EP3425311B1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von kunstschnee - Google Patents

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EP3425311B1
EP3425311B1 EP17179653.5A EP17179653A EP3425311B1 EP 3425311 B1 EP3425311 B1 EP 3425311B1 EP 17179653 A EP17179653 A EP 17179653A EP 3425311 B1 EP3425311 B1 EP 3425311B1
Authority
EP
European Patent Office
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snow
reservoir
water
circuit
lake
Prior art date
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EP17179653.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3425311C0 (de
EP3425311A1 (de
Inventor
Claus Dangel
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Bachler Top Track AG
BAECHLER TOP TRACK AG
Original Assignee
Bachler Top Track AG
BAECHLER TOP TRACK AG
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Publication date
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Publication of EP3425311A1 publication Critical patent/EP3425311A1/de
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Publication of EP3425311B1 publication Critical patent/EP3425311B1/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C3/00—Processes or apparatus specially adapted for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Producing artificial snow
    • F25C3/04—Processes or apparatus specially adapted for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Producing artificial snow for sledging or ski trails; Producing artificial snow

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing artificial snow according to claim 1.
  • a snow gun which produces artificial snow using compressed air and water or using ventilated air and water.
  • an air-water mixture is released into the atmosphere, with the water droplets in the air-water mixture cooling and falling to the ground as snow.
  • Such a device is, for example, with the EP 2 232 171 known.
  • the EP 2 232 171 aims at a snow lance.
  • conventional snow cannons can also be used to produce snow.
  • the snow generators that is to say typically snow lances or snow cannons, in particular devices for producing drops or a water mist, are subjected to water.
  • the water is typically taken from a reservoir, such as a reservoir.
  • the removal of water from a flowing body of water is also conceivable.
  • a method and a device for producing artificial snow are to be provided which can also be operated at relatively high temperatures, are individually adaptable, easy to handle and inexpensive to manufacture. In addition, the maintenance and operating costs are preferably reduced.
  • water is taken from a reservoir and fed to a first circuit.
  • the first circuit includes at least one snow gun and in particular at least one snow lance.
  • the first circuit is intended for snowmaking at a winter sports location, in particular a ski slope.
  • a circle is understood to mean a section of the system that typically has a connection from a reservoir, such as a reservoir, to the snow lance.
  • the reservoir can also be a flowing body of water, for example, from which water is taken.
  • the circle can be open or closed.
  • An open circle means that, for example, the snow that is deposited on a ski slope then seeps away into nature, at the latest in spring.
  • a closed circuit is characterized by the fact that essentially the largest part is led back to the reservoir, in particular to the reservoir.
  • snowing is also understood to mean impinging on a locality with water droplets that were produced with a snow gun. At high ambient temperatures, typically only part of the water droplets produced is converted into snow, or it is not possible for the water droplets to freeze through.
  • snow is produced with the second snow guns.
  • the second snow guns produce water droplets that are exposed to the atmosphere.
  • the atmosphere extracts heat from the water droplets, so the water droplets are cooled.
  • desired conditions e.g. for the snow lance from the EP 2 232 171 at a wet-bulb temperature of approx. -3° C
  • the water droplets acquire so much energy that they carry out a phase change and freeze in the process.
  • the phase change releases additional energy into the atmosphere.
  • This snow is fed into the reservoir.
  • water droplets when only cooled water droplets are supplied to the reservoir, these are heated up by the energy present in the reservoir and the reservoir is cooled at the same time.
  • An equilibrium is established between the water droplets and the reservoir in terms of temperature.
  • additional energy is withdrawn from the reservoir to melt the snow crystals, so that an equilibrium is also established. This means that the melting enthalpy for melting the snow or ice crystals is also withdrawn from the reservoir.
  • the reservoir is additionally cooled.
  • the second snow guns are arranged in such a way that a surface of the reservoir is snowed directly in order to supply the snow produced with the second circuit.
  • the second snow guns can also be arranged in such a way that the snow produced by the second circuit is temporarily stored in a depot before it is fed to the reservoir.
  • the reservoir to be filled and thus cooled only when cooling in the reservoir is required.
  • the conditions for snowing the reservoir are favorable, the cooling of the reservoir but is not desired because, for example, the lake already has a low temperature or the winter sports location is already in good condition and snowmaking is not necessary for the winter sports location.
  • the content of the reservoir is in particular continuously circulated in such a way that the water in the reservoir is fed to an area of the reservoir that has been snow-covered by the second snow gun. This ensures that the entire contents of the reservoir will be covered with snow over time, i.e. the snow gun will be applied.
  • the water of the second circuit is preferably taken from the reservoir.
  • the water near the surface typically has a temperature of around 0°. As explained above, the temperature of the water has a major impact on the efficiency of snow production.
  • the position of the withdrawal device of the first and/or the second circuit in the reservoir can be variably arranged such that its position in relation to a surface of the reservoir can be adjusted.
  • it can be arranged, for example, in a floating manner or on a floating body.
  • the circulation can start with a time delay from the beginning of the reservoir cooling.
  • the water supplied to the second circuit is taken from another reservoir, for example a flowing body of water. This makes it possible to keep filling the reservoir.
  • Such an arrangement also allows replacing the water taken with the first circuit, which is applied to the winter sports locality as snow, so that a substantially constant level of water is maintained in the reservoir.
  • a further aspect which is not claimed relates to a device for producing artificial snow, in particular a device for carrying out the method described here.
  • the device comprises a first circuit with at least one snow gun, in particular a snow lance, for making snow on a winter sports location, in particular a ski slope.
  • the first circle can be connected to a reservoir and can be charged with water from it.
  • the device also has at least one second circuit with at least one second snow gun, in particular a snow lance.
  • the second circuit can be connected to a water source and preferably to the reservoir and can be supplied with water by the latter.
  • the second circle is arranged or can be arranged in such a way that snow can be made on the reservoir.
  • the device for producing artificial snow preferably comprises a reservoir.
  • the first circuit is also preferably connected to the reservoir.
  • the second circuit is also connected to the reservoir.
  • Such a device makes it possible to cool a reservoir without having to provide complex cooling towers.
  • the snow guns of the second circle can be arranged or are arranged on an edge of the reservoir in such a way that the snow produced with the snow gun of the second circle is fed directly to the reservoir.
  • This arrangement is less sensitive to wind influences. Undesirable transport of the snow produced or the water droplets produced can be avoided.
  • the snow guns of the second circuit can be arranged inside and preferably centrally of the reservoir or can be arranged in such a way that the snow produced is fed directly to the reservoir.
  • the snow gun is arranged, for example, rotatably on a platform or on a rotatable platform within the reservoir, so that the surface of the reservoir is evenly or continuously covered with snow.
  • the device described here preferably has at least one pressure generator for compressed air for operating the snow gun. Also preferably, one or more pumps can be arranged in the first and/or in the second circuit for pumping water to operate the snow gun.
  • the device can have at least one circulating device for circulating the water in the reservoir.
  • circulating device for circulating the water in the reservoir.
  • pumps, turbines, propellers or air currents that are introduced into the reservoir can be provided as the circulation device.
  • the individual layers of water in the reservoir can be mixed with one another. This makes it possible to lower the overall temperature in the reservoir and to achieve an even temperature level.
  • the device can have a line for the second circuit and a line for the first circuit.
  • the line for the second circuit is shorter than the line for the first circuit and preferably shorter than 500 m, in particular shorter than 100 m.
  • figure 1 shows a device for producing artificial snow.
  • the device has a first circuit 100 and a second circuit 200 . These two circles are located in a winter sports locality 1, which has a 2 ski slope.
  • a reservoir 30 is located near the winter sports location 1 .
  • the reservoir has a surface 31 .
  • First snow guns 10 are arranged on one side of the ski slope 2 and are connected to a line 11 for water and compressed air. The line 11 is acted upon by a pump arrangement 12 with water and with compressed air.
  • the pump assembly 12 may include one or more water pumps and one or more air pumps. The water pumps draw the water from reservoir 30.
  • the second circuit of the device comprises a snow lance 20 and a duct 21 .
  • the line 21 is also charged with water and/or air by means of a pump arrangement 23 .
  • the pump arrangement 23 is designed like the pump arrangement 12 and can have several water and/or air pumps.
  • a water pump of the pump arrangement 23 supplies water from the reservoir 30 to the snow lance 20 .
  • a compressed air pump of the pump arrangement 23 supplies compressed air to the snow lance 20 .
  • all pumps can be designed separately.
  • Another second circle 200' is shown. This also includes a pump arrangement 23 and a snow lance 20. In contrast to the second circuit 200, the second circuit 200' is arranged in such a way that the snow produced with the snow lance 20 is fed to a depot 22.
  • the snow of the second circuit 200 produced with the snow lance 20 is fed directly to the surface of the reservoir.
  • the snow produced by the snow lance 20 in the second circuit 200 ′ is only removed from the depot 22 at the desired point in time and fed to the reservoir 30 .
  • Feeding the snow produced with the snow lances 20 to the reservoir 30 cools the reservoir. This makes it possible to produce snow with the first circuit 100 even at higher outside temperatures, since the water in the reservoir 30, in contrast to an uncooled reservoir, has a lower temperature and, after leaving through the nozzles of the snow lances 10, freezes more quickly because the temperature difference is lower . Especially when using the snow lances, as in the EP 2 232 171 described, the lower temperature of the water enables it to be cooled below 0°C more quickly after leaving the nozzles and, when it encounters nuclei, it can freeze rather than melt these nuclei away.
  • the water is not taken from the reservoir 30 but, for example, from a separate reservoir or also from a flowing body of water.
  • first circles 100 and several second circles 200 and 200' are conceivable, which can also be combined in different ways.
  • the available data show that an additional cooling of the lake can be generated when it is charged with water droplets from snow lances that have cooled in the atmosphere (with the above data about 1.4°). Additional cooling is achieved when the lake is covered with snow from snow lances (approx. 5.3° with the above data).
  • the figure 2 shows a reservoir 30 in cross section.
  • a platform 32 is arranged centrally in the reservoir 30 .
  • On this platform 32 is a snow lance 20 of a second circle 200 (see figure 1 ) arranged.
  • the snow lance 20 within the reservoir 30 In contrast to figure 1 is the snow lance 20 within the reservoir 30.
  • the following statements also apply to the arrangements of the second circles 200 and 200 'from the figure 1 .
  • the second circuit of the device according to figure 2 has a snow lance 20 and a line 21 .
  • the line 21 is acted upon by a pump arrangement 23, not shown here, with water and/or air.
  • the line 21 is relatively short, mostly shorter than 100 m. This means that significantly less energy is required to pump water than in the first circuit, where the lines can typically be several kilometers long.
  • the snow lance 20 of figure 2 the platform 32 is designed to be rotatable, which means that during operation it can rotate 360° around its own axis, so that the entire surface 31 of the reservoir 30 can be covered with snow. Additionally or alternatively, a circulating device 40 is provided in the reservoir 30, which circulates the water preferably in the opposite direction to the direction of rotation of the snow lance 20.
  • the circulation device can also be arranged in such a way that water layers which are already cooled or are being cooled on the surface of the lake, with lower layers in the reservoir be mixed. A combination is also possible.

Landscapes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Kunstschnee gemäss Anspruch 1.
  • Zur Erzeugung von Kunstschnee ist es allgemein bekannt, einen Schneeerzeuger bereitzustellen, der mittels Druckluft und Wasser oder mittels ventilierter Luft und Wasser Kunstschnee erzeugt. Typischerweise wird ein Luft-Wassergemisch in die Atmosphäre entlassen, wobei die sich im Luft-Wassergemisch befindlichen Wassertropfen abkühlen und als Schnee zum Boden fallen. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise mit der EP 2 232 171 bekannt geworden. Die EP 2 232 171 richtet sich auf eine Schneilanze. Zur Schneeerzeugung können aber auch konventionelle Schneekanonen verwendet werden.
  • Zur Erzeugung von Kunstschnee werden die Schneeerzeuger, das heisst typischerweise Schneilanzen oder Schneekanonen, insbesondere Geräte zum Erzeugen von Tropfen oder einem Wassernebel, mit Wasser beaufschlagt. Das Wasser wird typischerweise aus einem Reservoir, beispielsweise einem Speichersee entnommen. Die Entnahme von Wasser aus einem fliessenden Gewässer ist aber ebenso vorstellbar. Das Videodokument XP054977845 ("SlopeEdge: Behind the Scenes - How Snowmaking at Ski Resorts Works", URL:https://www.youtube.com/ watch?v=EQjidiRpVeY) offenbart eine Skipiste mit einem Speichersee, wobei das Schmelzwasser aus dem durch die Schneeerzeugern erzeugten Schnee dem Speichersee zurückgeführt wird.
  • Die Erzeugung von Kunstschnee ist, wie beispielsweise in der EP 2 232 171 beschrieben, abhängig von der Temperatur in der Atmosphäre aber auch abhängig von der Wassertemperatur des Wassers, welches zum Erzeugen des Kunstschnees benötigt wird. Im Stand der Technik wurden daher Versuche gemacht, das Wasser aus den betreffenden Speicherseen beispielsweise mit Kühltürmen zu kühlen, so, dass das Wasser mit einer gegenüber dem Speichersee niedrigeren Temperatur den Schneilanzen zugeführt wird. Mit diesem gekühlten Wasser werden die Schneeerzeuger beaufschlagt. Dies ermöglicht es, schon bei relativ höheren Aussentemperaturen die Schneeerzeuger in Betrieb zu nehmen und Kunstschnee zu produzieren.
  • Derartige Anlagen sind aufwendig herzustellen und aufwendig in der Wartung.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, diese und weitere Nachteile des Standes der Technik zu beheben. Insbesondere soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Kunstschnee bereitgestellt werden, welche auch bei relativ höheren Temperaturen betreibbar ist, individuell anpassbar, einfach in der Handhabung und kostengünstig in der Fertigung ist. Zudem wird vorzugsweise der Wartungs- und Betriebsaufwand reduziert.
  • Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 definierten Verfahren gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Bei einem erfindungsgemässen Verfahren zur Erzeugung von Kunstschnee wird Wasser aus einem Speichersee entnommen und einem ersten Kreis zugeführt. Der erste Kreis umfasst zumindest einen Schneeerzeuger und insbesondere zumindest eine Schneilanze. Der erste Kreis ist zur Beschneiung einer Wintersportlokalität, insbesondere einer Skipiste, vorgesehen.
  • Das Wasser wird im Speichersee mit den folgenden Schritten gekühlt:
    • Zuführen von Wasser zu einem zweiten Kreis, umfassend zumindest einen oder mehrere zweite Schneeerzeuger, insbesondere Schneilanzen,
    • Erzeugen von Schnee mit dem zweiten Kreis,
    • Zuführen des mit dem zweiten Kreis erzeugten Schnees zum Speichersee.
  • Hier und im Folgenden wird unter Kreis ein Teilabschnitt des Systems verstanden, der typischerweise eine Verbindung von einem einem Reservoir, wie einem Speichersee, zur Schneilanze aufweist. Das Reservoir kann dabei beispielsweise auch ein fliessendes Gewässer sein, dem Wasser entnommen wird. Der Kreis kann offen oder geschlossen sein. Dabei heisst ein offener Kreis, dass beispielsweise der Schnee, der auf eine Skipiste aufgebracht wird, im Anschluss, spätestens im Frühling, in der Natur versickert. Ein geschlossener Kreis zeichnet sich dadurch aus, dass im Wesentlichen der grösste Teil zurück zum Reservoir, insbesondere zum Speichersee, geführt wird.
  • Hier und im Folgenden wird unter dem Begriff Beschneien auch ein Beaufschlagen einer Lokalität mit Wassertropfen verstanden, die mit einem Schneeerzeuger erzeugt wurden. Bei hohen Umgebungstemperaturen wird typischerweise nur ein Teil der erzeugten Wassertropfen in Schnee umgewandelt oder ein Durchgefrieren der Wassertropfen ist nicht möglich.
  • Im vorliegenden Verfahren wird mit den zweiten Schneeerzeugern Schnee erzeugt. Das heisst, mit den zweiten Schneeerzeugern werden Wassertropfen erzeugt, die der Atmosphäre ausgesetzt sind. Die Atmosphäre entzieht den Wassertropfen Wärme, so dass die Wassertropfen abgekühlt werden. Bei wunschgemässen Bedingungen (beispielsweise für die Schneilanze aus der EP 2 232 171 bei einer Feuchtkugeltemperatur von ca. -3° C) wird den Wassertropfen so viel Energie erzogen, dass sie eine Phasenumwandlung durchführen und dabei gefrieren. Durch die Phasenumwandlung wird zusätzliche Energie an die Atmosphäre abgegeben.
  • Dieser Schnee wird dem Speichersee zugeführt. Im nicht beanspruchten Fall, wenn lediglich gekühlte Wassertropfen dem Speichersee zugeführt werden, werden diese durch die im Speichersee vorhandenen Energie aufgewärmt und zugleich der Speichersee gekühlt. Zwischen den Wassertropfen und dem Speicherseee stellt sich in Bezug auf die Temperatur ein Gleichgewicht ein. Für den Fall, dass zumindest ein Teil oder alle Wassertropfen gefroren sind, wird dem Speichersee zusätzlich Energie zum Schmelzen der Schneekristalle entzogen, so dass sich ebenfalls ein Gleichgewicht einstellt. Das heisst, dass zusätzlich die Schmelzenthalpie zum Schmelzen der Schnee- oder Eiskristalle dem Speichersee entzogen wird. Der Speichersee wird zusätzlich gekühlt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die zweiten Schneeerzeuger derart angeordnet, dass zum Zuführen des mit dem zweiten Kreises erzeugten Schnees eine Oberfläche des Speichersees direkt beschneit wird.
  • Dies ermöglicht ein einfaches und effizientes Einbringen des Schnees in den Speichersee. Eine einfache Kühlung ist damit ermöglicht.
  • Die zweiten Schneeerzeuger können aber auch derart angeordnet sein, dass der mit dem zweiten Kreis erzeugte Schnee vor dem Zuführen zum Speichersee in einem Depot zwischengelagert werden.
  • Dies ermöglicht es, den Speichersee erst dann zu befüllen und somit zu kühlen, wenn die Kühlung im Speichersee benötigt wird. Beispielsweise ist es möglich, dass die Bedingungen zum Beschneien des Speichersees günstig sind, die Kühlung des Speichersees aber nicht gewünscht ist, weil beispielsweise der See bereits eine tiefe Temperatur aufweist oder die Wintersportlokalität bereits einen guten Zustand aufweist und das Beschneien der Wintersportlokalität nicht nötig ist.
  • Das heisst, das zum Kühlen des Sees benötigte Medium wird zwischengelagert. Dabei kann es vorgesehen sein, das zum Kühlen des Sees benötigte Medium über einen längeren Zeitraum, beispielsweise vom Frühling bis in den Herbst, zu lagern.
  • Vorteilhaft ist es vorgesehen, dass der Inhalt des Speichersees umgewälzt wird und vorzugsweise kontinuierlich umgewälzt wird, so dass sich die einzelnen Wasserschichten des Speichersees miteinander vermischen.
  • Dies ermöglicht es, die Temperatur im Speichersee gesamthaft zu senken und ein gleichmässiges Temperaturniveau zu erreichen.
  • Es ist ebenfalls vorstellbar, dass der Inhalt des Speichersees insbesondere so kontinuierlich umgewälzt wird, dass das sich im Speichersee befindliche Wasser einem mit dem zweiten Schneeerzeuger beschneiten Bereich des Speichersees zugeführt wird. Dadurch ist gewährleistet, dass der gesamte Inhalt des Speichersees im Lauf der Zeit mit Schnee beschneit wird, das heisst mit dem Schneeerzeuger beaufschlagt wird. Vorzugsweise wird das Wasser des zweiten Kreises dem Speichersee entnommen.
  • Dadurch entsteht ein geschlossener Kreis. Das sich im Speichersee befindliche Wasser wird kontinuierlich umgewälzt und immer weiter gekühlt.
  • Dabei kann es vorgesehen sein, das Wasser mit einer Entnahmevorrichtung oberflächennah im Speichersee zu entnehmen. Dieses wird beim Beschneien als erstes gekühlt. Das oberflächennahe Wasser weist dabei typischerweise eine Temperatur auf, die gegen 0° geht. Wie vorliegend dargelegt, hat die Temperatur des Wassers einen hohen Einfluss auf die Effizienz der Schneeerzeugung.
  • Dabei kann es vorgesehen sein, die Lage der Entnahmevorrichtung des ersten und/oder des zweiten Kreises im Speichersee variabel anzuordnen, so, dass deren Lage im Bezug zu einer Oberfläche des Speichersees einstellbar ist. Dazu kann diese beispielsweise schwimmend oder an einem Schwimmkörper angeordnet sein.
  • Es ist ebenso vorstellbar, den Inhalt des Speichersees in Abhängigkeit des Schneeerzeugungsfortschrittes umzuwälzen. Um die Kühlung zu beschleunigen kann der Speichersee zu Beginn des Prozesses nicht umgewälzt werden, um nur eine oberste Schicht des Speichersees mit unterkühlten Wassertropfen oder Eis (Schnee) zu kühlen.
  • Durch Ansaugen dieses kühleren Wassers im oberen Bereich des Speichersees kann schneller mehr Eisanteil beim Schneien erreicht werden und damit eine schnelleres und effizienteres Kühlen.
  • Je nach Fortschritt der Kühlung kann die Umwälzung zeitversetzt zum Beginn der Speicherseekühlung einsetzen.
  • Es ist zudem ebenso vorstellbar, dass das dem zweiten Kreis zugeführte Wasser beispielsweise einem anderen Reservoir entnommen wird, beispielsweise einem fliessenden Gewässer. Das ermöglicht es, den Speichersee immer weiter zu füllen. Alternativ oder zusätzlich erlaubt es eine derartige Anordnung ebenso, das mit dem ersten Kreis entnommene Wasser, welches auf die Wintersportlokalität als Schnee aufgebracht wird, zu ersetzen, so, dass im Speichersee im Wesentlichen ein gleichbleibendes Niveau von Wasser erhalten bleibt.
  • Ein weiterer, nicht beanspruchter Aspekt betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kunstschnee, insbesondere eine Vorrichtung zur Durchführung des vorliegend beschriebenen Verfahrens. Die Vorrichtung umfasst einen ersten Kreis mit zumindest einem Schneeerzeuger, insbesondere einer Schneilanze, zur Beschneiung einer Wintersportlokalität, insbesondere einer Skipiste. Der erste Kreis ist mit einem Speichersee in Verbindung bringbar und von diesem mit Wasser beaufschlagbar. Die Vorrichtung weist zudem zumindest einen zweiten Kreis mit zumindest einem zweiten Schneeerzeuger, insbesondere einer Schneilanze, auf.
  • Der zweite Kreis ist mit einer Wasserquelle und vorzugsweise mit dem Speichersee in Verbindung bringbar und von diesem mit Wasser beaufschlagbar. Der zweite Kreis ist derart angeordnet oder anordenbar, dass die Beschneiung des Speichersees ermöglicht ist.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zum Erzeugen von Kunstschnee einen Speichersee. Ebenfalls bevorzugt ist der erste Kreis mit dem Speichersee in Verbindung. Alternativ oder zusätzlich ist der zweite Kreis ebenfalls mit dem Speichersee in Verbindung.
  • Eine derartige Vorrichtung ermöglicht es, einen Speichersee zu kühlen, ohne aufwändige Kühltürme bereitstellen zu müssen.
  • Vorzugsweise sind die Schneeerzeuger des zweiten Kreises an einem Rand des Speichersees anordenbar oder angeordnet, derart, dass der mit dem Schneeerzeuger des zweiten Kreises erzeugte Schnee direkt dem Speichersee zugeführt wird. Diese Anordnung ist unempfindlicher gegenüber von Windeinflüssen. Unerwünschte Verfrachtungen des erzeugten Schnees oder der erzeugten Wassertropfen können vermieden werden.
  • Dies ermöglicht eine einfache und zuverlässige Kühlung des Speichersees. Übertragungsverluste werden minimiert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform können die Schneeerzeuger des zweiten Kreises innerhalb und vorzugsweise zentral des Speichersees anordenbar oder angeordnet sein, derart, dass der erzeugte Schnee direkt dem Speichersee zugeführt wird.
  • Dabei ist es vorstellbar, dass die Schneeerzeuger beispielsweise drehbar auf einer Plattform oder auf einer drehbahren Plattform innerhalb des Speichersees angeordnet ist, so, dass die Oberfläche des Speichersees gleichmässig oder kontinuierlich mit Schnee beaufschlagt wird.
  • Durch eine Anordnung der Schneeerzeuger innerhalb des Speichersees und eine entsprechende Kühlung können innerhalb des Speichersees vorteilhafte Temperaturverteilungen erreicht werden, die ein Umwälzen des Speichersees begünstigen.
  • Die vorliegend beschriebene Vorrichtung weist vorzugsweise zumindest einen Druckerzeuger für Druckluft zum Betrieb der Schneeerzeuger auf. Ebenfalls vorzugsweise können ein oder mehrere Pumpen im ersten und/oder im zweiten Kreis zum Fördern von Wasser zum Betrieb der Schneeerzeuger angeordnet sein.
  • Dies ermöglicht es, eine komplette Vorrichtung zu liefern, welche die vollständige Beschneiung einer Wintersportlokalität ermöglicht. Das Abstimmen der einzelnen Komponenten untereinander ist vereinfacht.
  • Die Vorrichtung kann zumindest eine Umwälzeinrichtung zum Umwälzen des Wassers im Speichersee aufweisen. Als Umwälzeinrichtung können beispielsweise Pumpen, Turbinen, Propeller oder Luftströme, die in den Speichersee eingeleitet werden, vorgesehen sein. Die einzelnen Wasserschichten des Speichersees können miteinander vermischt werden. Dies ermöglicht es, die Temperatur im Speichersee gesamthaft zu senken und ein gleichmässiges Temperaturniveau zu erreichen.
  • Die Vorrichtung kann eine Leitung für den zweiten Kreis und eine Leitung für den ersten Kreis aufweisen. Die Leitung für den zweiten Kreis ist kürzer als die Leitung für den ersten Kreis und vorzugsweise kürzer als 500m, insbesondere kürzer als 100m. Zum Fördern des Wassers im zweiten Kreis und für den Betrieb des zweiten Kreises wird durch kürzere Leitungen bei unveränderter Querschnittsgeometrie der Leitungen weniger Energie benötigt.
  • In den nachfolgenden Figuren ist beispielhaft eine Vorrichtung beschrieben. Es zeigt:
    • Figur 1:
    Eine Wintersportlokalität mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von Kunstschnee.
    Figur 2:
    Ein Speichersee im Querschnitt
  • Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kunstschnee. Die Vorrichtung weist einen ersten Kreis 100 und einen zweiten Kreis 200 auf. Diese beiden Kreise befinden sich in einer Wintersportlokalität 1, welche eine Skipiste 2 aufweist. In der Nähe der Wintersportlokalität 1 befindet sich ein Speichersee 30. Der Speichersee weist eine Oberfläche 31 auf. Auf einer Seite der Skipiste 2 sind erste Schneeerzeuger 10 angeordnet, welche mit einer Leitung 11 für Wasser und Druckluft verbunden sind. Die Leitung 11 wird mit einer Pumpenanordnung 12 mit Wasser und mit Druckluft beaufschlagt. Die Pumpenanordnung 12 kann eine oder mehrere Wasserpumpen und einen oder mehrere Druckluftpumpen aufweisen. Die Wasserpumpen beziehen das Wasser aus dem Speichersee 30.
  • Der zweite Kreis der Vorrichtung weist eine Schneilanze 20 und eine Leitung 21 auf. Die Leitung 21 wird ebenfalls mittels einer Pumpenanordung 23 mit Wasser und/oder Luft beaufschlagt. Die Pumpenanordnung 23 ist wie die Pumpenanordung 12 ausgebildet und kann mehrere Wasser- und oder Luftpumpen aufweisen. Eine Wasserpumpe der Pumpenanordnung 23 führt Wasser aus dem Speichersee 30 der Schneilanze 20 zu. Eine Druckluftpumpe der Pumpenanordnung 23 führt der Schneilanze 20 Druckluft zu. Selbstverständlich können sämtliche Pumpen separat ausgebildet sein.
  • Ein weiterer zweiter Kreis 200' ist gezeigt. Dieser umfasst ebenfalls eine Pumpenanordnung 23 und eine Schneilanze 20. Im Gegensatz zum zweiten Kreis 200 ist der zweite Kreis 200` derart angeordnet, dass der mit der Schneilanze 20 erzeugte Schnee einen Depot 22 zugeführt wird.
  • Der mit der Schneilanze 20 erzeugte Schnee des zweiten Kreises 200 wird direkt der Oberfläche des Speichersees zugeführt.
  • Der mit der Schneilanze 20 erzeugte Schnee des zweiten Kreises 200' wird erst zum gewünschten Zeitpunkt dem Depot 22 entnommen und dem Speichersee 30 zugeführt.
  • Das Zuführen des mit den Schneilanzen 20 erzeugten Schnees zum Speichersee 30 kühlt den Speichersee. Dies ermöglicht es, mit dem ersten Kreis 100 bereits bei höheren Aussentemperaturen Schnee zu erzeugen, da das Wasser des Speichersees 30 im Gegensatz zu einem ungekühlten Speichersee eine tiefere Temperatur aufweist und dieses nach dem Verlassen durch Düsen der Schneilanzen 10 schneller gefriert da die Temperaturdifferenz geringer ist. Insbesondere beim Einsatz der Schneilanzen, wie in der EP 2 232 171 beschrieben, ermöglicht die tiefere Temperatur des Wassers, dass dieses nach dem Verlassen durch die Düsen schneller unter 0°C gekühlt ist und beim Zusammentreffen mit Nukleationskeimen eher gefrieren kann, statt diese Nukleationskeime wegzuschmelzen.
  • Es kann bei den zweiten Kreisen 200 und 200' aber ebenso vorgesehen sein, das Wasser nicht dem Speichersee 30 zu entnehmen, sondern beispielsweise einem separaten Reservoir oder auch einem fliessenden Gewässer.
  • Es sind selbstverständlich mehrere erste Kreise 100 und mehrere zweite Kreis 200 und 200' vorstellbar, die auch unterschiedlich kombiniert werden können.
  • Theoretische Versuche wurden durchgeführt. Diesen wurden folgende Stoffdaten zugrunde gelegt:
    Stoffdaten
    Dichte von Wasser rW 1000 kg/m3
    Spezifische Wärmekapazität von Wasser CpW 4.2 kJ/kg×K
    Erstarrungsenthalpie von Wasser hWE -334 kJ/kg
    Spezifische Enthalpien:
    Referenztemperatur TRef 0 °C
    Wasser bei der Temperatur TW1 hW1 42 kJ/kg = cpW × (TW1-TRef)
    Wasser im Schnee bei 0°C hSch_W 0 kJ/kg = cpW× (0°C-TRef)
    Eis im Schnee bei 0°C hSch_E -334 kJ/kg = cpW× (0°C-TRef) +hWE
    Wasser bei der Temperatur TFK hW_TFK -16.8 kJ/kg = cpW× (TFK - TRef)
  • Es wurden zwei Fälle betrachtet, einerseits, wenn die zweiten Schneilanzen Schnee in den Speichersee schneien (Fall a) andererseits, wenn lediglich gekühltes Wasser in den Speichersee geschneit wird.
    Speichersee
    Wasservolumen im See VW1 100'000 m3
    Mittlere Wassertemperatur im See TW1 10 °C
    Wassermasse im See mW1 100'000'000 kg
    Kühlung des Speichersees mit Schneilanzen
    Anzahl Schneilanzen nL 20
    Volumenstrom pro Schneilanze V°L 90 l/min
    Resultierender Massenstrom aller Lanzen m°L_tot 30 kg/s = nL×V°L×rW
    Masseverluste (Verfrachtung, Verdunstung) xV 20% : -
    Schneidauer tL 120 h
    Speisung aus gleichem See? SP Ja
    Verbleibende Wassermasse im See bei TW1 mW2 87'040'000 kg = mW1-mSchn (für SP= Ja) ; = mW1 (für SP = Nein)
    a) Schneilanzen schneien in den See
    Mittlerer Eismassenanteils im . Schnee (Schneequalität) xE 50% - Schätzung über die gesamte Schneidauer
    Resultierende Schneemasse mSch 12'960'000 kg = m°L_ tot×tL
    davon Wassermasse bei 0°C mSch_W 5'184'000 kg
    davon Eismasse bei 0°C mSch_E 5'184'000 kg
    davon Verluste (Verfrachtung, Verdunstung) mSch_V 2'592'000 kg
    Wassermasse im See nach Beschneiung mW3 97'408'000 kg =mW2 + mSch_W +mSch_E
    Total resultierende Enthalpie im See HW3_a 1'924'224'000 kJ =mW2×hW1+mSch_W ×hSch_W+mSch_E×hSch_E
    Resultierende mittlere Wasser-temperatur TW3_a 4.7 °C = HW3_a/(mW3*cpW) +TRef
    Resultierende mittlere Abküh-lung des Sees DTa 5.3 °C = TW1 - TW3_a
    Wasservolumen im See nach Be schneiung VW3 97'408 m3 =mW3 / rW3
    b) Schneilanzen regnen in den See
    Mittlere Feuchtkugeltemperatur Umgebungsluft TFK -3 °C Schätzung über gesam te Schneidauer
    Resultierende Wassermasse mit TFK mW_TFK 10'368'000 kg
    Total resultierende Enthalpie im See HW3_b 3'525'043'200 kJ = mW2×W1+mW_TFK ×hW_TFK
    Resultierende mittlere Was sertemperatur TW3_b 8.6 °C = HW3_b/(mW3*cpW) +TRef
    Resultierende mittlere Ab-kühlung des Sees DTb 1.4 °C =TW1 - TW3_b
    Wasservolumen im See nach dem Beregnen VW3 97'408 m3 =mW3 / rW3
  • Falls das Wasser nicht dem gleichen Speichersee entnommen wird, so sind die resultierenden Temperaturen etwas höher, aber auch die Wassermasse im See ist höher.
  • Bei dieser Berechnung wurden die Entnahmen von Wasser durch den Betrieb des ersten Kreises nicht berücksichtigt. Die (laufende) Entnahme resultiert in einer etwas tieferen Kühlung, da über die Zeit immer weniger Wasser gekühlt werden muss.
  • Aus den vorliegenden Daten geht hervor, dass eine zusätzliche Abkühlung des Sees erzeugbar ist, wenn dieser mit Wassertropfen aus Schneilanzen beaufschlagt ist, die sich in der Atmosphäre abgekühlt haben (mit obigen Daten ca. 1.4°). Eine zusätzliche Abkühlung wird erreicht, wenn der See mit Schnee aus Schneilanzen beaufschlagt wird (mit obigen Daten ca. 5.3°).
  • Die Figur 2 zeigt einen Speichersee 30 im Querschnitt. Zentral im Speichersee 30 ist eine Plattform 32 angeordnet. Auf dieser Plattform 32 ist eine Schneilanze 20 eines zweiten Kreises 200 (siehe Figur 1) angeordnet. Im Gegensatz zu Figur 1 befindet sich die Schneilanze 20 innerhalb des Speichersees 30. Die Folgenden Ausführungen gelten aber auch für die Anordnungen der zweiten Kreise 200 und 200' aus der Figur 1.
  • Der zweite Kreis der Vorrichtung gemäss der Figur 2 weist eine Schneilanze 20 und eine Leitung 21 auf. Wie zu Figur 1 erläutert, wird die Leitung 21 mit einer hier nicht dargestellten Pumpenanordung 23 mit Wasser und/oder Luft beaufschlagt. Die Leitung 21 ist relativ kurz, zumeist kürzer als 100m. Das heisst, zum Pumpen von Wasser muss im Gegensatz zum ersten Kreis, bei dem Leitungen typischerweise einige Kilometer lang sein können, deutlich weniger Energie aufgewendet werden.
  • Das heisst, Elemente des zweiten Kreises sind regelmässig kleiner dimensioniert als Elemente des ersten Kreises.
  • Die Schneilanze 20 der Figur 2 ist der Plattform 32 drehbar ausgebildet, das heisst, während des Betriebes kann sich diese um 360° um die eigene Achse drehen, so dass die gesamte Oberfläche 31 des Speichersees 30 beschneit werden kann. Zusätzlich oder alternativ ist im Speichersee 30 eine Umwälzeinrichtung 40 vorgesehen, die das Wasser vorzugsweise entgegengesetzt zur Drehrichtung der Schneilanze 20 umwälzt.
  • Die Umwälzeinrichtung kann aber auch derart angeordnet sein, dass Wasserschichten, welche an der Oberfläche des Sees bereits gekühlt sind oder gekühlt werden, mit unteren Schichten im Speichersee vermischt werden. Eine Kombination ist ebenfalls möglich.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Erzeugung von Kunstschnee, wobei Wasser aus einem Speichersee (30) für Wasser entnommen wird und einem ersten Kreis (100), umfassend zumindest einen Schneeerzeuger (10), insbesondere eine Schneilanze, zur Beschneiung einer Wintersportlokalität (1), insbesondere einer Skipiste (2), zugeführt wird, wobei das Wasser im Speichersee (30) gekühlt wird, mit den Schritten
    - Zuführen von Wasser zu einem zweiten Kreis (200) umfassend zumindest einen oder mehrere zweite Schneeerzeuger (20), insbesondere Schneilanzen,
    - Erzeugen von Schnee mit dem zweiten Kreis (200), gekennzeichnet durch den Schritt
    - Zuführen des mit dem zweiten Kreis (200) erzeugten Schnees zum Speichersee (30),
    wobei die zweiten Schneeerzeuger (20) derart angeordnet sind, dass zum Zuführen des mit dem zweiten Kreis (200) erzeugten Schnees eine Oberfläche (31) des Speichersees (30) direkt beschneit wird, oder
    wobei die zweiten Schneeerzeuger (20) derart angeordnet sind, dass der mit dem zweiten Kreis (200) erzeugte Schnee vor dem Zuführen zum Speichersee (30) in einem Depot (22) zwischengelagert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalt des Speichersees (30) insbesondere kontinuierlich umgewälzt wird, so, dass sich die einzelnen Wasserschichten des Speichersees (30) miteinander vermischen.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalt des Speichersees (30) insbesondere kontinuierlich umgewälzt wird, so dass das im Speichersee (30) befindliche Wasser einem mit den zweiten Schneeerzeugern (20) beschneiten Bereich des Speichersees (30) zugeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser des zweiten Kreises dem Speichersee entnommen wird.
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