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LEAD Innovation Blog

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Datum: 17-Jan-2019

Die Wahrheit hinter Schneekanonen

 

Um konkurrenzfähig zu bleiben, sind mehr als 70 Prozent der österreichischen Skipisten mittlerweile mit Beschneiungsanlagen ausgestattet. War Kunstschnee ursprünglich als Ergänzung zum Naturschnee gedacht, so ist es heute eher umgekehrt. Warum der Einsatz von Schneekanonen umstritten ist und welche Alternativen es gibt, erfahren Sie in diesem Beitrag.

 

Die Funktionsweise von Schneekanonen und Schneelanzen

Für die Erzeugung von Kunstschnee benötigt man über mehrere Tage hinweg Lufttemperaturen unter null Grad Celsius sowie möglichst trockene Luft und möglichst kaltes Wasser. Die zwei wesentlichen Methoden zur Schnee-Erzeugung auf traditionellen Skipisten sind derzeit die Propeller-Schneekanone sowie die Schneelanze:

  • Schneekanonenerzeugen mit einem Propeller einen Luftstrom, in den mit Druckluft fein zerstäubtes Wasser gespritzt wird. Bei einer Temperatur unter null Grad wird dieses Wasser mit Luft vermischt und die Propeller verteilen die gefrorenen Tröpfchen über die Piste. Die Maschine ist mobil, aber auch sehr laut.
  • Schneelanzensind im Vergleich dazu fest an der Piste installiert. Wasser und zusammengepresste Luft werden mit einem stromintensiven Kompressor von oben ausgeblasen, die Luft dehnt sich aus, kühlt ab und die Wassertropfen werden zu Schnee.

Wenn also der Schnee ausbleibt, müssen zumindest die Temperaturen winterlich sein. Denn im Gegensatz zur Schweiz, den USA, Kanada und weiteren Ländern sind sogenannte Snow Inducer in Deutschland und Österreich verboten. Dabei handelt es sich um Eiweißstoffe aus abgetöteten Bakterien, die dem Wasser-Luftgemisch beigemengt werden. Dadurch lässt sich Wasser schon bei etwa fünf Grad Celsius in eine schneeähnliche Substanz verwandeln.

 

Wie Kunstschnee der Natur schadet

Kunstschnee hilft dem Tourismus, schadet aber der Umwelt. Denn nicht nur der Ressourcenverbrauch ist hoch, vor allem die Böden in den Skigebieten leiden unter den dichten Kunstschneedecken.

1. Störung des Wasserhaushalts durch Bauarbeiten

Beschneiungsanlagen erfordern die Verlegung von Leitungen und Kabeln im Boden für die Wasser-, Druckluft und Stromzufuhr. Durch die Baumaßnahmen kann der Wasserabfluss und damit der Wasserhaushalt beeinträchtigt werden. Bei Starkregen werden Erosion und Auswaschungen begünstigt.

2. Hoher Strom- und Wasserverbrauch

Ein weiterer Kritikpunkt ist der Ressourcenaufwand für die Beschneiung, die Unmengen an Strom und Wasser verbraucht. Alleine für die Grundbeschneiung von etwa 30 cm Schneehöhe werden bis zu 1,5 Mio. Liter Wasser und 21.000 kWh Strom pro Hektar verbraucht. Im Vergleich dazu benötigt ein Zwei-Personen-Haushalt durchschnittlich 3.000 kWh Strom und durchschnittlich 70 m³ Wasser im Jahr.

3. Austrocknung von natürlichen Feuchtgebieten

Das Wasser für Schneekanonen stammt aus natürlichen Flüssen, Bächen und Seen und fehlt dann zur Versorgung der natürlichen Feuchtgebiete. Ebenfalls problematisch ist, dass bei der Beschneiung selbst rund dreißig Prozent des Wassers verdunsten. Nur ein Teil fällt als Schnee auf die Pisten. Die künstliche Beschneiung droht daher die Alpen auszutrocknen.

4. Veränderung der Vegetation

Kunstschnee, der aus Speicherteichen und Seen erzeugt wird, hat einen höheren Gehalt an Nährstoffen als natürlicher Schnee und wirkt wie ein Dünger. Als Folge werden angestammte Arten von neuen Pflanzenarten verdrängt. Darüber hinaus haben einzelne Arten nicht mehr genug Zeit zur Reproduktion, da aufgrund der zusätzlich aufgetragenen Kunstschneemenge die Schneedecke oftmals länger liegen bleibt.

5. Sauerstoffmangel im Boden durch Versiegelung

Eine natürliche Schneedecke wirkt wärmeisolierend und hilft, den Boden vor tiefem Frost zu schützen. Je dichter jedoch der Schnee ist, desto weniger Luft ist darin enthalten, und desto geringer ist diese Wärmeisolationsfähigkeit. Da Kunstschnee sehr dicht ist, friert der Boden sehr tief, erstickt zahlreiche Pflanzenarten und hinterlässt eine verfaulte Vegetation. Das wirkt sich auch auf die Durchwurzelung des Bodens aus und fördert die Erosion.

6. Verminderung der Tierarten 

Die lebensfeindlichen Bedingungen der künstlichen Schneedecke führen zum Aussterben von Bodenlebewesen wie Laufkäfern und Spinnentieren. Zusätzlich stört auch die nächtliche Beleuchtung und der Lärm der Gebläse die Tierwelt. Insbesondere Vögel wandern ab, wenn ihre Reviere künstlich beschneit werden.

 

 

Nachhaltige Konzepte zur Schonung der Natur

Zahlreiche Ansätze werden derzeit verfolgt, um Ressourcen und Umwelt bei der Erzeugung von Kunstschnee zu schonen. Einige vielversprechende Alternativen stellen wir Ihnen nachfolgend vor.

 

Künstliche Wolke - Der Kunstschnee der Zukunft

Bisher schaffte es nur die Natur, Schneekristalle zu erzeugen. Denn in traditionellen Verfahren zur Kunstschnee-Erzeugung entstehen keine Schneekristalle, sondern gefrorene Wassertropfen. Beim Skifahren fühlt er sich an, als würden die Skier über Styropor kratzen. Außerdem entstehen auf Kunstschnee oft großflächige Eisplatten.

Eine Erfindung, die 2016 mit dem Staatspreis „Patent des Jahres“ gekürt wurde, ermöglicht nun durch ein weltweit einzigartiges Verfahren naturidenten Pulverschnee zu erzeugen. Das neue Verfahren verbraucht wesentlich weniger Wasser und Energie als herkömmliche Schneekanonen, ist aber auch auf kalte Temperaturen angewiesen.

Das innovative Verfahren basiert auf der Simulation der physikalischen Parameter einer Wolke. Dafür ist lediglich ein geringer Aufwand an Wasser und Strom erforderlich. Somit löst die Innovation gleich zwei Probleme im Wintersport: Schneequalität und Umwelteffekt.

neuschnee arene wolke

© Die künstliche Wolke der Neuschnee Arena im Gletschertal Lüsens (Tirol)

Die Wolkenhülle, d.h. die Konstruktion, in der die Schneeerzeugung erfolgt, wurde von Architekt Walter Klasz an der Architektur Fakultät der Universität Innsbruck entwickelt. Die Konstruktion in Form eines sphärischen Tetraeders stabilisiert sich simultan während des Aufbauprozesses vor Ort. Die Wolkenhülle ruht dabei gut fixiert auf nur drei lokalen Findlingen und hat so den Anschein, visuell über der Oberfläche zu schweben.

Im Winter 2017/18 ging die künstliche Wolke auf 1600 Meter Seehöhe in Lüsens im Rahmen des Pilotprojekts „Neuschnee Arena“ an den Start. Der Markteintritt soll im Winter 2019/20 erfolgen. 

 

Projekt PROSNOW – Big Data zur Entscheidungsfindung

Derzeit werden die benötigten Wassermengen für die Erzeugung von Kunstschnee meist vor Beginn der Schneesaison basierend auf allgemeinen Informationen abgeschätzt. Die verfügbaren Daten für die Rückschau beschränken sich dabei auf 10 bis 20 Jahre. Diese mangelhafte Datenverfügbarkeit kann negative wirtschaftliche und ökologische Konsequenzen nach sich ziehen, ganz zu schweigen von der Schneequalität auf den Pisten: Der Föhn lässt die Schneevorräte wegschmelzen, Wind verbläst den Schnee während der Produktion, Präparierungsfrequenz sind inadäquat, und häufig wird mehr produziert als tatsächlich gebraucht wird. Schätzungen gehen von rund 30 Prozent Verlust aus – auch finanziell.

Die Optimierung des Schnee-Managements stellt somit eine die größten Herausforderungen für Skigebiete dar. Hier setzt das 2017 gestartete europäische Projekt PROSNOW an:

Am WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung (SLF) in Davos arbeiten derzeit Schweizer Forscher an einem Webportal, das ab 2020 eine datengestützte Optimierung des Schneemanagements ermöglicht. Die Verknüpfung von Wetterdaten, Wetterprognosen, Klimadaten und den in Skigebieten erfassten Schneedaten wie Naturschnee- und technische Schneemengen soll künftig die Schneesicherheit erheblich kostengünstiger und Ressourcen sparender ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind Open Source und können nach Abschluss des Projektes im Jahr 2020 frei genutzt werden.

Mithilfe von Schneedecken-Simulationsprogrammen werden Wintersportgebiete künftig drei bis vier Wochen im Vorhinein wissen, welches Wetter sie erwartet. Weiters werden sich neben der Entwicklung der Schneedecke auch Daten zu den Wasserreserven vorhersagen lassen. Diese Informationen können Skigebiete dann bei der Schneeproduktion berücksichtigen und nur so viel produzieren, wie sie tatsächlich brauchen.

 

Snowfarming gewinnt an Bedeutung

Die Technik der Schneekonservierung wird in Skandinavien bereits seit Ende der 1990er-Jahre praktiziert. Seit einigen Jahren kommt sie zunehmend auch im Alpenraum zum Einsatz – insbesondere, wenn eine technische Beschneiung aufgrund von Plusgraden nicht möglich ist.

Im Frühjahr wird bei dieser Methode der übrig gebliebene Schnee zu trapezförmigen Schneedepots zusammengeschoben, mit Isolierplatten, Hackschnitzeln oder Sägespänen zugedeckt und über den Sommer auf den Hängen gelagert. Auf diese Weise kommen bis zu 80 Prozent der Ausgangsmenge über den Sommer. Sobald die Ski-Saison beginnt, werden die Schneemassen mit schwerem Gerät auf den grünen Wiesen zu sogenannten Schneezungen verteilt.

Laut Josef Burger, Vorstand der Bergbahn AG Kitz­bühel, spare man mit Snowfarming nicht nur Ressourcen, sondern auch hohe Kosten: „Einen Kubikmeter Schnee zu produzieren, kostet uns rund drei Euro. In einem Schneedepot können wir abzüglich der Abschmelzungsverluste 28.000 Kubikmeter, also rund 48.000 Euro lagern.“

Eine Umfrage des SLF im deutschsprachigen Alpenraum und in Skandinavien verdeutlicht das wachsende Interesse am Snowfarming: Rund die Hälfte der Befragten schätzt ihre Schnee-Übersommerung als profitabel ein. Konsequenterweise führen zwei Drittel das Snowfarming daher auch weiter. Lediglich 5 Prozent gaben an, die Schneelagerung zu beenden, 27 Prozent planen hingegen sogar eine Erweiterung.

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© SLF Umfrage: Zunahme der Snowfarming-Aktivität unter den befragten Gemeinden und Bergbahnen.

 

Neue Generation von Schneelanzen

Hohes Energiesparpotenzial bieten neue Lanzen, die weniger bis gar keinen Strom verbrauchen. Die Nivis-Schneelanze Ecostick verbraucht beispielsweise 90 Prozent weniger Strom als herkömmliche Lanzen, also in etwa so viel wie eine Geschirrspülmaschine. Die Lanze benötigt weder einen Luftkompressor noch eine zentrale Druckluftversorgung. Stattdessen saugen Injektordüsen über den Wasserdruck Luft von außen an. Dadurch entsteht in der Kammer der Lanze ein Wasser-Luft-Gemisch, das über kleine Düsen nach außen gedrückt und zu Schnee wird.

Gar keinen Strom mehr verbraucht die Nullenergie-Schneelanze, die vom Institut für Thermo- und Fluid- Engineering der Fachhochschule Nordwestschweiz in Zusammenarbeit mit der Firma Bächler Top Track AG entwickelt wurde. Die benötigte Energie zur Herstellung von Kunstschnee wird vollständig aus der Umgebung bezogen. Die NESSy ZeroE schneit auch im Grenztemperaturbereich bei -2 bis -3 Grad Celsius vollkommen ohne Zusatzenergie. Die zum Erzeugen der Schneekristalle nötige Druckluft wird aus dem Wasserdruck in einem patentierten Verfahren erzeugt.

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© Konzept Schneelanze NESSy ZeroE, WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF

 

Fazit: Innovative Konzepte für Schneekanonen

Ohne Kunstschnee sind viele Skigebiete heute nicht mehr schneesicher. Dass der Beschneiungsaufwand zunimmt und nicht unbedingt immer nachhaltig ist, wissen auch die Betreiber der Skigebiete. Die Bedeutung des Wintersports für die österreichische Wirtschaft mit 100.000 Jobs und einem jährlichen Umsatz von acht Milliarden Euro kann jedoch nicht verleugnet werden. In Zukunft werden daher findige Köpfe gefragt sein, die weitere innovative Lösungen für die aufgezeigten Problematiken entwickeln.

Innovations-Check

Tanja ESCHBERGER

Born in Lower Austria. At LEAD Innovation she works as Head of Innovation and focuses on agile innovation management via SCRUM.

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