Technischer Schnee
Ohne technische Beschneiung wäre heute vielerorts kein durchgängiger Skibetrieb mehr möglich und wird deshalb immer mehr eingesetzt. Unser Ziel ist es die Beschneiungstechnik zu optimieren, um weniger Energie und Wasser zu benötigen. Auch werden die Auswirkungen der technischen Beschneiung auf das Ökosystem untersucht.
Natürlicher Neuschnee entsteht, wenn sich in den Wolken feinste Tröpfchen unterkühlten Wassers an Kristallisationskeimen anlagern und dort gefrieren. Durch Resublimation der in der Luft enthaltene Wasserdampfes entsteht ein Kristallwachstum. Im Gegensatz werden zur Herstellung von technischem Schnee winzige Wassertropfen in die kalte Luft gesprüht. Die Wassertropfen gefrieren direkt von aussen nach innen und treffen als kleine Eiskugeln auf dem Boden auf. Dadurch ist technischer Schnee dichter und härter als natürlicher Neuschnee und eignet sich bestens für Schneesportpisten. Schneesportpisten müssen sehr kompakt präpariert werden, um der Beanspruchung durch WintersportlerInnen gerecht zu werden, was, durch die Eigenschaften des technischen Schnees, sofort gewährleistet ist.
Beschneiungsanlagen
Heute werden primär Beschneiungsanlagen mit Düsentechnik eingesetzt, Dabei wird Wasser durch Düsen in die Luft gespritzt und bildet Wassertropfen. Gleichzeitig sprüht man durch kleinere Düsen ein Druckluft-Wasser-Gemisch. Diese mikroskopisch kleinen Tröpfchen gefrieren sofort zu Eiskörnchen. Die Eiskörnchen dienen dann als Gefrierkeime für die grösseren Wassertropfen (siehe auch Abb. 3). Dank der Keimbildung ist es möglich, Schnee bis zu einer Temperatur von knapp unter 0° C zu produzieren (üblicherweise würde das Wasser erst unter -7° C gefrieren). Um die Bedürfnisse der maximalen Produktivität gerecht zu werden, werden hauptsächlich grosse Propellermaschinen, die mit Druckluft laufen, benutzt. Jedoch ist die Leistungsaufnahme solcher Geräte bei bis zu 20 kW pro Stunde, was für grosse Skigebiet, mit ca. 1000 Schneekanonen, riesig ist. Dadurch ist das Potenzial um Energie zu sparen gross.
In Zusammenarbeit mit Industriepartnern und der Fachhochschule Nordwestschweiz wurde der gesamte Gefrierprozess der Beschneiung optimiert und das Resultat war ein Schneilanzenkopf (NESSy) (Abb. 1), der bei der Schneeerzeugung bis zu 80% weniger Energie verbraucht. Fliesst das Wasser aus einem höher gelegenen Speichersee zur Schneilanze herunter, fällt der Kompressor für die Drucklufterzeugung weg. Die durch den Höhenunterschied gewonnene potentielle Energie reicht dafür aus, um den gesamten Stromverbrauch, aber auch die Infrastruktur für die Druckluft, einzusparen (NESSy Zero). Solche neuartige Beschneiungstechnologie wird in Melchsee Frutt eingesetzt.
Ökologische Auswirkungen
Die technische Beschneiung hat vielfältige ökologische Auswirkungen. Zum Beispiel kann die zusätzliche Schneemenge Boden und Vegetation vor mechanischen Verletzungen durch Pistenfahrzeuge oder auch vor Bodenfrösten schützen. Gleichzeitig zeigen unsere Untersuchungen, dass Pisten mit technischem Schnee bis zu 4 Wochen später ausapern. Die verkürzte Vegetationsperiode und auch die erhöhte Wassermenge beeinflussen die Pflanzenzusammensetzung. Ausserdem hat technischer Schnee einen höheren Nährstoffeintrag, da das Wasser nicht aus der Atmosphäre, sondern meist aus Speicherseen stammt. Der höhere Nährstoffeintrag und die verkürzte Vegetationsperiode können längerfristig zu geringerer Artenvielfalt auf Skipisten führen. Des Weiteren werden viele Speicherseen durch natürliche Zuflüsse gespeichert. In diversen Projekten werden solche Sachverhalte genauer analysiert und die ökologische Auswirkungen durch die technische Beschneiung diskutiert.
- siehe auch Skipisten und Umwelt
Ressourcenverbrauch
Der Energieverbrauch für die technische Beschneiung variiert sehr stark mit den verwendeten Geräten. Während NESSy Zero E ohne zusätzliche Energie auskommt, haben grosse Propellermaschinen eine Leistungsaufnahme von bis zu 20 kW pro Stunde. Dieser Energieverbrauch ist stark temperaturabhängig Werden diese Maschinen bei hohen Temperaturen eingesetzt, verschlechtert sich das Verhältnis zwischen produziertem Schnee und Energieverbrauch noch weiter. Viel Energie wird auch benötigt, wenn Wasser aus dem Tal auf den Berg gepumpt werden muss. Daher behelfen sich viele Skigebiete mit Speicherseen, in denen während des Sommers Wasser gesammelt wird.
Während der Energieverbrauch der einzelnen Geräte in den letzten Jahren teilweise gesenkt werden konnte, ist der Wasserverbrauch für die technische Schneeproduktion noch immer beträchtlich. Für die Beschneiung in Davos wird zum Beispiel jährlich rund ein Fünftel des gesamten Wasserverbrauchs der Landschaft Davos versprüht. Da die Gewässer im Winter generell weniger Wasser führen, ist es ökologisch sehr wichtig, dass die Restwassermenge (d.h. die Wassermenge, die gesetzlich in den natürlichen Gewässern verbleiben muss) eingehalten wird. Hier sind Lösungen gefragt, die ökologisch verträglich sind und die verschiedenen Nutzungszwecke wie Bewässerung in der Landwirtschaft, Stromerzeugung, Trinkwasser und Beschneiung unter einen Hut bringen.
Unsere Untersuchungen zeigen, dass während dem Beschneien selbst 15 bis 40 % des Wassers durch Sublimation, Verdunstung und Wind verloren gehen. Deshalb untersuchen wir, wie der Wasserverlust mit den Wetterbedingungen und den Einstellungen der Schneilanze zusammenhängt. Wir erwarten, dass wir mit diesen Daten die Effizienz der Beschneiungstechnologie verbessern können. Auch soll mit Hilfe von täglichen/monatlichen und saisonalen Wettervorhersagen die Ressourcen und Schneemanagement in Skigebieten optimiert werden (www.prosnow.org).