EP3425311A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von kunstschnee - Google Patents

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EP3425311A1
EP3425311A1 EP17179653.5A EP17179653A EP3425311A1 EP 3425311 A1 EP3425311 A1 EP 3425311A1 EP 17179653 A EP17179653 A EP 17179653A EP 3425311 A1 EP3425311 A1 EP 3425311A1
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EP
European Patent Office
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snow
water
lake
circle
storage
Prior art date
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EP17179653.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3425311B1 (de
EP3425311C0 (de
Inventor
Claus Dangel
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Bachler Top Track AG
BAECHLER TOP TRACK AG
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Bachler Top Track AG
BAECHLER TOP TRACK AG
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Publication of EP3425311A1 publication Critical patent/EP3425311A1/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 and an apparatus for producing artificial snow according to the preambles of the independent claims.
  • a snow gun which generates artificial snow by means of compressed air and water or by means of ventilated air and water.
  • an air-water mixture is released into the atmosphere, with the drops of water in the air-water mixture cooling down 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 is aimed at a snow lance.
  • conventional snow cannons can also be used.
  • the snow producers that is typically snow lances or snow cannons, in particular devices for generating drops or a water mist, are supplied with water.
  • the water is typically taken from a reservoir, for example a storage lake.
  • the removal of water from a flowing water is also conceivable.
  • a method and a device for the production of artificial snow is to be provided, which is operable even at relatively higher temperatures, individually adjustable, easy to use and inexpensive to manufacture.
  • the maintenance and operating costs are preferably reduced.
  • water is taken from a reservoir and fed to a first circuit.
  • the first circle comprises at least one snow gun and in particular at least one snow lance.
  • the first circle is intended for snowmaking a winter sports locality, especially a ski slope.
  • a circle is understood to mean a subsection of the system which typically has a connection from a reservoir, such as a storage lake, to the snow lance.
  • the reservoir can be, for example, a flowing water, the water is removed.
  • the circle can be open or closed.
  • An open circle means that, for example, the snow that is applied to a ski slope will seep into nature at the latest, in spring at the latest.
  • a closed circle is characterized by the fact that essentially the largest part is led back to the reservoir, in particular to the reservoir lake.
  • snow-making also means applying a locality to water droplets produced by a snow gun. At high ambient temperatures, typically only a portion of the generated water droplets are converted to snow or freezing of the water droplets is not possible.
  • snow or water droplets are generated with the second snow guns.
  • the atmosphere removes heat from the drops of water so that the drops of water are cooled.
  • the water droplets are given so much energy that they perform a phase transformation and thereby freeze. The phase transformation releases extra energy to the atmosphere.
  • This snow and / or the supercooled water drops are fed to the reservoir lake. In the case when only cooled drops of water are supplied to the reservoir lake, they are warmed up by the energy stored in the storage lake and at the same time the storage lake is cooled.
  • the storage lake is additionally deprived of energy for melting the snow crystals, so that also sets an equilibrium. This means that in addition the melting enthalpy for melting the snow or ice crystals is withdrawn from the storage lake.
  • the storage lake is additionally cooled.
  • the second snow guns are arranged such that a surface of the reservoir lake is snowed directly for supplying the snow generated by the second circle and / or the water drops.
  • the second snow guns can also be arranged such that the snow generated with the second circle and / or the water drops are stored in a depot before being fed to the storage lake.
  • the medium needed to cool the lake is stored temporarily. It may be provided to store the required for cooling the lake medium over a longer period, for example, from spring to fall.
  • the content of the reservoir is circulated and preferably continuously circulated, so that the individual layers of water of the reservoir lake are mixed with one another.
  • the contents of the reservoir are in particular continuously circulated in such a way that the water located in the reservoir lake is supplied to a region of the reservoir reservoir snowed with the second snow gun.
  • the water of the second circle is taken from the storage lake.
  • the near-surface water typically has a temperature that goes to 0 °. As stated herein, the temperature of the water has a high impact on the snowmaking efficiency.
  • These can be arranged, for example, floating or on a float.
  • the storage lake can not be recirculated at the beginning of the process in order to cool only an uppermost layer of the storage lake with supercooled water droplets or ice (snow).
  • the circulation can be used at a later time to start the storage cooling.
  • the water supplied to the second circuit is taken, for example, from another reservoir, for example a flowing body of water. This makes it possible to fill the storage lake ever further.
  • Alternatively or in addition also allows such an arrangement to replace the water taken with the first circle, which is applied to the winter sports locality as snow, so that in the storage lake essentially a constant level of water is maintained.
  • the device comprises a first circle with at least one snow generator, in particular a snow lance, for snow-making a winter sports locality, in particular a ski slope.
  • the first circle can be connected to a reservoir and can be supplied with water from it.
  • the device furthermore has at least one second circle with at least one second snow generator, in particular a snow lance.
  • the second circuit can be brought into contact with a water source and preferably with the storage lake and can be acted upon by it with water.
  • the second circle is arranged or can be arranged such that the snowmaking of the reservoir lake is made possible.
  • the apparatus for producing artificial snow comprises a storage lake.
  • the first circle is connected to the reservoir lake.
  • the second circle is also in communication with the storage lake.
  • Such a device makes it possible to cool a storage lake without having to provide elaborate cooling towers.
  • the snow guns of the second circle are locatable or arranged on an edge of the reservoir lake, such that the snow generated by the snow gun of the second circle is supplied directly to the reservoir lake.
  • This arrangement is less sensitive to wind influences. Unwanted shipments of the generated snow or the generated water droplets can be avoided.
  • the snow guns of the second circle can be arranged or arranged within and preferably centrally of the reservoir lake, such that the generated snow is supplied directly to the reservoir lake.
  • the snow gun is rotatably mounted, for example, on a platform or on a nadobahren platform within the reservoir, so that the surface of the reservoir is applied evenly or continuously with snow.
  • the device described here preferably has at least one compressed air generator for operating the snow guns. Also preferably, one or more pumps may be disposed in the first and / or second circuits for conveying water for operation of the snow guns.
  • the device may have at least one circulation device for circulating the water in the storage lake.
  • a circulation device for example, pumps, turbines, propellers or air streams, which are introduced into the reservoir, may be provided.
  • the individual layers of water of the reservoir can be mixed together. This makes it possible to reduce the temperature in the storage lake as a whole and to achieve a uniform temperature level.
  • the device may include a conduit for the second circuit and a conduit for the first circuit.
  • the line for the second circle is shorter than the line for the first circle, and preferably shorter than 500m, especially shorter than 100m.
  • FIG. 1 shows an apparatus for producing artificial snow.
  • the device has a first circle 100 and a second circle 200. These two circles are located in a winter sports locality 1, which has a ski slope 2. In the vicinity of the winter sports locality 1 there is a storage lake 30.
  • the storage lake has a surface 31.
  • first snow gun 10 are arranged, which are connected to a conduit 11 for water and compressed air.
  • the line 11 is supplied with a pump assembly 12 with water and compressed air.
  • the pump assembly 12 may include one or more water pumps and one or more compressed air pumps. The water pumps receive the water from the Speichersee 30.
  • the second circuit of the device has a lance 20 and a line 21.
  • the line 21 is also acted upon by means of a Pumpenanordung 23 with water and / or air.
  • the pump assembly 23 is formed like the pump assembly 12 and may include a plurality of water and / or air pumps.
  • a water pump of the pump assembly 23 supplies water from the storage lake 30 to the snow lance 20.
  • a compressed-air pump of the pump arrangement 23 supplies compressed air to the lance 20. Of course, all pumps can be designed separately.
  • Another second circle 200 ' is shown. This also includes a pump assembly 23 and a snow lance 20. In contrast to the second circle 200, the second circle 200 'is arranged such that the snow generated by the snow lance 20 is supplied to a depot 22.
  • the snow generated by the lance 20 of the second circle 200 is fed directly to the surface of the reservoir.
  • the snow generated by the lance 20 of the second circle 200 ' is removed from the depot 22 at the desired time and fed to the storage lake 30.
  • the feeding of snow generated by the snow lances 20 to the storage lake 30 cools the storage lake. This makes it possible to generate snow with the first circle 100 even at higher outside temperatures, since the water of the reservoir lake 30, in contrast to an uncooled storage lake has a lower temperature and this freezes faster after leaving the nozzles of the snow lances 10 because the temperature difference is lower , Especially when using the snow lances, as in the EP 2 232 171 described, allows the lower temperature of the water, that this is cooled after leaving the nozzle faster than 0 ° C and can freeze on the encounter with nucleation rather than melting away these nucleation nuclei.
  • FIG. 2 shows a storage lake 30 in cross section. Centrally in the storage lake 30, a platform 32 is arranged. On this platform 32 is a lance 20 of a second circle 200 (see FIG. 1 ) arranged. In contrast to FIG. 1 is the snow lance 20 within the memory lake 30.
  • the following statements also apply to the arrangements of the second circles 200 and 200 'from the FIG. 1 ,
  • the second circle of the device according to the FIG. 2 has a lance 20 and a conduit 21.
  • the line 21 is acted upon by a pump assembly 23, not shown here with water and / or air.
  • the line 21 is relatively short, usually shorter than 100m. This means that pumping water, in contrast to the first circuit, where lines can typically be several kilometers long, requires significantly less energy.
  • elements of the second circle are regularly dimensioned smaller than elements of the first circle.
  • the snow lance 20 of the FIG. 2 is the platform 32 rotatably formed, that is, during operation, this can rotate 360 ° about its own axis, so that the entire surface 31 of the memory lake 30 can be snowed. Additionally or alternatively, a circulation device 40 is provided in the storage lake 30, which preferably circulates the water opposite to the direction of rotation of the snow lance 20.
  • the circulation device can also be arranged such that water layers, which are already cooled or cooled on the surface of the lake, with lower layers in the storage lake be mixed. A combination is also possible.

Abstract

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von Kunstschnee. Dabei wird Wasser aus einem Speichersee 30 entnommen und einem ersten Kreis 100 umfassend zumindest einen Schneeerzeuger 10 zur Beschneiung einer Wintersportlokalität 1 zugeführt. Das Wasser im Speichersee 30 wird gekühlt. Zur Kühlung wird Wasser zu einem zweiten Kreis 200 umfassend zumindest einen oder mehrere zweite Schneeerzeuger 20 zugeführt. Mit dem zweiten Kreis wird Schnee und/oder Wassertropfen erzeugt. Der mit dem zweiten Kreis 200 erzeugte Schnee und/oder die Wassertropfen werden dem Speichersee 30 zugeführt um diesen zu kühlen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Kunstschnee gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
  • 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.
  • 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 die in den unabhängigen Patentansprüchen definierten Vorrichtungen und 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 und/oder Wassertropfen mit dem zweiten Kreis,
    • Zuführen des mit dem zweiten Kreis erzeugten Schnees und/ oder der Wassertropfen 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 oder Wassertropfen 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 und/oder die unterkühlten Wassertropfen werden dem Speichersee zugeführt. Im 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 und/oder der Wassertropfen eine Oberfläche des Speichersees direkt beschneit wird.
  • Dies ermöglicht ein einfaches und effizientes Einbringen des Schnees und/oder der Wassertropfen 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 und/oder die Wassertropfen 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/Wassertropfen 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 Aspekt der Erfindung 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 erfindungsgemässe 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_N 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 (Verfrachtunq, 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 xhsch_w+msch_Exhsch_E
    Resultierende mittlere Wassertemperatur TW3_a 4.7 °C = HW3_a/(mW3*cpW) +TRef
    Resultierende mittlere Abkühlung des Sees DTa 5.3 °C = TW1 - TW3_a
    Wasservolumen im See nach Beschneiung VW3 97'408 m3 =mW3 / rW3
    b) Schneilanzen regnen in den See
    Mittlere Feuchtkugeltemperatur Umqebungsluft TFK -3 °C Schätzung über gesamte Schneidauer
    Resultierende Wassermasse mit TFK mW_TFK 10'368'000 kg
    Total resultierende Enthalpie im See HW3_b 3'525'043'200 kJ =mW2×hW1+mW_TFK ×hW_TFK
    Resultierende mittlere Wassertemperatur TW3_b 8.6 °C = HW3_b/ (mW3*cpW) +TRef
    Resultierende mittlere Abkühlung 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 (15)

  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, dadurch gekennzeichnet, dass 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 und/oder Wassertropfen mit dem zweiten Kreis (200)
    - Zuführen des mit dem zweiten Kreis (200) erzeugten Schnees und/oder der Wassertropfen zum Speichersee (30).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Schneeerzeuger (20) derart angeordnet sind, dass zum Zuführen des mit dem zweiten Kreis (200) erzeugten Schnees und/oder der Wassertropfen eine Oberfläche (31) des Speichersees (30) direkt beschneit wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Schneeerzeuger (20) derart angeordnet sind, dass der mit dem zweiten Kreis (200) erzeugte Schnee und/oder die Wassertropfen vor dem Zuführen zum Speichersee (30) in einem Depot (22) zwischengelagert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalt des Speichersees (30) insbesondere kontinuierlich umgewälzt wird, so, dass sich die einzelnen Wasserschichten des Speichersees (30) miteinander vermischen.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser des zweiten Kreises dem Speichersee entnommen wird.
  7. Vorrichtung zum Erzeugen von Kunstschnee insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend, einen ersten Kreis (100) mit zumindest einem Schneeerzeuger (10), insbesondere einer Schneilanze, zur Beschneiung einer Wintersportlokalität (1), insbesondere einer Skipiste (2), wobei der erste Kreis (100) mit einem Speichersee in Verbindung bringbar und von diesem mit Wasser beaufschlagbar ist,
    einen zweiten Kreis (200) mit zumindest einem zweiten Schneeerzeuger (20), insbesondere einer Schneilanze, wobei der zweite Kreis (200) mit einer Wasserquelle und vorzugsweise mit dem Speichersee (30) in Verbindung bringbar und von diesem mit Wasser beaufschlagbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Kreis (200) derart anordenbar ist, dass die Beschneiung des Speichersees (30) ermöglicht ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneeerzeuger (20) des zweiten Kreises (200) am Rand des Speichersees (30) anordenbar sind, derart, dass der erzeugte Schnee direkt dem Speichersee (30) zugeführt wird.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneeerzeuger (20) des zweiten Kreises (200) innerhalb und vorzugsweise zentral des Speichersees (30) anordenbar sind, derart, dass der erzeugte Schnee direkt dem Speichersee (30) zugeführt wird.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, umfassend zumindest einen Druckerzeuger für Druckluft zum Betrieb der Schneeerzeuger.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, umfassend zumindest eine Pumpe(12, 23) zum Fördern des Wassers in den ersten Kreis (100) oder in den zweiten Kreis (200) zum Betrieb der Schneeerzeuger.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, umfassend zumindest eine Umwälzeinrichtung (40) zum Umwälzen des Wassers im Speichersee (30).
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, umfassend eine Leitung (2) für den zweiten Kreis 200 und eine Leitung (11) für den ersten Kreis (100), wobei die Leitung (21) kürzer als die Leitung (11) ist und insbesondere kürzer als 100m.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Schneeerzeuger (21) auf einer Plattform (32), vorzugsweise drehbar, angeordnet ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Schneeerzeuger (20) derart angeordnet sind, dass der mit dem zweiten Kreis (200) erzeugte Schnee vor dem Beschneien des Speichersees (30) in ein Depot (22) einbringbar ist.
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