Wissenschaft im Alltag: Lautstark rieselt der Schnee
Auf die Bretter kann´s gehen, auch wenn Frau Holle einmal nicht mitspielt.
Der Wintersport erfreut sich seit einigen Jahren wieder zunehmender
Beliebtheit, doch die Betreiber von Liften,
Hotels und sonstiger Infrastruktur machen sich keine Illusionen:
Das Umsatzplus verdanken sie vor allem ergiebigen
Schneefällen in den vergangenen Wintern; diese sind jedoch
selten geworden.
Auf Grund der globalen Erwärmung gelten schon heute nur noch 85 Prozent der Schweizer Skigebiete als schneesicher, Tendenz fallend. Damit die so wichtigen Wintertouristen nicht ausbleiben, greifen die Betreiber von Liftanlagen Frau Holle energisch unter die Arme und investieren in Schneekanonen. Mittlerweile sind 90 Prozent aller Skigroßräume der Alpen damit ausgerüstet.
In der Natur entsteht die weiße Pracht in Wolken bei Temperaturen von minus zehn Grad und weniger. Dann gefrieren feine Tröpfchen an winzigen Schwebeteilchen, so genannten Kristallisationskeimen, und bilden Eiskristalle, die nicht einmal ein zehntel Millimeter groß sind. Sie verbinden sich und schweben schließlich als Schneeflocken zur Erde.
Beschneiungsanlagen imitieren diesen Vorgang. Dazu zerstäuben
sie zunächst Wasser in winzige Tröpfchen und übersättigen
so die Luft – es entsteht eine Art Bodenwolke. Die Tröpfchen
darin können aber nur dann gefrieren, also Wärme abgeben,
wenn ein Teil ihres Wassers verdampft. Das ist bei hoher
Luftfeuchtigkeit schwieriger als bei geringer. Deshalb gelingt
die Schneemacherei am besten bei trockener Luft und möglichst
tiefen Temperaturen. Schon eine Luftfeuchtigkeit von 30 Prozent erfordert mindestens ein Grad unter null, bei 80 Prozent
Feuchte müssen es weniger als minus vier Grad sein.
Die älteste Spielart solcher Schneemacher führt Wasser und Druckluft meist über frostsichere Leitungen unter der Erde zur Kanone. Den Gasdruck von fünf bis zehn Bar erzeugt eine zentrale Kompressorstation, die mehrere Geräte versorgen kann. Inzwischen wurden diese Anlagen weit gehend von den effi zienter arbeitenden Propellerkanonen abgelöst.
Dort zerstäuben in einem Ring angeordnete Düsen das Wasser und eine Turbine bläst die Tröpfchen in die Luft. Das Prinzip der alten Druckluftkanonen hat sich in den "Nukleatordüsen" bewährt, die die erforderlichen Kristallisationskeime beisteuern: Während von einem Kompressor verdichtete Luft hinter einer solchen Düse rasch expandiert, entzieht sie den Wassertröpfchen Wärme und es bilden sich Eispartikel.
Wer sich im Skiurlaub neben der rasanten Abfahrt auch
nachts ein wenig Ruhe verspricht, sollte aber Abstand von der
Piste halten: Eine Propellerkanone ist lauter als ein Lastwagen,
Hochdrucksysteme übertönen sogar einen Presslufthammer. Es
gibt zwar auch Schneekanonen, die mit verminderter Turbinendrehzahl
und dann entsprechend leiser laufen. Doch sie liefern
auch weniger Schnee.
Wussten Sie schon?
Ende der 1940er Jahre untersuchten kanadische Forscher
die Auswirkungen von Reif auf Düsentriebwerke. Dazu sprühten
sie bei tiefen Temperaturen Wasser in einen Windkanal.
Sie erzeugten dabei aber Schnee. Die Wissenschaftler registrierten
ihn nur als negative Begleiterscheinung ihres
Versuchsaufbaus. Erst 1950 erfand Wayne Pierce von der US-Firma
Tay Manufacturing in Milford, Connecticut, eine Druckluftschneekanone,
der Amerikaner Alden Hanson acht Jahre
später die Propellerschneekanone.
Zusätzliche Kristallisationskeime im Wasser ermöglichen
die Beschneiung bei Temperaturen über minus drei Grad. Als
besonders effektiv hat sich ein verarbeitetes Bakterium mit
dem Namen Snowmax erwiesen; bei sehr trockener Luft arbeiten
Schneekanonen dann sogar schon bei 0 Grad effizient.
Dabei handelt es sich um das natürlich vorkommende Pseudomonas
syringae, das in Tanks gezüchtet, gefriergetrocknet
und durch Sterilisation abgetötet wird.
Durch den Einsatz derartiger Stoffe benötigen die Schneekanonen zwar auch weniger Energie, in vielen Ländern wie Deutschland und Österreich ist ihr Einsatz aber verboten, weil die Langzeitfolgen für die Natur nicht sicher abgeschätzt werden können.
Soll der Schnee eher nass oder trocken sein? Pulverschnee
ist ideal zum Skifahren, da er nicht am Ski haften bleibt. Als
stabile Unterlage einer Piste braucht man aber nassen und
grobkörnigen Schnee, weil er nicht so leicht schmilzt oder
verschoben wird. Schneekanonen können beide Arten erzeugen,
indem das Verhältnis von Wasser- und Luftmenge sowie
die Tropfengröße entsprechend eingestellt werden.
Eine große Schneekanone bedeckt bei minus 12 Grad Celsius
und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 Prozent in 12 Stunden einen Hektar Piste mit einer 25 Zentimeter hohen
Schneeschicht. Dabei verbraucht sie über eine Million Liter
Wasser und je nach System, Standort und Wasserbeschaffung
8 bis 10 Megawattstunden Energie, also ungefähr so
viel wie zwei 4-Personen-Haushalte im Jahr. Die Investitionskosten
pro Hektar belaufen sich auf etwa 140 000 Euro.
Auf Grund der globalen Erwärmung gelten schon heute nur noch 85 Prozent der Schweizer Skigebiete als schneesicher, Tendenz fallend. Damit die so wichtigen Wintertouristen nicht ausbleiben, greifen die Betreiber von Liftanlagen Frau Holle energisch unter die Arme und investieren in Schneekanonen. Mittlerweile sind 90 Prozent aller Skigroßräume der Alpen damit ausgerüstet.
In der Natur entsteht die weiße Pracht in Wolken bei Temperaturen von minus zehn Grad und weniger. Dann gefrieren feine Tröpfchen an winzigen Schwebeteilchen, so genannten Kristallisationskeimen, und bilden Eiskristalle, die nicht einmal ein zehntel Millimeter groß sind. Sie verbinden sich und schweben schließlich als Schneeflocken zur Erde.
Die älteste Spielart solcher Schneemacher führt Wasser und Druckluft meist über frostsichere Leitungen unter der Erde zur Kanone. Den Gasdruck von fünf bis zehn Bar erzeugt eine zentrale Kompressorstation, die mehrere Geräte versorgen kann. Inzwischen wurden diese Anlagen weit gehend von den effi zienter arbeitenden Propellerkanonen abgelöst.
Dort zerstäuben in einem Ring angeordnete Düsen das Wasser und eine Turbine bläst die Tröpfchen in die Luft. Das Prinzip der alten Druckluftkanonen hat sich in den "Nukleatordüsen" bewährt, die die erforderlichen Kristallisationskeime beisteuern: Während von einem Kompressor verdichtete Luft hinter einer solchen Düse rasch expandiert, entzieht sie den Wassertröpfchen Wärme und es bilden sich Eispartikel.
Wussten Sie schon?
Durch den Einsatz derartiger Stoffe benötigen die Schneekanonen zwar auch weniger Energie, in vielen Ländern wie Deutschland und Österreich ist ihr Einsatz aber verboten, weil die Langzeitfolgen für die Natur nicht sicher abgeschätzt werden können.
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