Extern produktionslokal

krävs för månatliga kompletteringar produceras inomhus.

Som tidigare nämnt har en energibalans för skidtunneln vid normaldrift utförts av Norconsult i programmet VIP-energy (Nyman, 2014). Denna energibalans och den tillhörande dimensioneringen av tunneln utgör med andra ord grunden för de beräkningar som utförts i detta avsnitt.

En mer detaljerad beskrivning av skidtunnelns uppbyggnad samt utvalda resultat står att finna i Bilaga E – Skidtunneldata från VIP-energy.

5.4.1 Beräkningsprocedur

Eftersom energibalansen vid normaldrift redan fanns att tillgå eftersträvar dessa beräkningar att beskriva det extra energibehov som uppstår till följd av snökanonanvändningen, både utomhus och inomhus.

Energiförbrukningen för snökanonen vid den initiala produktionsfasen utomhus var sedan tidigare känd i enlighet med Tabell 10.

För att bestämma det ökade energibehovet för skidtunneln beräknades som ett första steg den tillförda värmen per areaenhet till tunneln enligt

̇ ^̇

̇ (30)

där ̇ är den totala tillförda värmen per areaenhet [W/m²], ̇ den totala tillförda värmen från kanonen [W], skidtunnelns totala golvarea [m²] och ̇ övrig fastighetsenergi överförd till rumsluften [W/m²], exempelvis i form av belysning. Vid normaldrift tillkommer en viss förhöjning av den tillförda energin på grund av personvärme.

Tiden för att uppnå den erforderliga påfyllningen av snö per tillfälle beräknades därefter enligt

̇ (31)

där [h] är den tid det tar per tillfälle att fylla på snömassan [kg] och ̇ snökanonens produktionskapacitet vid den aktuella våttemperaturen [kg/h].

Den totala tiden för nedkylning och ökat luftflöde i tunneln antogs vara dubbelt så lång som den erforderliga tiden för påfyllning av snö, detta för att inom tidsperioden hinna återställa inomhusluften till normaltillstånd vad avser temperatur och relativ luftfuktighet. Dessutom har det antagits att luftflödet i tunneln dubbleras under denna period. Dessa två antaganden kan sammanfattas enligt

51

(32)

̇ ̇ (33)

där är den totala nedkylningstiden per påfyllningsperiod [h], ̇ luftflödet vid nedkylning [l/s,m²] samt ̇ motsvarande flöde vid normaldrift.

Därefter beräknades fukttillskottet från det vatten som tillförs rumsluften via snökanonen utifrån sambandet

̇ ^̇

(34)

där ̇ är den tillförda fukten [mg/s,m²].

Det bör i sammanhanget poängteras att både ekvation (30) och (34) förutsätter att värmen från snökanonen fördelas jämnt över hela tunneln. Detta kommer vara väldigt svårt att uppnå i verkligheten, och sannolikt är det mer realistiskt att räkna med att endast luften från en 100-meterssektion kan utnyttjas, vilket dock kräver en förändring av modellen i VIP-energy och därför inte har analyserats vidare i detta arbete.

Ett driftfall benämnt ”specialfall” skapades därefter i VIP-energy. Fukttillskottet enligt ekvation (34) samt den tillförda värmen enligt ekvation (30) implementerades i detta specialfall. I tidsschemat specificerades att specialfallet ska pågå under den totala nedkylningstiden per påfyllningsperiod och att tunneln därefter drivs enligt normalfallet. För en motsvarande period höjdes även flödet av till- och frånluft för den tidsstyrda ventilationen i enlighet med ekvation (33). Dessutom tilläts den maximala relativa luftfuktigheten i rumsluften uppgå till 100 % istället för 85 %.

Energianvändning i form av tillförd el och värme erhölls därefter genom beräkningar i VIP-energy, och summerades enligt

(35)

där är skidtunnelns totala energiförbrukning per år [MWh], , och elförbrukningen från kylmaskin, pumpar respektive fläktar [MWh], och den värme som tillförs för att värma tilluften under kalla vinterdagar [MWh].

Till detta adderades elförbrukningen för snökanonen vid inomhusdrift enligt

(36)

där är den totala energianvändningen för nedkylning av tunneln och snöproduktion [MWh], snökanonens elförbrukning för att tillgodose det extra påfyllningsbehovet under säsongen [MWh] och motsvarande förbrukning för den initiala produktionsfasen utomhus [MWh].

En enklare uppskattning av den totala eleffekten vid förändrade driftfall gjordes utifrån sambandet

52

5.4.2 Applicering på skidtunneln vid Lindbäcksstadion

Beräkningar utfördes både för normaldrift samt för nedkylning vid produktionstillfällena till -5, -10 respektive -15°C. Detta resulterade i Tabell 14.

Tabell 14: Dimensionerande parametrar samt energi- och effektförbrukning vid olika driftfall för skidtunneln.

Uppskattat eleffektbehov [kW] 2096 3024 3924 4531

Som synes i Tabell 14 så ökas både fukttillskottet och den tillförda värmen per areaenhet dramatiskt när snöproduktionen sker inomhus. De varierande värden som uppvisas för normalfallet beror på personbelastningen i skidtunneln. Det står också klart att tiden för

53

nedkylning minskar om produktion sker vid en lägre temperatur, vilket dock i slutändan ändå ger en ekvivalent energiförbrukning eftersom mer värme och fukt tillförs per tidsenhet.

Det kan också ses i tabellen att kylmaskinen står för merparten av den totala energiförbrukningen i samtliga fall, samt att den energi som krävs för den faktiska snöproduktionen i sammanhanget är närmast försumbar.

På grund av att mer värme och fukt måste transporteras bort per tidsenhet vid lägre temperaturer blir den erforderliga kyleffekten också högre. Därmed är det ofördelaktigt att kyla ned tunneln i någon större utsträckning jämfört med normalfallet. Av samma anledning har det varmaste nedkylningsalternativet; inomhustemperaturen -5°C, använts för fortsatta beräkningar.

5.5 Extern produktionslokal

Ett mer realistiskt alternativ för kontrollerad snöproduktion sommartid är att inrätta en extern lokal för produktion och eventuellt också lagring. En principiell skiss över hur en sådan lokal skulle kunna utformas står att finna i Figur 27.

Figur 27: Potentiellt utseende för en extern produktionslokal (ritad av Stefan Lottsson i ArchiCAD).

Produktionslokalens dimensioner har för detta arbete bestämts till , vilket i och med lokalens rätblocksform medför en golvarea och en volym . Längden 60 m baseras på den maximala kastlängden för snökanonen Demaclenko FA540 (Knutsson, 2014), medan bredden 35 m och höjden 8 m motsvarar de mått som används för en byggnad med liknande verksamhet i Oberhof (DKB Skisport-HALLE, 2014).

Snödjupet har vid energiberäkningar för lokalen antagits vara konstant 10 cm.

Denna lokal har i övrigt förutsatts vara konstruerad på samma sätt som skidtunneln vad gäller material och tjocklekar för väggar, tak och fönster. En mer utförlig specificering av produktionslokalens uppbyggnad återfinns i Bilaga F – Produktionslokaldata från VIP-energy.

Liksom för skidtunneln har denna lokal antagits ha en viss baslast även då den inte används för snöproduktion. Att ha en nedkyld produktionslokal året runt skulle vara nödvändigt inte

54

minst för den forskningsverksamhet som är förenad med ett eventuellt instiftande av en så kallad snöakademi, varför detta antagande anses vara motiverat.

Såvida inget annat anges så gäller de antaganden och matematiska samband som presenterats för skidtunneln även för produktionslokalen.

5.5.1 Beräkningsprocedur

Merparten av de dimensionerande parametrarna för produktionslokalen har antingen beräknats utifrån geometriska fraktioner jämfört med skidtunneln, alternativt befunnits vara identiska med skidtunnelns motsvarande parametrar.

Den tillförda värmen per areaenhet beräknades enligt sambandet ̇ ^̇

̇ (38)

där ̇ är den tillförda värmen per areaenhet till produktionslokalen [W/m²], och samt takhöjden inuti produktionslokalen respektive skidtunneln [m].

Tiden för att uppnå den erforderliga snöpåfyllningen och därmed även den totala tiden för nedkylning beror på den producerade snömängden vid en viss våttemperatur och är därför identiska med motsvarande värden för skidtunneln. Fukttillskottet har beräknats enligt ekvation (34) med arean utbytt till produktionslokalens golvarea . Därefter erhölls uppgifter om produktionslokalens elförbrukning och värmeförsörjning från VIP-energy på samma sätt som för skidtunneln.

Snökanonens elförbrukning är densamma som vid produktion i skidtunneln vid en motsvarande temperatur, och detsamma gäller uppenbarligen även för den produktion som sker utomhus.

Slutligen beräknades eleffekten för produktionslokalen enligt ekvation (37), med effekten vid normaldrift justerad utifrån volymförhållandet mellan produktionslokal och skidtunnel.

Det bör här poängteras att det antagits att lika mycket värme per kvadratmeter från personer och belysning som för skidtunneln tillförs produktionslokalen. Eftersom produktionslokalen är högre blir tillskottet mindre per volymenhet, vilket är väl motiverat eftersom antalet personer som kommer att vistas i produktionslokalen är ytterst marginellt jämfört med skidtunneln.

55

5.5.2 Produktionslokal anpassad för Lindbäcksstadion

På samma sätt som för skidtunneln utfördes beräkningar både för normaldrift samt för nedkylning vid produktionstillfällena till -5, -10 respektive -15°C, vilket resulterade i Tabell 15.

Tabell 15: Dimensionerande parametrar samt energi- och effektförbrukning vid olika driftfall för produktionslokalen.

Uppskattat eleffektbehov [kW] 652 1322 1973 2411

Som synes i Tabell 15 följer produktionslokalen närmast identiskt samma mönster som skidtunneln med kraftigt ökad energiförbrukning och erforderlig kyleffekt jämfört med normaldrift vid samtliga nedkylningsscenarion.

56 5.5.2.1 Placering

Enligt samma resonemang som för de olika snölagringsscenariona har ett förslag till placering av produktionslokalen tagits fram i form av Figur 28.

Figur 28: Förslag till placering av extern produktionslokal.

Enligt tidigare resonemang medför en placering nära servicebyggnaden att transporterna för att tillgodose tunnelns snöbehov minimeras. Även ur elförsörjningsperspektiv är denna placering gynnsam, eftersom den medför ett kort avstånd till kraftnätet. Dessutom är det ur miljösynpunkt en god idé att koncentrera de byggnader som använder köldmedium till en så liten area som möjligt för att lättare kunna hantera eventuella läckage.

Eventuellt kan produktionslokalen integreras i servicebyggnaden för att ytterligare minska förlusterna vid tillförsel av snö till skidtunneln. Detta komplicerar dock konstruktionsprocessen eftersom servicebyggnaden med största sannolikhet uppförs innan produktionslokalen och därför måste modifieras innan en eventuell integration.

57