Schneekanone

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Schneeerzeuger in Aktion

Nahaufnahme von Schneekanonen

Verschiedene mobile Schneeerzeuger

Nahaufnahme einer mobilen Schneekanone

Ein Schneeerzeuger (Herstellerbezeichnung) bzw. eine Beschneiungsanlage (amtliche Bezeichnung) bzw. eine Schneekanone (umgangssprachlich) ist eine technische Vorrichtung zur maschinellen Erzeugung von Schnee. Sie wird vor allem in Wintersport-Gebieten eingesetzt, wenn durch zu geringen Schneefall bzw. Tauwetter die Schneedecke nicht zur Ausübung der diversen Aktivitäten wie Skifahren, Snowboarden etc. ausreicht. Dies kann besonders bei Talabfahrten der Fall sein.

Die Eigenschaften von Schnee hängen maßgeblich von der Form der Eiskristalle (Schneeflocken), der Temperatur sowie vom Wassergehalt ab. Die Form der Eiskristalle wird durch die Umweltbedingungen bei der Kristallisation bestimmt, sowohl bei natürlichem als auch bei künstlichem Schnee. Zu den Umweltbedingungen zählen vor allem die Temperatur und Luftfeuchtigkeit.

Inhaltsverzeichnis

1 Ökologische und ethische Problematik
- 1.1 Chemische Hilfsmittel
2 Technische Verfahren
3 Energie- und Wasserverbrauch
4 Erfindung
5 Literatur
6 Quellen
7 Weblinks

[Bearbeiten] Ökologische und ethische Problematik

Beim Einsatz von Schneeerzeugern stehen den Ansprüchen der Wintersportler auf möglichst „guten“ Schnee vor allem der hohe technische Aufwand bzw. die hohen ökonomischen und ökologischen Kosten gegenüber. Kritisiert wird von der OECD der enorme Verbrauch an Wasser und Energie und der damit verbundene langfristige Schaden für die Umwelt.

Die etwa 3100 Schneekanonen in Europa verbrauchen pro Jahr und pro Hektar etwa eine Million Liter Wasser und 260.000 kWh. Somit verbrauchen die Schneekanonen Europas jährlich soviel Energie wie eine Stadt von 150.000 Einwohnern und soviel Wasser wie eine Großstadt wie Hamburg

Auch kurzfristige Umweltschäden sind dann zu beobachten, wenn für Beschneiungsanlagen eigene Stauseen in vorher unberührten Gebirgsgegenden errichtet werden und einmalige Ökosysteme zerstört werden, um dem Menschen das Skifahren zu ermöglichen.

Ironischerweise werden Schneekanonen vermehrt eingesetzt, um den zurückgehenden Schneemengen aufgrund der globalen Erwärmung (Klimawandel) entgegenzutreten - die Beschneiung trägt aufgrund ihres enormen Energieverbrauchs aber gleichzeitig zur Verstärkung des Klimawandels bei. Die ethische Frage, ob der Mensch alles darf bzw. alles tun soll, wozu er technisch in der Lage ist, steht auch bezüglich der Anwendung von Schneekanonen im größeren Zusammenhang eines verantworteten Umgangs mit der Umwelt (Umweltethik, Nachhaltigkeit).

[Bearbeiten] Chemische Hilfsmittel

Sogenannte Snow-Inducer sind Proteine, die dem Wasser von Beschneiungsanlagen zugesetzt werden, um die Nukleationstemperatur zu senken.

Der von einer US-amerikanischen Firma hergestellte Snow-Inducer Snomax wird in den USA seit 1987 eingesetzt, weiter ist die Verwendung von Snomax in Kanada, Norwegen, Japan, Schweden, Schweiz, Finnland, Italien, Chile und Australien zugelassen.

In Deutschland und Österreich wird der Einsatz sehr kontrovers diskutiert. 2002 wurde eine Umweltverträglichkeits-Prüfung durchgeführt. Snomax ist sehr umstritten, da Pseudomonaden zur Herstellung des Proteins verwendet werden. Da das Bakterium Pseudomonas syringae 31R nur abgetötet und nicht entfernt wird, werden so ebenfalls diese inaktiven Bakterien mit dem Wasser in die Natur ausgebracht. Daher ist der Einsatz in Bayern verboten.^[1]

Kritiker befürchten, dass diese einen negativen Einfluss auf Fauna und Flora haben, sobald der Schnee im Frühjahr schmilzt und diese Verunreinigung auf den Feldern liegen bleibt. In den Medien kursierte auch die Schlagzeile: Bakterienschnee vergiftet Trinkwasser^[2]^[3].

[Bearbeiten] Technische Verfahren

Eiskanone: Wasser wird zu Eisblöcken gefroren, die dann zerstoßen und mit Druckluft auf die Piste geblasen werden. Einfachstes Prinzip, unabhängig von der Außentemperatur; Allerdings besteht der „Schnee“ hier aus Eissplittern, nicht aus Schneeflocken und eignet sich nur schlecht zum Skifahren. Dieses Verfahren wird kaum verwendet.

Die folgenden Verfahren ahmen die natürliche Entstehung von Schnee nach, bei der kleine Wassertropfen langsam kristallisieren und so die charakteristische Form der Schneekristalle ausbilden können:

Druckluftkanone: Aus einer Düse tritt ein Wasser-Druckluft-Gemisch bei einem Druck von 5–10 bar aus, bei der Ausdehnung unter Normaldruck kühlt das Luft-Wasser-Gemisch ab, so dass die Wassertröpfchen gefrieren können. Relativ geringe Schneeleistung, hoher Energieverbrauch.

Propellerkanone: Zentrales Element ist eine Turbine (Propeller), welche mit Wasser und Strom versorgt wird und einen starken Luftstrom erzeugt. Rings um den Ausgang des Gehäuses befinden sich mehrere Düsen, die Wasser in dem durch einen Kompressor verdichteten Luftstrom zerstäuben sowie kleinere Druckluftdüsen, mit deren Hilfe wie bei der Druckluftkanone (s. o.) kleine Eiskristalle als Kristallisationskeime erzeugt werden. Die Größe der Wassertropfen muss den äußeren Witterungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit sowie der Wurfweite angepasst werden, um optimale Eigenschaften des Kunstschnees zu erreichen. Bei 30 % relativer Luftfeuchtigkeit funktioniert dieses Verfahren schon bei 1 °C über Null, bei 80 % sind dagegen unter −4 °C erforderlich. Am meisten verwendetes Prinzip, aber sehr hoher Stromverbrauch bedingt durch den Ventilator.

Schnee-Lanze: An der Spitze eines bis zu zehn Meter langen Rohres, das senkrecht bzw. schräg aufgestellt wird, befinden sich Wasserdüsen und Nukleatordüsen. In das bei Austritt aus der Wasserdüse zerstäubte Wasser wird Luft geblasen. Die komprimierte Luft dehnt sich aus und kühlt sich dadurch ab, wodurch Eiskeime entstehen, an denen eine Kristallisation des zerstäubten Wasser stattfindet. Durch die Höhe und die langsame Sinkgeschwindigkeit bleibt genügend Zeit für diesen Prozess. Energiesparend, aber im Vergleich zur Propellerkanone kleine Reichweite und Schneeleistung, sowie eine stärkere Witterungsabhängigkeit. Schneelanzen sind außerdem anfällig gegen Wind. Vorteile gegenüber Propellerkanone: niedrigere Investitionen (nur Leitungssystem mit Luft- und Wasseranschluss, zentrale Kompressorstation), wesentlich leiser, halber Energieverbrauch pro Schneemenge. Wartungs- und verschleißarm. Mittlerweile gibt es auch kleine mobile Anlagen für den Heimanwender, die am Gartenanschluss betrieben werden (HomeSnow).

Kryo-Kanone: Wasser und Druckluft werden mit einem Kühlmittel (flüssiger Stickstoff) vermischt ausgebracht. Die Anwendung dieses Systems ist auch bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes möglich, durch die enormen Kosten ist jedoch ein flächendeckender Einsatz wirtschaftlich nicht möglich.

[Bearbeiten] Energie- und Wasserverbrauch

Beispiel anhand einer Propellerkanone mit 24 kW (Ventilator 15 kW, Kompressor 4 kW, Heizung 4 kW, Sonstiges 1 kW).

Ein Wasserdurchsatz von 1 Liter/Sekunde ergibt bei - 3° Celsius eine Schneeleistung von 9m³/Stunde (Schneegewicht 400 Kg/m³), was etwa 3 kWh/m³ Schnee entspricht. Bei - 10° Celsius kann man bereits ~ 7 Liter/Sekunde durchsetzen, wobei der Energiebedarf der Schneekanone unverändert bleibt, jedoch die Pumpenergie linear steigt. Das heißt, dass der Wirkungsgrad einer Beschneiungsanlage mit sinkender Temperatur linear steigt. (Berechnung ohne Pumpenergie).

Keine weitere Energie muss für eine Hochdruckpumpe zur Wasserversorgung aufgewendet werden, sofern der Speicherteich höher liegt als der Aufstellort der Schneekanone. Für die Wasserentnahme aus einem Reservoir wird z.B. eine Tauchpumpe benötigt.

Energiebilanz einer Propellerkanone mit aliquoter Einrechnung der Pumpenegie* - 3°C: 9m³ Schnee/h ~ 5 kWh/m³ Schnee -10°C: 60m³ Schnee/h ~ 1 kWh/m³ Schnee

Pumpenleistung: Mittelwert P= v.p/7 v....Volumen in Liter/Sekunde p....Druck in bar.

[Bearbeiten] Erfindung

Das Grundprinzip wurde Ende der 40er Jahre durch Zufall in Kanada entdeckt, als Forscher Wasser in einem Windkanal bei tiefen Temperaturen sprühten, um die Auswirkungen von Reif auf Düsentriebwerke zu untersuchen - und dadurch unerwünschter Schnee entstand. ^[4]^[5] Die erste Druckluftschneekanone wurde 1950 von Art Hunt, Dave Richey and Wayne Pierce vom amerikanischen Ski-Hersteller Tey Manufacturing als Reaktion auf einen Winter ohne Schnee erfunden und 1954 zum Patent ^[6] vergeben - welches jedoch später aufgrund der früheren Forschungsarbeiten für nichtig erklärt wurde. 1958 meldete der Amerikaner Alden Hanson die erste Propellerschneekanone zum Patent an, welches 1961 erteilt wurde. ^[7]^[8]^[9]

[Bearbeiten] Literatur

Stephanie Krauss: Beschneiungsanlagen in Bayern – naturschutzfachliche Anforderungen an die Genehmigungspraxis. Diplomarb., Techn. Univ., München/Freising-Weihenstephan 2002
Gernot Lutz: Beschneiungsanlagen in Bayern : Stand der Beschneiung, potenzielle ökologische Risiken. Bayerisches Landesamt für Umweltschutz, München 2000, S. 72–74, PDF
Hermann Hinterstoisser (Verantw.): Richtlinien für die Errichtung und den Betrieb von Beschneiungsanlagen im Land Salzburg. In: Naturschutz-Beiträge. Nr. 12, Amt d. Salzburger Landesregierung, Naturschutzreferat, Salzburg 1997, ISBN 3-901848-13-4
B. Gerl: Lautstark rieselt der Schnee. Spektrum der Wissenschaft, Februar 2006, S. 52–53