Projekt Mit Kunstschnee gegen die Gletscherschmelze - FH Graubünden

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Projekt
Mit Kunstschnee gegen die Gletscherschmelze
Projekt auf einen Blick

Projekt auf einen Blick

Jedes Jahr erreicht die Gletscherschmelze in der Schweiz neue Höchstwerte. Das Eisvolumen nimmt stetig ab. Zusammen mit anderen Hochschulen entwickelt die Fachhochschule Graubünden eine Technologie, welche die Gletscherschmelze verzögern soll. Mithilfe eines Seilsystems werden Gletscher mit Schmelzwasser vom Sommer beschneit.

Projektziel

Projektziel

Ziel des Innosuisse-Projekts Bodenunabhängiges Beschneiungssystem ist es, eine Technologie zu entwickeln, die es ermöglicht, sich im Kriechen befindende Gebiete (Gletscher, Permafrost) über ein Seilsystem zu beschneien. Seit September 2019 arbeitet die FH Graubünden zusammen mit der Academia Engiadina in Samedan, der Hochschule Luzern (HSLU), der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) und der Interstaatlichen Hochschule für Technik Buchs (NTB) sowie zwei Industriepartnern an dieser Technologie. Das Projekt in Höhe von CHF 2,5 Millionen mit einer Dauer von 30 Monaten wird durch Innosuisse und die beiden Industriepartner Bartholet Maschinenbau AG und Bächler Top Track AG finanziert.

Umsetzung

Umsetzung

Schmelzwasser-Recycling

Wenn man das massenweise im Sommer anfallende Schmelzwasser eines Gletschers möglichst hoch oben sammeln und im Winter in Form von Schnee wieder recyceln und dem Gletscher zurückgeben würde, könnte das Gletscherschmelzen verzögert werden – so entstand der Begriff «Schmelzwasser-Recycling». Was passiert also, wenn man Gletscher mit Schnee abdeckt? Das war eine zentrale Frage, die sich der Glaziologe Felix Keller an der Academia Engiadina in Samedan zusammen mit Johannes Oerlemans von der Universität Utrecht (NL) im Auftrag der Gemeinde Pontresina schon 2015 stellte. Es folgten zahlreiche Studien und Feldversuche auf den Oberengadiner Gletschern; zudem wurde eine Machbarkeitsstudie durchgeführt. Als deren Grundlage diente die weltweit längste auf einer Gletscherzunge (Morteratschgletscher) durchgeführte Energiebilanz-Messreihe. Zudem liegen für den betrachteten Gletscher Längenmessungen ab 1878 aus dem Schweizerischen Gletschermessnetz vor. Dank des produzierten Schnees steigt die Reflexion der kurzwelligen Sonnenstrahlung auf der Gletscheroberfläche (Albedo), womit die lokalen Eismassen sehr effizient vor dem Abschmelzen geschützt werden können. So konnte rechnerisch dargelegt werden, dass unter den heutigen Bedingungen sogar ein Längenwachstum in 10 Jahren möglich wäre, wenn man 10 Prozent der Gletscherfläche mit Schnee ganzjährig abdecken würde.

Schneeerzeugung mit möglichst wenig Energie

Für das lokale Beschneien eines Gletschers oder einer Skipiste sind verschiedene Aspekte zu berücksichtigen. Die Installation herkömmlicher Schneilanzen ist aufgrund der Bodenbeschaffenheit (Permafrost- und Gletschergebiete) nicht möglich. Zudem sollte möglichst wenig elektrische Energie für den Wassertransport und die Schneeerzeugung verbraucht werden und es muss genug Schmelzwasser für die Beschneiung vorhanden sein. Die Idee eines bodenunabhängigen Beschneiungssystems war also geboren. Dabei werden neu zu entwickelnde Seilsysteme mit Schneeerzeugern über dem Gletscher angebracht. Die Schweizer Firma Bartholet Maschinenbau AG ist der weltmarktführende Hersteller von Seilbahnsystemen. Die Firma Bächler Top Track AG besitzt zudem ein Patent auf das NESSy-ZeroE-System, das eine stromfreie Schneeproduktion ermöglicht. Der Glaziologe Felix Keller hat beide Industriepartner zusammengebracht und für die Idee begeistern können.

Ein interdisziplinäres Team sucht innovative Lösungen

Im Rahmen dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekts sind innovative technische Lösungen gefragt, welche die vielseitigen Probleme und Herausforderungen, die ein bodenunabhängiges Beschneiungssystem mit sich bringt, lösen sollen. Die Schwerpunkte des Innosuisse-Projekts liegen auf verschiedenen Bereichen. Unter Berücksichtigung der Meteodaten, der Gletscher-Schmelzwasser-Verhältnisse und des Energieaustauschprozesses soll zum Beispiel ein Bemessungstool für spezifische Projekte erarbeitet werden. Zudem muss die Beschneiungstechnologie weiterentwickelt werden. Für die spezifischen Randbedingungen der Beschneiung über ein Seilsystem sind Anpassungen des Sprühkopfs und neue Lösungen für das Leitungssystem und die Drucklufterzeugung erforderlich. Auch beim Seilsystem selbst sind Anpassungen nötig: Es muss eine robuste, unterhaltsarme und optimierte Lösung für die Aufhängung der Wasserleitungen, Druckluftleitungen und Schneidüsen gefunden werden. Eine Herausforderung ist überdies die Wasserlogistik zur energiearmen Nutzung von Schmelzwasser für die Beschneiung. Am Schluss soll das Gesamtkonzept in einem Feldtest zur Überprüfung der Technologie und Optimierung des Betriebs auf Herz und Lunge geprüft werden.

Das Institut für Bauen im alpinen Raum (IBAR) der FH Graubünden bringt zusammen mit der Academia Engiadina seine Forschungskompetenzen aus dem Bauwesen, der Wasserlogistik und den Gletschermodellen in das Projekt ein; die beiden Institutionen nehmen mit Dr. Felix Keller und Dr. Dieter Müller auch die Projektleitung wahr. Weitere Forschungspartner sind die Hochschule Luzern (HSLU) und die Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW), die ihr Know-how im Bereich der Schneidüsen einbringen, sowie die Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs (NTB), die die Entwicklung im Bereich der Seilbahntechnik unterstützt.

Weltweite Märkte warten auf Innovation

Potenzielle Kunden für ein solches bodenunabhängiges Beschneiungssystem finden sich in verschiedenen Regionen Europas und Zentralasiens sowie in den Anden. In vielen Regionen hängt die Existenz (Trinkwasser, Bewässerung) vom Schmelzwasser nahegelegener Gletscher ab. Das Verschwinden der Gletscher bedroht das Überleben der dort lebenden Menschen. Gemäss einer kürzlich im Wissenschaftsmagazin «Nature» publizierten Studie des Glaziologen Hamish D. Pritchard werden in wenigen Jahrzehnten bis zu 221 Millionen Menschen im Himalayagebiet von der Verknappung der lokalen Trinkwasserversorgung direkt betroffen sein. Durch das Abdecken der dortigen Gletscher mit Schnee könnte deren Schmelzprozess stark verzögert werden. «Eine Verzögerung von bis zu 50 Jahren (je nach Klimamodell) könnte dort möglich sein», so Keller. Zudem zeigen auch Regionen mit touristischem Hintergrund Interesse an einem bodenunabhängigen Beschneiungssystem. Infolge des Klimawandels stossen Skigebiete immer mehr in höher gelegene Gebiete mit kriechendem Permafrost und Gletschern vor. In solchen Gebieten ist die Verlegung von Wasserleitungen in den Untergrund, wie sie heute üblich ist, ohne Schädigung des Bodens und der Vegetation nicht möglich. Ein bodenunabhängiges Beschneiungssystem in Form einer seilbasierten Lösung kann dieses Problem lösen.

Weiterführende Informationen

Weiterführende Informationen

Das Projekt wurde zudem von nachfolgenden Personen unterstützt:

  • Christine Seupel
  • Felix Keller

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