power could save up to 62 MWh per year when used for ice production and 38 MWh when used for air conditioning. The estimated costs for construction of said system proved to be too expensive for making a full-scale snow power system a reality. For ice production a storage of 103 000 m3 of snow was needed which made for a result of -57 MSEK in the LCC-analysis. For the air conditioning alone, a storage of 6 000 m3 was needed which made for a result of -4.2 MSEK. The snow dispose hatch, even without the need of snow storage, resulted in -5.9 MSEK for ice production and -1.6 MSEK for air conditioning. With more thoroughly estimations of the investment costs, together with global warming and thus bigger potential for saving energy, this might be a promising investment in the future.