JUFOTech. WKO.at/tirol/jufotech DATENBLATT. Jugend forscht in der Technik. Titel der Projektarbeit: Fachgebiet:

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1 Datenblatt (dient als Titelblatt für die Projektarbeit) Seite 1/2 JUFOTech Jugend forscht in der Technik WKO.at/tirol/jufotech DATENBLATT Wir nehmen am Wettbewerb Jugend forscht in der Technik Auf den Spuren des kleinen Albert teil! Titel der Projektarbeit: Fachgebiet: Projektbetreuer: Schulklasse: Name: Schule: Straße: PLZ/Ort: Schulstufe: PLZ/Ort: Telefon: Kleingruppe: Weitere Gruppenmitglieder: Projektleiter (Vor-/Nachname) (Vor-/Nachname) Straße (Vor-/Nachname) PLZ/Ort (Vor-/Nachname) (Vor-/Nachname) Telefon (Vor-/Nachname) Schule, Schulstufe (Vor-/Nachname) Desiree Stofner und Marlene Hopfgartner T DW 1231 und DW 1264 M desiree.stofner@wktirol.at u. marlene.hopfgartner@wktirol.at

2 Datenblatt (dient als Titelblatt für die Projektarbeit) Seite 2/2 WKO.at/tirol/jufotech Kurzfassung unserer Arbeit: Eine Aktion der Kooperationspartner: Wirtschaftskammer Tirol, Förderverein Technik Tirol Desiree Stofner und Marlene Hopfgartner T DW 1231 und DW 1264 M desiree.stofner@wktirol.at u. marlene.hopfgartner@wktirol.at

3 Inhalt Einleitung:... 2 Unsere Forschungsaktivitäten:... 2 a) Exkursion ins Schigebiet Alpbach... 2 b) Vergleich Kunstschnee / Naturschnee:... 4 c) Das Wetter... 4 a) Luftfeuchtigkeit:... 5 b) Luftdruck:... 5 c) Lufttemperatur:... 5 d) Feuchtkugeltemperatur:... 5 d) Wir produzieren unseren Schnee... 6 e) Schneekanonen und Umweltschutz... 7 f) Alternativen zur Schneekanone Ideen für die Zukunft... 8 Feedback durch SchülerInnen Teilnehmer: Projektbeschreibung PB-Klasse der PTS Brixlegg Seite 1

4 Einleitung: Bei der Suche nach einem Projektthema für Der kleine Albert Jugend forscht in der Technik genügte heuer für uns ein Blick aus dem Fenster unseres Klassenzimmers: bereits sehr früh im November begannen die Alpbacher Bergbahnen am Reither Kogl in Reith im Alpbachtal mit der Beschneiung der Schipisten. Die Fragen Wieso beschneien die schon so früh? oder auch wieso können sie beschneien es hat ja noch gar keine Minusgrade beschäftigten die Jungs aus der PB-Klasse sehr. Somit war ein für uns passendes Forschungsthema gefunden! In den darauffolgenden Wochen und Monaten recherchierten wir im Internet, waren auf Exkursion, beschäftigten wir uns mit Zeitungsartikeln, Ausschnitten aus Radio- und Fernsehsendungen, um die auftauchenden Fragen bestmöglich beantworten zu können. Wir staunten sehr, wie komplex das Thema Schneeproduktion ist aber dennoch schafften wir es, unseren eigenen Schnee zu produzieren! Wir erfuhren auch, dass es neben den Schneekanonen auch andere Versuche gibt, Frau Holle bei der natürlichen Schneeproduktion zu unterstützen. Neben den technischen Fakten erlernten wir auch Fähigkeiten, die uns bei der Präsentation eines Themas behilflich sein sollten: Bildbearbeitung, Erstellen einer Website oder auch das Schneiden von Filmmaterial gehörte genauso dazu wie das richtige und höfliche Schreiben von s. Auch die Online-Zusammenarbeit mit Edu-Pads war für viele von uns neu. Dadurch, dass dieses Thema so umfangreich war, konnte nicht jeder Schüler alle Recherchen und Stationen selbst erledigen. Je nach Begabung und Interesse arbeiteten wir in verschiedenen Schwerpunkt- Teams. Zum Schluss wurden die vielen verschiedenen Teilergebnisse zu einem Gesamtergebnis zusammengefügt. Wir haben dadurch erlebt, wie wichtig es ist, dass jeder seine ihm zugeteilten Aufgaben verlässlich und ordentlich erledigt. Unsere Forschungsaktivitäten: a) Exkursion ins Schigebiet Alpbach Am 7.Dezember 2016 machten wir uns auf nach Alpbach, um über das Thema Beschneiung direkt vor Ort etwas zu erfahren. Herr Cassotti, der Betriebsleiter der Alpbacher Bergbahnen hatte sich bereit erklärt, uns einen Blick hinter die Kulissen zu geben. Wir sollten mit Schiern zur Exkursion erscheinen, damit wir auch ins Gelände könnten. Gesagt - getan! Projektbeschreibung PB-Klasse der PTS Brixlegg Seite 2

5 Als erstes bekamen wir einen Blick in die Schaltzentrale der Beschneiungsanlagen. In einer Landkarte konnten wir jede Schneekanone und jede Schneelanze sehen. Herr Cassotti erklärte uns, dass heutzutage die Schneekanonen über Smartphones und Tablets bedient werden können. Zu Beginn der Saison wird der Beschneiungsbetrieb manuell gestartet, während der Saison erkennt jede Schneekanone von selbst die richtigen Voraussetzungen und startet vollautomatisch mit der Beschneiung. Zu Beginn der künstlichen Schneeerzeugung in den 90-iger Jahren waren die Mitarbeiter noch von Schneekanone zu Schneekanone gefahren, um diese händisch ein- und auszuschalten. Wir erfuhren unter anderem auch, dass im Schigebiet Skijuwel (Alpbach, Wildschönau) 194 Schneekanonen im Einsatz sind in Alpbach 82 Propellerkanonen und 49 Schneelanzen Schnee erzeugen eine Propellerkanone ca Euro kostet und dass sich die Kosten für eine Schneelanze auf ca Euro belaufen in Alpbach ca. 450 Liter Wasser pro Sekunde in Schnee verwandelt werden können (ein Feuerwehrauto wäre mit dieser Förderleistung in ca. 10 Sekunden leer gepumpt!) die Kosten für die Produktion von 1 m³ Schnee bei 3 Euro liegen (wobei die Kosten für Kanonen, Rohrverlegung, Bauwerke und Pumpstationen etc. dabei nicht mit eingerechnet sind im Schigebiet Alpbach pro Jahr ca. 2,4 Millionen Euro für die Schneeproduktion aufgewendet werden die Kunstschneeproduktion in Alpbach seit ca betrieben wird damals wurde ein kleiner Speicherteich mit ca m³ Wasser angelegt heute liefern fünf große Speicherseen das benötigte Wasser acht große Pumpen zur Versorgung der Schneekanonen eingesetzt werden Wasser in den Speicherseen von unten mit Luft gekühlt wird, denn die optimale Schnei-Temperatur des Wassers liegt bei ca. 0,5 Celsius Wasser bevor es zur Beschneiungsanlage gelangt mittels UV-Anlage Trinkwasserqualität erhält der Zusatz von chemischen Mitteln strengstens verboten ist im Schigebiet Alpbach ca. 54 km Rohre und Kabel für Beschneiungseinrichtungen verlegt sind Spannend für uns war auch zu sehen, WAS alles in einem Kabelkanal verlegt werden muss ein Modell eines Kabelgrabenquerschnitts verdeutlicht das (Maßstab in etwa 1:1) Kabelwarnband (Warnung für vorhandene Leitungen bei Grabungsarbeiten) Hochspannungskabel (Stromversorgung im Schigebiet) Energieversorgungsleitung (für die Anschlussstellen der Schneekanonen) Steuerkabel (für die Automatisierung der Schneeerzeugung) Glasfaserkabel (Datenübertragung im Schigebiet) Wasserversorgungsleitung (für die Schneeerzeugung) Luftversorgungsleitung (für die Schneelanzen, Druck: 18 bar) Wasserdrainageleitung (zur Ableitung von Wasser im Kabelkanal) Projektbeschreibung PB-Klasse der PTS Brixlegg Seite 3

6 Wir erfuhren auch Wesentliches zum Unterschied der Propeller-Schneekanonen und der Schneelanzen: Die Propellerkanonen haben zwar eine höhere Produktivität, ein Problem stellt allerdings das Umstellen der Kanonen dar. Der Zeitfaktor spielt dabei nämlich eine große Rolle: bei idealen Schneibedingungen zählt jede Minute, um die optimalen Verhältnisse ausnützen zu können. Es werden deshalb sogar Hubschrauber zum schnellen Transport der Kanonen eingesetzt. Schneelanzen haben zwar eine geringere Leistung als Propellerschneekanonen, sind allerdings fest verankert. Die Schneelanzen werden über die Leitungen mit Druckluft versorgt, während hingegen in den Propellerkanonen der Kompressor direkt eingebaut ist. Drei Schneelanzen erbringen in etwa die Leistung einer Propellerschneekanone. Die Entscheidung, ob und wann mit der künstlichen Schneeproduktion begonnen wird, ist insofern schwierig, als dass seriöse Wetterberichte nur ca. drei Tage im Voraus erstellt werden können. Ein Vorteil von Kunstschnee gegenüber Naturschnee ist der, dass Wetteränderungen wie z.b. Föhneinbruch oder Regenfälle weniger Verlust bedeuten als bei Naturschnee. Der Aufbau der Schneekristalle stellt hier einen entscheidenden Unterschied dar: b) Vergleich Kunstschnee / Naturschnee: Die wichtigsten Unterschiede zwischen Kunstschnee und Naturschnee lassen sich anhand der Formen eines Schneekristalls erklären: KUNSTSCHNEE: eher rundliche Form sehr kompakt (weniger anfällig für höhere Temperaturen) relativ harter Untergrund NATURSCHNEE: Sechsstrahlige Kristallform eckige Schneekristalle ist fluffiger als Kunstschnee Kunstschnee Naturschnee c) Das Wetter Das Um und Auf für das Funktionieren einer Beschneiungsanlage ist das richtige Wetter. Bei unseren Recherchen sind wir immer wieder auf Fachausdrücke aus der Meteorologie gestoßen, von denen wir jene erklären möchten, die für die Schneeproduktion wichtig sind. Projektbeschreibung PB-Klasse der PTS Brixlegg Seite 4

7 a) Luftfeuchtigkeit: Die Luftfeuchtigkeit gibt an, wie viel Wasserdampf in der Luft enthalten ist. Flüssiges Wasser (z.b. Regentropfen, Schnee, ) wird nicht zur Luftfeuchtigkeit dazu gerechnet! Messgerät: Hygrometer Man unterscheidet: Absolute Luftfeuchtigkeit (Wassermasse / Volumen) (Einheit: g/m³) Relative Luftfeuchtigkeit (gibt an, wie viel Prozent der höchsten Aufnahmekapazität an Wasser bereits erreicht sind) Die relative Luftfeuchtigkeit wird in Prozent angegeben. Es gilt. Je kälter die Umgebungstemperatur ist, desto weniger Wasser kann in der Luft aufgenommen werden. b) Luftdruck: Die Erdatmosphäre ( Luft ) hat Masse. Auf jedem Quadratmeter der Erdoberfläche lastet eine Masse von ca kg. Der Druck (Kraft /Fläche) beträgt ca N / m². Dieser Druck entspricht etwa einer 10-Meter-Wassersäule. Einheit: 1 bar (10 5 Pascal) Messgerät: Barometer c) Lufttemperatur: Die Temperaturangabe ist ein objektives Maß dafür, wie warm oder kalt es ist. Als Lufttemperatur wird die Temperatur in der bodennahen Atmosphäre bezeichnet. Einheit: 1Grad Celsius (alternativ: Grad Fahrenheit; Kelvin) Messgerät: Thermometer d) Feuchtkugeltemperatur: Die niedrigste Temperatur, die durch Verdunsten von Wasser in die Luft erreicht werden kann Durch Verdunsten von Wasser wird eine tiefere Temperatur erzeugt, als sie im trockenen Zustand wäre (z.b. schwitzen, nasse Badebekleidung) Die Temperaturabsenkung ist umso größer, je trockener die Umgebungstemperatur ist. Die Feuchtkugeltemperatur wird oft als Kühlgrenztemperatur bezeichnet. Die Feuchtkugeltemperatur Faustregel: Bei einer Feuchtkugeltemperatur von <= 0 Celsius fällt Schnee, bei einer Feuchtkugeltemperatur von >2 Celsius fällt Regen. Projektbeschreibung PB-Klasse der PTS Brixlegg Seite 5

8 Tabelle: Feuchtkugeltemperatur Aus dieser Tabelle lässt sich ablesen, dass auch bei leichten Plusgraden (und entsprechender Luftfeuchtigkeit geschneit werden kann. d) Wir produzieren unseren Schnee Nachdem wir uns bei unserer Exkursion in Alpbach über die Arbeit und die Funktionsweise der Schneekanonen informiert hatten, reifte in uns die Idee, selbständig Schnee zu produzieren. Nachdem wir auch gelernt hatten, dass wir Wasser mit hohem Druck kalte Temperaturen und passende Luftfeuchtigkeit und KEINE chemischen Hilfsmittel benötigten, hatten wir eine grandiose Idee: An einem (eiskalten!) Tag im Jänner machten uns auf zu unserem Schulwart und baten ihn um einen langen Wasserschlauch den Hochdruckreiniger und Stromanschluss Wir marschierten mit diesen Utensilien ins benachbarte Schwimmbad von Brixlegg und begaben uns an einem steilen Hang ganz nach oben, damit unser Schnee die entsprechende Fallhöhe zur Verfügung hatte. Dieser Hochdruckreiniger sollte ein sehr einfaches Modell einer Schneelanze darstellen wir waren sehr gespannt auf das Ergebnis. Aber: Es tat sich NICHTS! Weder Wasser, noch Schnee waren zu sehen. Sofort begannen wir mit der Ursachenforschung dieses Misserfolges. War das Wasser aufgedreht? War ein Knoten im Wasserschlauch? Nachdem all diese Punkte überprüft waren, erkannten wir: das Wasser im Schlauch (und später dann auch noch im Hochdruckreiniger!) war gefroren. Wir hatte die Temperatur von fast -20 C doch wohl unterschätzt. Keiner von uns hätte gedacht, dass das Gefrieren so schnell gehen würde. Das bedeutete: Kommando retour: Schlauch und Hochdruckreiniger zurück ins Haus und auftauen! Wenig später legten wir wieder los allerdings drehten wir dieses Mal das Wasser sofort auf und achteten auf ständigen Fluss, sodass es nicht nochmals einfrieren konnte. Wir achteten auch darauf, dass der Hochdruckreiniger funktionstüchtig blieb. Und: ES SCHNEITE! Projektbeschreibung PB-Klasse der PTS Brixlegg Seite 6

9 Der Hochdruckreiniger zerstäubte das Wasser in feine Teilchen und die eisigen Temperaturen brachten die feinen Wassertröpfchen zum Gefrieren. Wir untersuchten die gefrorenen Wassertröpfchen und stellten fest, dass es wirklich kleine (Schnee)Kristalle waren! Wir waren zwar aufgrund der tiefen Temperaturen selber fast tiefgekühlt, aber total glücklich, dass unsere private Schneeproduktion so toll funktioniert hatte. e) Schneekanonen und Umweltschutz Wir beschäftigten uns im Rahmen des Projektes natürlich auch mit dem Thema Umweltschutz im Zusammenhang mit der Schneeerzeugung mit Schneekanonen. Allerdings war es hier sehr schwierig, objektive Aussagen zu finden. Einerseits gibt es kritische Aussagen zu diesem Thema, andererseits stehen die Interessen der Wirtschaft (Tourismus) denen entgegen. Wir stießen unter anderen auf Beeinträchtigung der Natur durch die notwendigen Baumaßnahmen (Humusschichten werden abgetragen befürchtete Auswirkungen auf Tier- und Pflanzenwelt Lärm beim Bau bzw. beim Betrieb der Schneekanonen hoher Energieverbrauch durch die Schneekanonen Projektbeschreibung PB-Klasse der PTS Brixlegg Seite 7

10 Kampf ums Wasser durch die Speicherseen sollen Wasservorräte gesammelt werden, die dann zur Bewässerung der Berg- und Almgebiete wiederum fehlen Wasser soll aus Flüssen in Speicherseen gepumpt werden dies soll wiederum Auswirkungen auf die Fische und sonstige Lebewesen in den Flüssen haben Diesen Aussagen gegenüber stehen zum Beispiel genaue Umweltverträglichkeitsprüfungen bei der Errichtung zum Beispiel von Speicherteichen (jahrelange Planung und genaue Beobachtung der Tier- und Pflanzenwelt) Einbruch des Tourismus bei schneearmen Wintern viele Arbeitslose in den Tourismusbetrieben und allen damit verbundenen Branchen (Gesamtwirtschaft!) es wird nur mit natürlichen Produkten (Wasser, Luft) gearbeitet in Österreich ist die Verwendung von Chemikalien zur Schneeproduktion nicht erlaubt f) Alternativen zur Schneekanone Ideen für die Zukunft Im Laufe der Beschäftigung mit unserem Forschungsthema konnten wir feststellen, dass sehr viele Ideen am Markt sind, um eine Alternative zu den Schneekanonen zu finden. Mit Hilfe von Internetrecherchen und Anfragen per versuchten wir, weitere Informationen zu diesen Methoden zu erhalten. Schnee aus Stoff Im Internet stießen wir auf eine Firma, die Schipisten mit speziellem Stoff auslegt. Um Genaueres darüber zu erfahren, kontaktierten wir die Firma per und erhielten folgende Auskünfte: Es handelt sich um einen Spezialteppich, der am Hang ausgerollt wird Dieser Spezialteppich macht auch das Kurven fahren wie auf Schipisten möglich Die Firma Mr.Snow gibt es seit 2013, Langzeiterfahrungen sind daher noch nicht vorhanden, aber der Belag soll bei durchschnittlicher Belastung des Hanges für ca. 10 Jahre haltbar sein Die Installation ist relativ einfach: Teppich ausrollen, Teppich am Boden fixieren und los geht s Das Fahrgefühl ist täuschend echt mit dem eines normalen Schnees sogar Schimannschaften trainieren am Teppich-Schnee Da der Schnee nicht schmilzt ist es eine ideale Variante um auch im Sommer Schi fahren zu können Bilder der Firma Mr.Snow Projektbeschreibung PB-Klasse der PTS Brixlegg Seite 8

11 Schneewolke Faszinierend fanden wir auch das Prinzip der Schneewolke. Das Team um Michael Bacher (Firma Neuschnee ) versucht mit Hilfe einer Wolkenkammer Schnee so zu produzieren, wie dies die Natur vorgibt. Fein zerstäubter Nebel wird in einer Kammer erzeugt. Dadurch, dass die Schneeteilchen keine Möglichkeit haben zu entweichen, bilden sich richtige Schneekristalle in ihrer typischen 6-strahligen Struktur aus und rieseln dann als Pulverschnee zu Boden. Das Prinzip ist so, dass es sehr wasser- und stromsparend arbeitet. Während das Verhältnis Wasser : Kunstschnee bei den konventionellen Schneekanonen in etwa 1 : 2,2 beträgt, beträgt es hier 1 : 15! Sollte dieses Prinzip nach der Testphase Erfolg haben, würde es eine massive Einsparung an Wasser und Strom bedeuten. Eine Weiterentwicklung dieser Schneewolke wäre der sogenannte Schneedrucker ein selbstfahrendes Gerät, dass eine Wolke in sich trägt und während der Nacht flexibel auf der Piste Beschneiungen vornehmen könnte. Bilder: Modell der Schneewolke und des Schneedruckers (Quelle: youtube) Schneedepot Besonders interessiert hätte uns auch das Prinzip der Kitzbühler Bergbahnen, die bereits sehr erfolgreich das Prinzip des Schneedepots anwenden. Schnee des vergangenen Jahres wird hier gelagert und ermöglichen einen frühen Start in die nächste Wintersaison. Wir wollten gerne weitere Details zu dieser interessanten Variante wissen leider blieben unsere s unbeantwortet. Weitere Informationen zum Projekt, weitere Erkenntnisse und Recherchen, Bilder und Diverses gibt es auf unserer Website viel Spaß beim Forschen! Ihre PB-Klasse der PTS Brixlegg Projektbeschreibung PB-Klasse der PTS Brixlegg Seite 9

12 Feedback durch SchülerInnen Teamarbeit war super; alle waren beteiligt selbständiges Arbeiten war super das Projekt war cool aber auch sehr viel Arbeit! der Blick hinter die Kulissen eines Liftbetriebes war super ich hätte nicht gedacht, dass hinter Kunstschnee so viel Technik und Arbeit steckt unser Versuch zur Schneeerzeugung war total interessant auch wenn es nicht auf Anhieb funktionierte und es brutal kalt war! Ich sehe viele Dinge anders, da ich jetzt weiß, wie die Schneekanonen die Umwelt belasten Es war sehr beeindruckend zu sehen und zu hören, wie viel Geld für die Erzeugung von Kunstschnee notwendig ist und dass es sich trotzdem rentiert! Ich freue mich schon darauf, wenn wir noch eine eigene Kanone bauen Die Recherche im Internet und in sonstigen Unterlagen war sehr anstrengend aber wir haben gelernt, wie man das richtig macht gefallen hat mir die Arbeit am Computer wie wir Bilder bearbeiten können und auch wie wir eine eigene Homepage machen können Teilnehmer: Erciftci Yasin Faller Hannes Fill Florian Fischer Tobias Gruß Marco Hechenblaikner Patrick KlinglerAndreas Kostenzer Georg Lengauer Philip Margreiter Fabian Morak Manuel Moser Martin Neuhauser Markus Piffer Andreas Prosser Alexander Prosser Christian Prosser Thomas Rendl Florian Rupprechter Simon Schneider Simon Tipotsch Christian Projektbetreuung: Anna Maria Schguanin Projektbeschreibung PB-Klasse der PTS Brixlegg Seite 10