Hoe werkt besneeuwing?
Helder water zonder toevoegingen
Sneeuw bestaat uit vele kleine ijskristallen, die meestal sterk vertakt zijn. De precieze vorm van de sneeuwvlokken hangt af van de temperatuur, de luchtvochtigheid, de valhoogte en de windinvloeden tijdens het ontstaan ervan. Zowel kunstmatige sneeuw als natuurlijke sneeuw bestaat uit bevroren water. Er zijn vooral verschillen in structuur en dichtheid, niet in de samenstelling. Het bestaat uit ijskristallen, die niets anders zijn dan bevroren water zonder toegevoegde stoffen. Bij het besneeuwen worden er geen toevoegingen aan het water gedaan.
Daarom is de benaming „kunstsneeuw“ voor op deze manier geproduceerde sneeuw geen technisch correcte benaming.
Tijdens het besneeuwingsproces wordt water onder hoge druk, gemengd met lucht, door een spuitmond geperst en met een ventilator fijn verneveld. Terwijl de minuscule waterdruppeltjes naar de grond sijpelen, bevriezen ze in de koude lucht. Omdat het bevriezen op de korte weg naar de grond sneller verloopt, vormen de kristallen bij technische besneeuwing geen fijne vertakkingen, maar eerder ronde sneeuwkorrels. Daarom is deze sneeuw dichter en compacter dan natuurlijke sneeuw en smelt hij minder snel.
Water bevriest in de koude lucht
In de Wintersport-Arena Sauerland wordt bijna uitsluitend gebruikgemaakt van klassieke sneeuwkanonnen. Daarbij bevriest het fijn verstoven water in de koude lucht. Daarom kunnen sneeuwkanonnen alleen sneeuw produceren bij een voldoende lage omgevingstemperatuur. De lucht moet minimaal min twee graden koud zijn, liever nog lager. Want dan is de sneeuwproductie effectiever. Bij temperaturen van min tien graden leveren de sneeuwkanonnen de optimale sneeuwopbrengst.
Een lage luchtvochtigheid heeft eveneens een positief effect op het resultaat van de sneeuwproductie. Bij bijzonder droge lucht kunnen de installaties zelfs al sneeuw produceren bij temperaturen iets boven 0 graden. Hoeveel sneeuw een sneeuwkanon kan produceren, hangt af van de omgevingstemperatuur. Bij min drie graden wordt ongeveer negen kubieke meter sneeuw per uur geproduceerd, bij min tien graden ongeveer 60 kubieke meter.
Sneeuwkanonnen en sneeuwlansen
In de Wintersport-Arena Sauerland worden propellerapparaten („sneeuwkanonnen“) en sneeuwlansen ingezet. Lansen zijn energiezuiniger, maar vereisen iets lagere temperaturen. Bovendien is het verlies door wegwaaien groter. Daarom bestaat het overgrote deel van de sneeuwkanonnen uit propellerapparaten. Deze zien eruit als een vliegtuigmotor. In het midden van het apparaat zit een propeller die een krachtige luchtstroom genereert. Daarrond bevinden zich meerdere ringen met sproeiers.
Daar komt het mengsel van water en perslucht uit.
Een sneeuwlans is een aluminium buis van maximaal twaalf meter lang, met aan het uiteinde fijne spuitmonden. Hierdoor wordt een mengsel van lucht en water geblazen. Het water wordt verneveld tot fijne druppeltjes, die vervolgens door de koude lucht als fijne ijskristallen naar de grond dwarrelen.
Koud bewaren zoals in de koelkast
De sneeuw wordt direct op de piste gestrooid, die vervolgens meteen wordt geprepareerd. Of hij wordt in grote hopen opgestapeld en in deze opslagplaatsen bewaard. De op deze manier geproduceerde en opgeslagen sneeuw vormt een aanzienlijk robuustere, duurzamere basis dan natuurlijke sneeuw. Niet alleen omdat technisch geproduceerde sneeuw minder snel smelt vanwege de grovere ijskristallen. De sneeuwlagen en -opslagplaatsen vormen aan de buitenkant een dunne, beschermende ijslaag. Binnenin heersen koude temperaturen.
Zo blijft de temperatuur, net als in een koelkast, lang behouden. Op de piste zorgen de pisteonderhoudsmachines ervoor dat er een zeer compacte sneeuwlaag ontstaat, die eveneens een hoge bescherming biedt tegen mogelijke milde buitentemperaturen.
Bij lichte plusgraden kan goed geprepareerde sneeuw, vooral bij droge lucht, lang stabiel blijven. Goed geprepareerde pistes of aangelegde sneeuwreserves kunnen bij neerslagvrij weer zelfs meerdere weken durende milde periodes doorstaan. Dat is precies het principe van technische besneeuwing: koude weersperiodes gebruiken voor sneeuwproductie om milde periodes te overbruggen. Daarom is de gemiddelde wintertemperatuur slechts een relatieve waarde om de sneeuwzekerheid te kunnen beoordelen.
Sneeuwkanon voor alle weersomstandigheden
Sinds enkele jaren worden op een aantal pistes allweather-sneeuwkanonnen ingezet, die ongeacht de buitentemperatuur sneeuw kunnen produceren. Aanvankelijk ging het om afzonderlijke installaties die voor test- en ontwikkelingsdoeleinden werden geplaatst. Inmiddels kunnen in het skiliftcircuit van Winterberg, indien nodig, vijf tot zes aaneengesloten kilometer piste op deze manier van sneeuw worden voorzien. De technologie heeft zich inmiddels bewezen en het energieverbruik is voortdurend afgenomen.
Als de sneeuwkanonnen voor alle weersomstandigheden net als koelkasten in energie-efficiëntieklassen zouden worden ingedeeld, zouden nieuwere installaties energie-efficiëntieklasse C halen, en installaties van de nieuwste generatie zelfs energie-efficiëntieklasse A.
Overal waar kou wordt geproduceerd, ontstaat warmte. Een proefproject maakt het mogelijk om de restwarmte van deze installaties te gebruiken voor de verwarming van een multifunctioneel gebouw met horeca, skiverhuur, kaartverkoop en woonruimte voor medewerkers. De installatie levert tot 95 kW bruikbaar warmtevermogen voor warmteterugwinning. Een warmtepomp voor een eengezinswoning met een woonoppervlakte van 100 tot 150 vierkante meter levert doorgaans ongeveer 5 tot 7,5 kW verwarmingsvermogen. Dat verbetert de energiebalans nog eens aanzienlijk.