Wie Schneeerzeuger funktionieren - Foshan Luftbefeuchter Co., Ltd

Anfang bis Mitte des 20. Jahrhunderts erfreute sich der Skisport rasant wachsender Beliebtheit. Als immer mehr Menschen den Sport entdeckten und ihn zu einer jährlichen Tradition machten, wurden Skipisten zu äußerst profitablen Unternehmen. Doch Resortbesitzer hatten ein großes Problem: In ihrem Beruf hing der Erfolg vollständig vom Wetter ab. Wenn es nicht oder nicht genug schneite, mussten sie alles schließen, bis das Wetter mitspielte. In vielen Teilen der Welt war die Skisaison auf ein oder zwei Monate begrenzt.

Die Lösung bestand natürlich darin, einen Weg zu finden, Schnee zu erzeugen, wenn man ihn braucht, für den Fall, dass die Natur nicht dazu in der Lage ist. Das Ergebnis war eine Erfindung namens Schneekanone. Dieses Gerät erwies sich auch bei reichlich natürlichem Schnee als nützlich, da es den Resortbesitzern eine bessere Kontrolle über die Konsistenz der obersten Schneeschicht ermöglichte und es ihnen ermöglichte, bessere Skibedingungen zu schaffen. Heutzutage gehören Beschneiungsanlagen in den allermeisten Skigebieten weltweit zur Standardausrüstung. Sie haben es vielen Resorts ermöglicht, vier Monate oder länger im Jahr geöffnet zu bleiben, und es gibt sogar einige Indoor-Pisten, die das ganze Jahr über geöffnet bleiben.

In diesem Artikel schauen wir uns diese Schneeerzeuger an, um zu sehen, wie sie funktionieren, was sie können und wie Betreiber sie einsetzen, um ideale Skibedingungen zu schaffen. Wenn Sie also das nächste Mal Skifahren gehen, wissen Sie genau, woher der perfekte Schnee kommt!

Eine verbreitete Meinung ist, dass maschinell hergestellter Schnee künstlich sei. Das ist nicht wirklich der Fall – es ist tatsächlich dasselbe Zeug, das vom Himmel fällt, es wird nur von einer Maschine und nicht von den Wetterbedingungen erzeugt. Die Maschine funktioniert ganz anders als ein Wettersystem, erreicht aber genau das Gleiche. Um zu verstehen, wie Maschinen Schnee erzeugen, ist es eine gute Idee, sich zunächst die natürliche Entstehung von Schnee anzusehen.

Schnee entsteht durch Wasserdampf in der Atmosphäre. Wolken entstehen, wenn der Wasserdampf (Wasser in Gasform) in der Atmosphäre so weit abkühlt, dass er kondensiert – also von einem Gas in eine Flüssigkeit oder einen Feststoff übergeht. Die Tröpfchen einer Wolke sind so leicht, dass die Luft in der Atmosphäre sie in der Luft hält. Werden die Tröpfchen zu schwer, fallen sie in Form von Niederschlag. Wenn es kalt genug ist, kondensiert dieser Wasserdampf nicht als flüssige Wassertröpfchen, sondern als winzige Eiskristalle. In den meisten Teilen der Welt beginnt der Regen im Allgemeinen als Schnee, schmilzt jedoch, wenn er durch die Atmosphäre fällt (in Wolkenhöhe ist es selbst im Sommer sehr kalt).

Seltsamerweise gefriert Wasser bei „Gefriertemperatur“ – 32 Grad Fahrenheit/0 Grad Celsius – nicht automatisch. Sie müssen reines Wasser auf eine viel niedrigere Temperatur abkühlen (bis zu minus 40 °F/minus 40 °C), damit es genügend Wärmeenergie verliert, um seine Form zu ändern. Normalerweise gefriert Wasser in einer Wolke jedoch aufgrund der Arbeit von Nukleatoren, winzigen Stückchen natürlich vorkommenden Materials, die die Koaleszenz von Wassermolekülen unterstützen, bei etwa 32 F/0 C. Die Nukleatoren ziehen Wassermoleküle an, wodurch deren Energie so weit reduziert wird, dass sie Eiskristalle bilden. Die Keimbildner in Schneekristallen sind lediglich Schmutzpartikel, Bakterien und anderes Material, das in der Atmosphäre herumschwimmt. Wasser kondensiert am Keimbildner, der zum Kern – dem Zentrum – des Schneekristalls wird.

Während sich der Schneekristall um die Wolke bewegt, kondensieren weitere Wasserpartikel darauf und gefrieren zu Kristallen. Die Ansammlung einzelner Kristalle bildet eine Schneeflocke. Wenn die Schneeflocke schwerer wird, fällt sie auf die Erde. Wenn es auf dem gesamten Weg kalt genug ist, ist die Flocke noch gefroren, wenn sie die Oberfläche erreicht.

Im letzten Abschnitt haben wir gesehen, dass sich Schnee bildet, wenn Wasserdampf bei ausreichend kalten Temperaturen kondensiert, oft in der Nähe eines Keimbildners, und zu einem Eiskristall wird. Die wichtigsten Dinge, die Sie zur Schneeherstellung benötigen, sind Wasser und kühle Temperaturen.

Es unterstützt den Prozess, wenn Sie einen Nukleator in die Wasserversorgung mischen. Das Wasser enthält bereits viele Stoffe, die als Keimbildner wirken können. Eine Erhöhung der Anzahl ist jedoch eine gute Idee, da dadurch sichergestellt wird, dass mehr Wassertröpfchen gefrieren, bevor sie den Boden erreichen. Einer der am häufigsten verwendeten Nukleatoren ist ein natürliches Protein namens Snomax, das sich besonders gut für die Anziehung von Wassermolekülen eignet.

Der traditionelle Schneeerzeugertyp erzeugt Wassertröpfchen durch die Kombination von gekühltem Wasser und Druckluft. Auf einer Skipiste werden Sie feststellen, dass diese Pistolen an zwei verschiedenen Schläuchen befestigt sind, die jeweils zu Luft- und Wasserhydrantenstationen führen. Die Hydranten sind an zwei verschiedene Leitungen angeschlossen, die unter der Schneedecke oder sogar unter der Erde verlaufen. Einer pumpt Wasser aus einem See, Teich oder Stausee und der andere pumpt Hochdruckluft aus einem Luftkompressor.

Die Druckluft erfüllt drei Hauptfunktionen:

Dieser letzte Schritt ist ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung von Druckluft. Beim Komprimieren von Luft werden die verschiedenen Luftpartikel fest zusammengedrückt, was bedeutet, dass sie sich nicht so stark bewegen. Beim Ablassen der Luft breiten sich die Partikel aus und können sich freier bewegen. Dies bedeutet, dass die Partikel mehr Energie verbrauchen, Wärme aus der Umgebung absorbieren und so die Luft um die Wassertröpfchen herum abkühlen.

Eine andere gängige Art von Schneemaschine ist die sogenannte Airless-Schneekanone. Airless-Schneekanonen verwenden einfache Düsen (ähnlich denen, die Sie auf Haushaltssprühflaschen finden), um das Wasser in einen feinen Nebel zu zerstäuben. Anschließend werden die Wassertröpfchen von einem leistungsstarken Ventilator in die Luft geblasen. Der Hauptvorteil dieser Konstruktion besteht darin, dass Sie die Schneekanone nicht an eine Druckluftversorgung anschließen müssen, sondern nur Wasser und eine Stromquelle bereitstellen müssen. Einige andere Schneeerzeugerkonstruktionen zerstäuben das Wasser tatsächlich nur mit Hochgeschwindigkeitsgebläsen.

Es braucht viel Energie, um Wasser von einer Flüssigkeit in einen Feststoff umzuwandeln. Sie müssen die Schmelzwärme des Wassers abführen, also die große Menge an Wärmeenergie, die erforderlich ist, um Eis bei 32 F (0 C) in flüssiges Wasser umzuwandeln. Wenn es kalt genug ist, reichen die natürlichen Bedingungen draußen aus, um das Wasser zu gefrieren; Liegt die Temperatur jedoch nur knapp unter dem Gefrierpunkt, benötigen Sie möglicherweise zusätzliche Komponenten, um den Prozess voranzutreiben. Einige Schneemaschinen verfügen über spezielle Kühleinheiten, um den Gefrierprozess zu beschleunigen, wenn die natürlichen Bedingungen dafür nicht kalt genug sind.

Um dem Wasser genügend Zeit zum Gefrieren zu geben, bevor es auf den Boden fällt, verwenden viele Resorts Schneekanonentürme. Dabei handelt es sich einfach um stabile Stangen, die die Schneekanone über den Hang heben. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Schneeerzeuger die Skifahrer weniger stören können. Und der Schnee fällt von oben, wie es natürlich wäre.

In den meisten Skigebieten sammeln Arbeiter einen großen Haufen maschinell erzeugten Schnees auf und verteilen ihn dann mit Pistengeräten entlang der Piste. Pistenraupen sind einfach Traktoren mit sehr breiten Raupen, die den Schnee verteilen und verdichten, um ihn glatt zu machen. Für Skigebiete ist die regelmäßige Pistenpräparierung ein wesentlicher Bestandteil der Beschneiung.

Wie wir gesehen haben, besteht die Hauptaufgabe von Beschneiungsmaschinen darin, die Aufgabe zu übernehmen, Wolken zu beschneien, die auf natürliche Weise in der Atmosphäre vorkommen. Diese Maschinen erzeugen jedoch nicht unter allen Bedingungen Schnee – Sie benötigen das richtige Bodenwetter, genauso wie Sie das richtige Bodenwetter benötigen, damit natürlicher Schnee auf die Erde gelangt und dort haftet. Um herauszufinden, wann Schnee gemacht werden muss, und um sicherzustellen, dass sie die richtige Schneeart bekommen, sind Skigebiete auf das Fachwissen erfahrener Schneemaschinenbetreiber angewiesen, die gemeinhin als Schneeerzeuger bezeichnet werden.

Wie stellen Schneeerzeuger fest, ob die Bedingungen stimmen? Es stellt sich heraus, dass sie viel mehr Informationen benötigen, als sie von einem gewöhnlichen Thermometer erhalten können. Standardthermometer messen die Trockenkugeltemperatur der Atmosphäre; Der wichtigste Faktor für die Schneebedingungen ist jedoch die Feuchtkugeltemperatur.

Die Feuchtkugeltemperatur ist eine Funktion der Trockenkugeltemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit, der Menge an Wasserdampf in der Luft. Flüssiges oder festes Wasser kühlt sich ab, indem es einen Teil des Wassers als Wasserdampf verdampft. Dadurch wird Wärme freigesetzt und so das Energieniveau im Wasser gesenkt. Wenn sich mehr Wasserdampf in der Atmosphäre befindet, kann Wasser oder Schnee nicht mehr so stark verdunsten, da die Luft bereits zu einem hohen Grad mit Wasser gesättigt ist. Folglich kühlt Wasser bei hoher Luftfeuchtigkeit langsamer ab, bei niedriger Luftfeuchtigkeit schneller.

Aus diesem Grund ist die Luftfeuchtigkeit ein sehr wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Schneebedingungen. Wenn die Luftfeuchtigkeit niedrig genug ist, kann es sogar dann schneien, wenn die Trockenkugeltemperatur mehrere Grad über dem Gefrierpunkt liegt. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit 100 Prozent beträgt, sind die Feuchtkugeltemperatur und die Trockenkugeltemperatur genau gleich. Aber selbst wenn beide Temperaturen unter dem Gefrierpunkt liegen, kann es zu Regen statt Schnee kommen, weil die Luftsättigung den Abkühlungsprozess so sehr verlangsamt.

Wenn die Temperatur um die 30 F (minus 1 C) beträgt, benötigen Sie für eine gute Beschneiung eine relativ niedrige relative Luftfeuchtigkeit (weniger als etwa 40 Prozent). Wenn die Temperatur weniger als -6,7 °C (20 °F) beträgt, können Sie auch bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100 Prozent problemlos Schnee erzeugen. Ideal für die Beschneiung sind Temperaturen im Teenageralter.

Wir haben also gesehen, dass die Grundidee von Schneekanonen ziemlich einfach ist. Allerdings kann die eigentliche Beschneiung etwas komplexer sein. Die Feuchtkugeltemperatur muss niedrig genug sein und Schneeerzeuger müssen den Wasser- und Luftgehalt sorgfältig ausgleichen, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.

Es gibt alle möglichen Arten von Schnee. Der Hauptunterschied zwischen den Schneearten besteht darin, wie viel Wasser eine bestimmte Schneemenge enthält. Schneeerzeuger sprechen oft von Trockenschnee und Nassschnee. Trockener Schnee hat einen relativ geringen Wasseranteil und ist daher sehr leicht und pudrig. Diese Schneeart eignet sich hervorragend zum Skifahren, da die Skier problemlos darüber gleiten, ohne im nassen Schneematsch stecken zu bleiben.

Aber auch auf Skipisten spielt nasser Schnee eine wichtige Rolle. Resortbesitzer nutzen diesen dichteren Schnee, um die Schneehöhe auf gut befahrenen Wegen zu erhöhen. Viele Skigebiete erhöhen die Schneehöhe auf diese Weise ein- oder zweimal im Jahr und bedecken die Wege dann den ganzen Winter über regelmäßig mit einer Schicht Trockenschnee. Naturschnee ist tendenziell trockener und puderiger als maschinell erzeugter Schnee, aber die meisten Skipisten sind eine Mischung aus beidem.

Die Dichte bzw. Nässe des Schnees hängt von der Außentemperatur und Luftfeuchtigkeit sowie von der Größe der von der Kanone abgefeuerten Wassertröpfchen ab. Schneeerzeuger müssen das Verhältnis von Wasser und Luft in ihren Schneeerzeugern anpassen, um die perfekte Schneekonsistenz für die Wetterbedingungen im Freien zu erzielen. Da Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf einer Skipiste von Punkt zu Punkt sehr unterschiedlich sind, müssen Beschneiungsanlagen jede Maschine entsprechend anpassen.

Dieser Prozess ist in letzter Zeit durch die Einführung neuer Technologien etwas einfacher geworden. Viele Skipisten steuern ihre Schneeerzeuger mittlerweile über ein zentrales Computersystem, das mit Wettermessstationen überall auf der Piste verbunden ist. Die Computer ermitteln anhand der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit an einem bestimmten Punkt die beste Schnee-Luft-Mischung. Natürlich gelingt mit diesen Systemen nicht immer die richtige Mischung, aber sie sind eine tolle Hilfe bei der Beschneiung.

Der am weitesten verbreitete Markt für Beschneiungsmaschinen ist die Skigebietsbranche. Aber Kunstschnee hat noch viele weitere Einsatzmöglichkeiten. Beispielsweise haben Beschneiungsmaschinen in vielen Filmproduktionen eine große Rolle gespielt. Filmproduzenten benötigen oft mehrere Monate, um Szenen zu drehen, die innerhalb weniger Tage stattfinden. Wenn der Film in einer verschneiten Umgebung spielt, müssen die Bühnenbildner für jeden Drehtag die richtige Menge Schnee beschaffen. Abhängig vom Wetter kann dies bedeuten, dass Naturschnee geschmolzen oder maschinell beschneit wird.

Kunstschnee wird auch zum Testen von Flugzeugausrüstung verwendet. Da sie so hoch in der Atmosphäre fliegen, müssen Flugzeuge sehr kalten und sehr schneereichen Bedingungen standhalten können. Mit Beschneiungsmaschinen können Flugzeugkonstrukteure testen, wie Flugzeugausrüstung auf diese Bedingungen reagiert.

Es gibt auch einen Verbrauchermarkt für kleine Beschneiungsmaschinen und künstliche Beschneiungsdienste. Manche Hausbesitzer geben Hunderte von Dollar aus, um ihren Garten und ihr Haus für die Weihnachtszeit mit einer attraktiven Schneedecke zu versehen oder einfach nur, um den Kindern eine besondere Freude zu bereiten. Wer einen verschneiten Garten wirklich liebt, kann in eine persönliche Beschneiungsmaschine investieren. Diese Modelle, die Hunderte bis Tausende von Dollar kosten, werden an einen Garagenluftkompressor oder eine Hochdruckwaschpumpe angeschlossen. Genau wie die Skipistenmaschinen verbrauchen diese Modelle viel Wasser und viel Strom; aber sie sind ziemlich einfach zu bedienen.

Um mehrere Skipisten maschinell zu beschneien, braucht man viel Wasser. Nach Angaben von SMI Snow Makers werden etwa 75.000 Gallonen (285.000 Liter) Wasser benötigt, um eine 6 Zoll (15 Zentimeter) dicke Schneedecke zu erzeugen, die eine Fläche von 200 x 200 Fuß (61 x 61 Meter) bedeckt. Das System einer großen Skipiste kann jede Minute 5.000 Gallonen (18.927 Liter) Wasser in Schnee umwandeln! Die Flüssigkeit wird aus nahegelegenen Quellen wie Seen und Stauseen hochgepumpt.

SMI gibt an, dass etwa 80 Prozent dieses Wassers letztendlich zu seiner ursprünglichen Quelle zurückfließen, was den Prozess ziemlich effizient macht. Das Ablassen von zu viel Wasser auf einmal aus Stauseen kann jedoch negative Auswirkungen auf die darin lebende Meeresfauna haben, weshalb der Wasserstand sorgfältig kontrolliert werden sollte.

Ein erhebliches Umweltproblem und einer der größten Kostenfaktoren eines Resorts ist der Stromverbrauch. Wenn eine Piste in ihren Schneeerzeugern Druckluft verwendet, muss sie viel Energie bereitstellen, um die großen Luftkompressionspumpen anzutreiben. Außerdem ist ein Pumpensystem erforderlich, um die Schneeerzeuger mit Wasser zu versorgen. Diese Pumpen werden oft von Dieselmotoren angetrieben, die eine hohe Luftverschmutzung ausstoßen.

Moderne Resorts sind dazu übergegangen, Airless-Propellerkanonen zu installieren, um die Effizienz zu steigern. Nach Angaben des Snow Valley Mountain Resort verbrauchen diese Maschinen im Vergleich zu den alten Kompressorkonstruktionen etwa 70 Prozent weniger Strom. Trotz technologischer Fortschritte benötigen Schneeerzeuger immer noch viel mehr Energie als natürliche Wolken. Vail Resorts, das 17 Skihütten in den Vereinigten Staaten betreibt, schätzte seinen Gesamtstromverbrauch im Jahr 2019 auf 310.000 Megawattstunden. Das entspricht etwa 30.000 US-Haushalten. Um die damit verbundenen Kosten zu senken, setzen viele Skigebiete auf Windkraftanlagen und Sonnenkollektoren, um vor Ort nachhaltig Energie zu erzeugen.

Aufgrund der Kosten für die Beschneiung müssen Skigebiete eine gute Strategie entwickeln, wann und wo sie ihre Maschinen einsetzen. Ein Großteil der mit der Beschneiung verbundenen Arbeit besteht darin, die Betriebskosten der Maschinen mit den Vorteilen einer Verlängerung der Skisaison in Einklang zu bringen. Effiziente Schneeerzeuger stellen sicher, dass sie keine Energie verschwenden, um Schnee dort zu erzeugen, wo er keinen Nutzen bringt, und sie achten sehr darauf, nur dann Schnee zu erzeugen, wenn er vorhanden ist.

Wie wir gesehen haben, müssen Beschneiungsanlagen viele Variablen berücksichtigen, um eine Piste mit idealem Skischnee zu bedecken. Die Idee hinter maschinell hergestelltem Schnee ist äußerst einfach; Aber es tatsächlich zum Laufen zu bringen, ist eine ziemliche Leistung. Wie der professionelle Schneemanager Brenden Ryan dem Magazin Freeskier sagte: „Viele Schneeerzeuger beschreiben den Job als eine herausfordernde Verbindung von Wissenschaft und Kunst – die Grundelemente sind präzise Wettermessungen und teure Maschinen, aber man braucht Instinkt, Improvisation und Kreativität, um es genau hinbekommen.“ Rechts."

Inhalt