Kuilsneeuw blijft maanden fris onder isolerende deken; Zomerkoeling met winterkoude

Als vanzelf raakt men deze dagen geinteresseerd in de koelkast. Veel aan die kast is niet in de haak. Zo zal het de kleinbehuisde opvallen dat de gemiddelde koelkast misschien zijn binnenste wel koel houdt maar dat dat onvermijdelijk ten koste gaat van de frisheid van zijn omgeving. Een koelende koelkast staat meer warmte aan zijn omgeving af dan hij aan zijn binnenste onttrekt. Dat fysisch mirakel komt van de elektrische stroom die de pomp aandrijft.

Is dat warmte-pompen al geen leuke ervaring, ook onaangenaam is het besef dat de koelkast, als hij eenmaal wordt gedumpt of door slijtage danwel onachtzaamheid lek raakt, door het verlies van zijn chloorfluorkoolwaterstoffen bijdraagt aan de aantasting van de ozonlaag die het bruinen op het strand steeds makkelijker in verkoling doet eindigen. Daar komt bij dat de cfk's ook nog eens bijdragen aan het broeikaseffect waardoor goedbeschouwd steeds meer behoefte aan koeling ontstaat. Een industrieel complot dat pas onlangs aan het licht kwam.

Na de Montreal-conferentie van september 1987 die opriep tot een vermindering van het gebruik van cfk's, is de belangstelling voor de toepassing van nieuwe, energie- en ozonsparende koelsystemen toegenomen. In Nederland heeft de afdeling warmte- en koudetechniek van de hoofdgroep Maatschappelijke Technologie van TNO in Apeldoorn in opdracht van de NOVEM de mogelijkheden geinventariseerd. Het rapport 'Perspectief van milieuvriendelijke koelsystemen' kwam eind vorig jaar gereed.

Geen kwaad woord over dat rapport! Maar vandaag beleeft Nederland temperaturen die voor het broeikaseffect zeldzaam waren en het zou onverstandig zijn nu alle koelsystemen te bespreken die TNO vergeleek. De Joule/Brayton cyclus, de Stirling cyclus, een compressie/absorptie cyclus, absorptiekoeling met warmtebenutting een andere keer! Vandaag alleen hoofdstuk 3: 'Benutting natuurlijke koude met buffering'. Een in kalme bewoordingen gesteld, begrijpelijk expose.

Het is ook TNO niet ontgaan dat het op deze breedte 's winters kouder is dan 's zomers. Wat we 's zomers aan warmte teveel hebben komen we 's winters tekort. Maar ook: wat er 's winters aan koude teveel is zou 's zomers goede diensten bewijzen. Wat ligt eigenlijk meer voor de hand dan de winterkou op te slaan tot hij 's zomers van pas komt? Voor de opslag van winterkou staan verschillende mogelijkheden ter beschikking en, geloof het of niet, een enkele is niet ver van toepassing. De Wit Adviesbureau in Bodegraven stuurde vorige week de zoveelste uitnodiging voor een NOVEM-symposium 'Koeling uit koude grond'. Deze methode is alleen weggelegd voor bedrijven en instellingen die zich bevinden boven een redelijk geisoleerde watervoerende zandlaag, een aquifer, waaruit zonder bezwaar water omhoog valt te pompen. Dat water kan 's winters aan de lucht flink worden afgekoeld en blijkt, als het eenmaal weer in de aquifer is teruggepompt, zo lang koud te blijven dat het in voorjaar en zomer nog voor koeling te gebruiken is.

Wie maar wil kan de methode onmiddellijk toepassen, schrijft ook TNO, want er worden uitsluitend beproefde technieken gebezigd. Het leidt tot aanzienlijke energiebeparing maar het cfk-reductiepotentieel is helaas beperkt omdat de methode onbetrouwbaar is (omdat de Nederlandse winter onbetrouwbaar is) en daarom bijna altijd een conventioneel cfk-gebruikend koelsysteem als back-up achter de hand moet worden gehouden.

De TNO-studie geeft nog andere voorbeelden van toepassing van natuurlijke koude maar de aardigste methode is gelukkig de methode die de meeste aandacht krijgt: het opslaan van zelf geproduceerde sneeuw. De methode schijnt al op beperkte schaal in de VS te zijn ingevoerd.

In essentie komt het er op neer dat 's winters tijdens vorstperiodes sneeuw geproduceerd wordt met behulp van een sneeuwmachine en dat die sneeuw, goed afgedekt, wordt bewaard in een bassin waaraan men, direct of wat later, naar behoefte koude onttrekt. Bij voorbeeld door het smeltwater ('ijswater') onder de sneeuwhoop weg te pompen en door warmtewisselaars te voeren.

Op het plaatje hierboven is de inrichting van het alternatieve ijswatersysteem te zien. TNO onderscheidt drie elementen: de sneeuwmachine, het bassin met zijn afdekking en het leidingwerk met pompen en adequate regeling. Alle onderdelen, schrijft onderzoeker ir. R. J. M. van Gerwen, zijn conventioneel en commercieel verkrijgbaar. Alleen de integratie is volstrekt nieuw.

Sneeuwmachines, om met het lekkerste te beginnen, zijn te bestellen bij Snowmachines Inc. (SMI) in Michigan in de VS. Ze worden gebruikt voor het onderhoud van skipistes. De werking van de machine is eenvoudig: leidingwater (of ander water) wordt met behulp van perslucht verneveld en een ventilator blaast zoveel koude lucht door de nevel dat de waterdeeltjes tot sneeuw bevriezen. Nodig zijn alleen water, perslucht en elektriciteit.

De sneeuwproduktie van SMI's machines in relatie tot de weersgesteldheid (temperatuur en luchtvochtigheid) is door de onderneming in uitputtende nomogrammen vastgelegd. Hoe droger de lucht hoe hoger de produktie van de machines. Ook de luchttemperatuur is vanzelfsprekend van grote invloed op de prestaties, al neemt de produktie (per uur) bij een temperatuur onder min 10 graden niet veel meer toe.

Rekening houdend met de winteromstandigheden zoals die zich gemiddeld in De Bilt voordoen en gebruik makend van een machine die pas bij -1 graad Celsius (automatisch) in werking treedt, zou een SMI 'Highland' machine per winter bijna 3000 ton sneeuw kunnen produceren. De dichtheid (soortelijk gewicht) van die sneeuw is aanvankelijk 375 gram per liter maar loopt geleidelijk op tot wel 550. (Echt ijs heeft een dichtheid van 920.) Het aan te leggen sneeuwbassin (voor een 'Highland') zou dus ongeveer 5400 m groot moeten zijn. Overigens is de hoogte van de sneeuwmachine boven zijn bassin van grote invloed op de produktie. Bij een luchttemperatuur van -5 graden verdubbelt de produktie als de machine vanaf een tien meter hoge toren sneeuw blaast. De sneeuw kan op allerlei manieren worden bewaard maar TNO toont zich erg gecharmeerd van kuilopslag. Men zou een kuil van 25 bij 30 meter en 2,5 meter diep kunnen graven en van de weggeschepte grond een wal van drie meter hoog kunnen aanleggen, dan kan alles erin. (Verifieert dit op het strand!) De afdekkende isolerende deken is te bestellen bij firma's die ze aan zwembaden verkopen. No problem.

Het smeltwater verzamelt zich, leve de zwaartekracht, onderin de kuil. Het ijswater kan dus zonder technische hoogstandjes aan het systeem worden onttrokken. Omdat de kuil, om voldoende koelcapaciteit te verkrijgen, nogal groot zal zijn en omdat de sneeuwmachines een heidens kabaal maken zal, zegt TNO voorzichtig, in de praktijk al gauw een paar honderd meter leiding nodig zijn. Toepassing van kuilsneeuw voor koeling in de woningbouw acht de organisatie dan ook niet waarschijnlijk. Eerder ziet men mogelijkheden in de voedingsindustrie (bijvoorbeeld voor koeling van gepasteuriseerde melk) en bij groenteveilingen. Nederland heeft emplooi voor 5000 Highland sneeuwmachines.