Schneekanone

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Mit Schneekanonen, Beschneier oder Schneeerzeuger wird mit Hilfe von zugeliefertem Wasser mittels eines Luftstroms Schnee technisch erzeugt.
Der Begriff Schneeerzeuger wird im technischen Sprachgebrauch oft für eine Schneekanone verwendet, auch wenn Schneilanze (oder Schneelanze) genauso diesem Begriff zugeordnet ist.
Die Beschneiungsanlage ist die Gesamtheit der Komponenten einer technischen Beschneiungseinrichtung zur maschinellen Erzeugung von Schnee.
Komponenten einer Beschneiungsanlage sind Wasserspeicher, Pumpen, Kompressoren, Wasser-/Luft-/Stromzuleitungen und Schneeerzeuger.
Sie werden in Wintersport-Gebieten eingesetzt, wenn durch zu geringen Schneefall oder durch Tauwetter die Schneehöhe zur Ausübung von Wintersportarten, wie beispielsweise Skifahren und Snowboarden, nicht ausreicht.
Damit soll die Schneesicherheit und damit die Wirtschaftlichkeit des Betriebs von Skigebieten angesichts der klimatischen Veränderungen erhöht werden.
Der umgangssprachliche Begriff "Kunstschnee" wurde in der Branche inzwischen durch den Begriff "technischer Schnee" ersetzt.
Dieser Begriff entstand aus der Überlegung heraus, dass auch der technisch erzeugte Schnee nichts Künstliches enthält, sondern vielmehr mit technischen Hilfsmitteln hergestellt wurde.
Als Kunstschnee wird Schnee aus Plastik und Styropor bezeichnet.
In Österreich wurde ein bundesweit einheitlicher Leitfaden für das wasserrechtliche Behördenverfahren von Beschneiungsanlagen herausgegeben.
== Technische Verfahren
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:
== Eigenschaften von technisch erzeugtem Schnee
Die Eigenschaften von Schnee hängen maßgeblich von der Form der Schneekristalle, der Temperatur sowie vom Flüssigwassergehalt ab.
Die Form der Kristalle wird durch die meteorologischen Umweltbedingungen bei der Kristallisation bestimmt, sowohl bei natürlichem als auch bei technischem Schnee.
Zu den Umweltbedingungen zählen vor allem die Temperatur und Luftfeuchtigkeit, aber auch der Luftdruck.
Technischer Schnee unterscheidet sich in seiner Struktur (30-350 Mikrometer, Kugelform) ganz wesentlich von Neuschnee (50-100 Mikrometer, hexagonale Formen), je nach äußeren Bedingungen beträgt die Dichte von künstlich erzeugtem Schnee 300-500 kg/ m^3 (Naturschnee:
10-80 kg/m^3).
Diese Unterschiede wirken sich auf die Albedo (Maß für das Rückstrahlvermögen) und die Wärmeleitfähigkeit der Schneedecke wesentlich aus.
Zusätzlich zur kugelförmigen Gestalt können direkt nach dem Beschneien in den Eiskügelchen Flüssigwassereinschlüsse beobachtet werden.
Die Unterschiede der beiden Eisformen sind in den folgenden Parametern zu suchen:
Technischer Schnee unterscheidet sich von Naturschnee durch:
In der Praxis sind folgende Eigenschaften typisch:
== Energie- und Wasserverbrauch
Ressourcenbilanz am Beispiel einer Propellerkanone mit 24 kW:(1)
Das heißt, dass der Wirkungsgrad einer Beschneiungsanlage mit sinkender Temperatur linear steigt (Berechnung ohne Pumpenergie).(2)
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 Pumpenergie:(2)
Kenndaten:
Im Sommer 2008 wurde im österreichischen Rauris eine Beschneiungsanlage in Betrieb genommen, die zusätzlich mit einem kleinen Wasserkraftwerk bestückt ist.
Am oberen Ende der Steigleitung befindet sich ein Teich, aus dem sowohl die Beschneiungsanlage als auch das Kleinkraftwerk gespeist werden.
Der Teich wird von einem Wildbach gespeist.
Wenn - wie im Sommer - keine Beschneiung stattfindet, wird das Kleinkraftwerk genutzt, um Elektrizität ins Netz einzuspeisen.
Der Betreiber hofft, im Jahresmittel auf diese Weise nur so viel Elektrizität für die Beschneiung zu verbrauchen, wie selbst produziert wird.
== Feuchtkugeltemperatur
Für die Beschneiung spielt nicht nur die Lufttemperatur eine Rolle, sondern auch die relative Luftfeuchtigkeit.
Experten sprechen von der sog. Feuchtkugeltemperatur.
Sie setzt sich aus dem Verhältnis von Lufttemperatur und relativer Luftfeuchtigkeit zusammen und liegt stets unter der Außentemperatur.
Je feuchter die Luft ist, desto weniger Feuchtigkeit kann sie noch aufnehmen.
Das bedeutet, bei einer höheren Luftfeuchtigkeit sind tiefere Temperaturen (genannt Trockenkugeltemperatur) nötig, damit Wassertröpfchen zu Schneekristallen ausfrieren können.
Beispiele:
Für die Beschneiung ist eine Feuchtkugeltemperatur von -2,5 nötig.
Bei einer geringen Luftfeuchtigkeit funktioniert die Beschneiung also schon bei leichten Plusgraden, bei hoher Luftfeuchtigkeit sind dafür Minusgrade nötig.
Bei Temperaturen um den Gefrierpunkt spricht man von Rand- oder Grenztemperaturen.
== Chemische Hilfsmittel
Sogenannte Snow-Inducer sind Proteine, die dem Wasser von Beschneiungsanlagen zugesetzt werden, um die Nukleationstemperatur zu erhöhen.
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, Chile und Australien zugelassen.
In Deutschland und Österreich wird der Einsatz sehr kontrovers diskutiert.
2002 wurde eine Umweltverträglichkeitsprüfung 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.
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.
Bei einer Befragung der Schweizer Seilbahnunternehmen im Jahr 2007 gaben rund 14 Prozent der Gebiete, die künstlichen Schnee herstellen, an, dass sie Zusätze wie Snomax verwenden.
Im August 2018 erlaubte das Tiroler Landesverwaltungsgericht einen Feldversuch in Seefeld mit abgetöteten Bakterien als Zusatz.
Politiker verschiedener Parteien und das Gros der Seilbahnbetreiber wollen hingegen bei reinem Wasser bleiben.
== Erfindung
Das Grundprinzip wurde Ende der 1940er Jahre durch Zufall in Kanada entdeckt, als ein Forscherteam unter der Leitung des Kanadiers Raymond T. Ringer Wasser in einem Windkanal bei tiefen Temperaturen sprühte, um die Vereisung von Düsentriebwerken zu untersuchen - und dadurch unerwünschter Schnee entstand.
Die erste Druckluftschneekanone wurde 1950 von Art Hunt, Dave Richey und Wayne Pierce vom amerikanischen Ski-Hersteller Tey Manufacturing als Reaktion auf einen Winter ohne Schnee erfunden und 1954 zum Patent vergeben - das jedoch später aufgrund der früheren Forschungsarbeiten für nichtig erklärt wurde.
1958 meldete der Amerikaner Alden Hanson die erste Propellerschneekanone zum Patent an, das 1961 erteilt wurde.
Die Erfindung einer kompletten Beschneiungsanlage mit einem Lanzensystem (Oktober 1970) geht auf Herman K. Dupre zurück, aus diesem Grund bezeichnet man derartige Anlagen meist als HKD-Anlage.
(US-Patent 3,706,414)
Die erste europäische Niederdruck-Schneekanone konstruierte 1968 Fritz Jakob von der Firma Linde.
Die größten Hersteller weltweit sind TechnoAlpin und DemacLenko.
== Kritik
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 Einsatz an Wasser und Energie und der damit verbundene langfristige Schaden für die Umwelt, selbst wenn entsprechende Wasserspeicher angelegt werden.
Die etwa 19.000 Schneekanonen in Österreich (Stand Februar 2013) nutzen pro Jahr und pro Hektar etwa sechs Millionen Liter Wasser und insgesamt 260.000 MWh Strom.
Somit nutzen die Schneekanonen Europas so viel Energie wie eine Stadt von 150.000 Einwohnern und so viel Wasser wie eine Großstadt wie Hamburg.
Dieses Wasser fehlt während der Wintermonate in den Gewässern:
Forscher haben festgestellt, dass seit Einführung der Schneekanonen bis zu 70 Prozent weniger Wasser in Bächen und Flüssen der französischen Alpen fließt.
Allerdings wird besonders in den Alpen ein Großteil des Stroms durch erneuerbare Energien erzeugt, bspw. 72 % in Österreich.
Auch kurzfristige Umweltschäden sind dann zu beobachten, wenn für Beschneiungsanlagen eigene Speicherteiche in vorher unberührten Gebirgsgegenden errichtet und einmalige Ökosysteme zerstört werden, um dem Menschen das Skifahren zu ermöglichen.
== Recht
=== Österreich
Der Leitfaden für das wasserrechtliche Behördenverfahren von Beschneiungsanlagen soll eine bundesweit einheitliche Orientierung für Behörden, Sachverständige, Planer und Betreiber für das wasserrechtliche Behördenverfahren von Beschneiungsanlagen geben, ohne der Einzelfallprüfung vorzugreifen.
Dabei soll Planungssicherheit bei Neubewilligungen und bevorstehenden Wiederverleihungen hergestellt werden.
Die Unterlagen wurden unter der Leitung von Thomas Eistert, Land Salzburg - Abteilung Wasser, in Zusammenarbeit mit allen betroffenen Bundesländern, dem Lebensministerium (Oberste Wasserrechtsbehörde, Staubeckenkommission, Wildbach- und Lawinenverbauung) und mit Unterstützung durch externe Experten ausgearbeitet.
Der Fachverband der Seilbahnen und die Kammer der Architekten und Ingenieurkonsulenten wurden als Interessensvertreter eingebunden.
=== Bayern
Errichtung und Betrieb von Beschneiungsanlagen sind nach Art.
35 des Bayerischen Wassergesetzes genehmigungspflichtig.
== Snowfarming
Wird Schnee in einem Winter für die nächste Wintersaison vorfabriziert, wird das Snowfarming (engl. "Anbau von Schnee") genannt.
Man nutzt dabei möglichst kalte Tage des Winters, um Schnee zu erzeugen, lagert diesen oben isoliert abgedeckt ein, um ihn über den Sommer zu bewahren und im Spätherbst zu ernten.
In Ramsau am Dachstein wurde 2013 diese in der Schweiz schon länger verwendete Methode erstmals angewandt:
Im kalten Januar wurden 5000 m^3 Schnee etwa 10 m hoch angehäuft, rund 1 m dick mit Hackschnitzel, Vlies und Folie abgedeckt und in den ersten Novembertagen aus der den Sommer überdauernden Menge von dann 4000 m^3 eine Langlaufloipe auf der grünen Wiese geschaffen, einige Wochen bevor die Nachttemperaturen die Erzeugung von Neuschnee erlaubt hätten.
Eigentlich geht die Lagerung von Schnee und Eis - zur Kühlung von Bier und Fleisch - in Eiskellern zurück ins 18. Jahrhundert.
Das Wort Eiskasten bzw. Eisschrank, das bis etwa 1900/1920 Geborene auch noch für den modernen Haushaltskühlschrank mit Kältemaschine verwendeten, geht zurück auf die Zeit, als noch der Eismann das Eis in die Straßen brachte, das zerhackt ins Eisfach aus verlötetem Zinkblech gefüllt wurde und so das Abteil darunter kühlte.

Klexikon (einfache Sprache):
Eine Schneekanone ist eine Maschine, mit der man Schnee herstellen kann.
Man nennt diesen Schnee Kunstschnee oder technischen Schnee.
Dieser Schnee fällt also nicht wie natürlicher Schnee vom Himmel, sondern er wird von Menschen mit einer Maschine hergestellt.
Man nennt dies auch künstliches oder technisches Beschneien.
Es gibt verschiedene Arten von Schneekanonen.
Einige sehen einer normalen Kanone ähnlich.
Daher kommt auch der Name Schneekanone.
Mit einem Propeller wird der Kunstschnee von diesen Maschinen in die Luft geschleudert, bevor er zu Boden fällt.
Schneilanzen hingegen sehen ein bisschen aus wie Straßenlaternen.
Nur dass oben keine Laterne ist, sondern klitzekleine Öffnungen, aus denen der Kunstschnee kommt und zu Boden rieselt.
Diese Öffnungen nennt man auch Düsen.
Es gibt sie bei allen Arten von Schneekanonen.
Der technische Schnee besteht genau wie der natürliche Schnee aus Wasser.
Schaut man sich den Schnee mit einer Lupe an, erkennt man aber den Unterschied.
Natürlicher Schnee besteht aus winzigen sechseckigen Schneekristallen.
Künstlicher Schnee besteht hingegen aus ganz kleinen und groben Körnern.
Um Kunstschnee herzustellen, braucht man zunächst Wasser.
Durch Rohre und Schläuche fließt das möglichst kühle Wasser zur Kanone.
In der Kanone wird das Wasser dann mit Luft vermischt.
Wasser und Luft werden dabei sehr stark unter Druck gesetzt und zusammengepresst.
Durch sehr feine Düsen wird das Wasser dann ähnlich wie bei einem Hochdruckreiniger herausgepresst.
Dabei dehnt es sich blitzschnell aus und kühlt sich stark ab.
So gefriert es zu Kunstschnee.
Damit das aber überhaupt funktioniert, muss die Lufttemperatur bei den meisten Modellen unter null Grad Celsius sein.
Nur so kann das Wasser nämlich frieren.
Je kälter und trockener die Luft dabei ist, umso besser funktioniert das Beschneien.
Schneekanonen werden vor allem im Wintersport eingesetzt.
Nicht immer fällt genug natürlicher Schnee zum richtigen Zeitpunkt.
Mit der Hilfe von Schneekanonen kann man fast sichergehen, dass genug Schnee auf den Pisten liegt, wenn man ihn braucht.
Viele Skigebiete beschneien ihre Pisten am Anfang des Winters selbst dann, wenn bereits viel Naturschnee liegt.
Der Kunstschnee lässt sich nämlich viel fester zusammenpressen und so wird die Piste härter und schmilzt langsamer.
Auch kann man Reserven anlegen.
Dank Schneekanonen kann man sogar in einigen Hallen Skifahren.
In einer Skihalle ist es immer schön kalt und so kann man dort das ganze Jahr über auf Kunstschnee Wintersport treiben.
Mittlerweile gibt es alleine in den Alpen tausende von Schneekanonen.
Diese verbrauchen eine ganze Menge an elektrischem Strom und Wasser.
Das Wasser wird oft aus Bächen entnommen.
Teilweise werden auch künstliche Teiche hoch oben in den Bergen angelegt.
In diesen sogenannten Speicherteichen wird das ganze Jahr über Regenwasser gesammelt.
So kann man es zur Beschneiung nutzen.
Auch müssen Gräben gebaggert werden, um die Wasserleitungen zu verlegen.
Schneekanonen laufen vor allem nachts, wenn keine Touristen am Berg unterwegs sind.
Durch ihren Lärm kann die Nachtruhe einiger Tiere gestört werden.
Schneekanonen bringen also auch etliche Nachteile mit sich, vor allem für die Umwelt.
Für den Tourismus und den Wintersport sind sie aber eine große Hilfe.
Durch den Klimawandel wird es wahrscheinlich in den meisten Gebirgen weniger Schnee geben.
Viele glauben, dass Schneekanonen dann besonders wichtig sein werden.
Doch auch sie können nur dann Schnee erzeugen, wenn es kalt genug dazu ist.