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 FH Graubünden eine Technologie, welche die Gletscherschmelze verzögern soll. Mit Hilfe 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) ab einem Seilsystem zu beschneien. Seit September 2019 arbeitet die FH Graubünden zusammen mit der Academia Engiadina Samedan und den Hochschulen Luzern (HSLU), der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) und der Interkantonalen Hochschule für Technik Buchs (NTB) sowie zwei Industriepartnern an dieser Technologie. Das Projekt in der Höhe von 2,5 Millionen Franken und einer Dauer von 30 Monaten ist finanziert durch Innosuisse und die beiden Industriepartner Bartholet Maschinebau AG und Bächler Top Track AG.

Umsetzung

Umsetzung

Schmelzwasser-Recycling

Wenn man das massenweise im Sommer anfallende Schmelzwasser eines Gletschers möglichst hoch oben sammeln, im Winter in Form von Schnee wieder recyceln und so 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 seit 2015 stellte. Es folgten zahlreiche Studien und Feldversuche auf den Oberengadiner Gletschern und eine Machbarkeitsstudie wurde durchgeführt. Als Grundlage dieser diente die weltweit längste auf einer Gletscherzunge (Morteratschgletscher) gemessene Energiebilanz-Messreihe. Zudem liegen für den betrachteten Gletscher aus dem Schweizerischen Gletschermessnetz Längenmessungen seit 1878 vor. Dank dem produzierten Schnee steigt die Reflexion der kurzwelligen Sonnenstrahlung auf der Gletscheroberfläche (Albedo), womit die Eismassen lokal sehr effizient vor dem Abschmelzen geschützt werden können. So konnte rechnerisch dargelegt werden, dass unter den heutigen Bedingungen sogar ein Längenwachstum in zehn 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 notwendig sein, und es muss genug Schmelzwasser vorhanden sein. Die Idee eines bodenunabhängigen Beschneiungssystems war also geboren. Dabei werden neu zu entwickelnde Seilsysteme mit Schneeerzeugern über den Gletscher/Skipisten angebracht. Die Schweizer Firma Bartholet Maschinenbau AG ist auf dem Weltmarkt führender Hersteller von Seilbahnsystemen. Die Firma Bächler Top Track AG hat zudem ein Patent auf das «Nessy»-System, dass eine stromfreie Schneeproduktion möglich macht. Beide Industriepartner hat Felix Keller zusammengebracht und für die Idee begeistern können.

Ein interdisziplinäres Team sucht innovative Lösungen

Im Forschungs- und Entwicklungsprojekt werden schliesslich innovative technische Lösungen gesucht, welche die vielseitigen Probleme für das Bodenunabhängige Beschneiungssystem lösen sollen. Die Schwerpunkte des Innosuisse-Projektes liegen auf verschiedenen  Bereichen. Unter Berücksichtigung der Meteodaten, der Gletscher-/Schmelzwasserverhältnisse und des Energieaustauschprozesses soll etwa ein Bemessungstool für spezifische Projekte erarbeitet werden. Zudem muss die Schneitechnologie weiter entwickelt werden. Für die spezifischen Randbedingungen der Beschneiung ab einem Seilsytem sind Anpassungen des Sprühkopfes und neue Lösungen für das Leitungssystem und die Drucklufterzeugung gesucht. Auch beim Seilsystem sind Anpassungen nötig. Eine robuste, unterhaltsarme und optimierte Lösung für die Aufhängung der Wasser-, Druckluftleitungen und der Schneidüsen muss gefunden werden. Eine Herausforderung ist überdies die Wasserlogistik zur energiearmen Nutzung von Schmelzwasser für die Beschneiung. Am Schluss soll das Gesamtkonzept schliesslich in einem Feldtest zur Überprüfung der Technologie und zur Optimierung des Betriebes 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 Bau, der Wasserlogistik und den Gletschermodellen 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 Ihre Know How im Bereich der Schneidüsen einbringen und die Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs (NTB), die die Entwicklung im Bereich der Seilbahntechnik unterstützt.

Weltweite Märkte warten auf Innovation

Potentielle Kunden für ein solches bodenunabhängiges Beschneiungssystem finden sich in Regionen Europas, 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 erschienenen Studie des Glaziologen Hamish D. Pritchard im Wissenschaftsmagazin «Nature» sind in wenigen Jahrzehnten bis zu 221 Millionen Menschen im Himalayagebiet von einer knappen Trinkwasserversorgung direkt betroffen. Mit dem Abdecken der dortigen Gletscher mit Schnee könnte das Schmelzen stark verzögert werden. «Eine Verzögerung von bis zu 50 Jahren (je nach Klimamodell) könnte dort möglich sein», so Keller. Zudem zeigen auch Regionen mit touristischen Hintergründen Interesse. Infolge des Klimawandels stossen Skigebiete immer mehr in höher gelegene Gebiete mit kriechendem Permafrost und Gletscher vor. In diesen Gebieten ist die Verlegung von Wasserleitungen in den Untergrund, wie sie heute üblich sind, ohne regelmässige Schäden nicht möglich. Ein bodenunabhängiges Schneisystem in Form einer seilbasierten Lösung kann dieses Problem lösen.

Weiterführende Informationen

Weiterführende Informationen

Team

Müller Dieter Rainer
Dr. sc. techn. Dipl. Bauing. ETH

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