Skigebiet Jenner: Mit Hochdruck für Schnee­sicherheit

Die Skiregion Jenner in Berchtesgaden präsentiert sich mit 11 km Skiabfahrten und wirbt mit beschneiten Pisten von der 1.800 m hoch gelegenen Bergstation bis ins Tal, das auf 610 m Meereshöhe kurz vor einem Ausläufer des Königssees endet. Eine Mindestschneehöhe von 30 bis 40 cm ist Voraussetzung dafür, dass Wintersportler ordentliche Pistenverhältnisse vorfinden. Für die technische Beschneiung von Skipisten braucht es die richtigen Außentemperaturen, elektrische Energie und Wasser. Um an den Beschneiungsanlagen zusammen mit zugeführter Druckluft aus Gebirgswasser Maschinenschnee zu erzeugen, ist vor allem ein hoher Druck in den Wasserverteilleitungen nötig. Die Schneeerzeuger zerstäuben dazu reines Wasser zu feinsten Tröpfchen, die sich während der kurzen Ausströmzeit zwischen Düsenmündung und Skipiste zu einem Schneekristall formen. Während die Luft für diesen Gefrierprozess möglichst unter - 5°C kalt und trocken sein soll, muss die Temperatur des Wassers aus dem im Berg verlegten Rohrleitungsnetz höher als 0°C sein, damit das Wasser nicht bereits am Düsenaustritt der Schneekanone gefriert.

Herzstück Pumpstation

Die zur Schnee-Erzeugung für die Skiabfahrten am Jenner benötigten Wassermengen hält ein Speicherteich bereit, der bis zu 48.000 m³ Wasser bevorratet und vollgefüllt 11 m tief ist. Das Herzstück der Beschneiungsanlagen ist unterhalb der Seilbahn-Mittelstation in ­einem Technikgebäude installiert. Vier Hochdruckpumpen fördern das Wasser über ein im Berg verlegtes, strangförmiges Verteilleitungsnetz zu den Beschneiungsanlagen. Vom Speicherteich gelangt das Wasser durch den Höhenunterschied mit zirka 2 bar Vordruck in die Anlage. Die aus dem ­Technikgebäude herausführende Druckleitung in der Nennweite 300 vermittelt einen Eindruck von den zu fördernden Wassermengen. An den Endpunkten der Druckleitungen steht für die Zerstäubung des Wassers ein Druck von 20 bar an. Um die Höhenunterschiede und Rohrleitungswiderstände bis zu den Endpunkten zu überwinden, herrscht in der Druckleitung ein Druck von 50 bis 60 bar.

Regelmäßige Wartung und Überwachung 

Die Pumpenanlage im Technikgebäude, das entlang der Seilbahn mit Blick auf den Watzmann liegt, steht während der Saison unter laufender Überwachung. Unter der  Führung und technischen Leitung von Betriebsleiter Wilfried Däuber werden die Beschneiungsanlagen konzipiert, ausgeführt und in Betrieb gesetzt. Verantwortlich für den sicheren Betrieb von Bescheiungsanlagen, Seilbahn und Skipisten ist Werner Lohner, stellvertretender Betriebsleiter der Berchtesgadener Bergbahn AG. Während des Saisonbetriebs kontrolliert er die Betriebszustände der Pumpen am Display der Schaltschränke, die im Betriebsraum des Technikgebäudes stehen. „Das System warnt bei zu hohen Temperaturen, abweichenden Phasenspannungen oder Überstrom“, erläutert Lohner. Wo hohe Fließdrücke erzeugt werden, entstehen auch in den Aggregaten hohe Temperaturen. So gilt zum Beispiel für die Überwachung der Lager in den Pumpen eine maximale Sollwerttemperatur von 110 °C. Das Fließschema auf dem Display zeigt Fördermengen und Drücke; Temperaturfühler kon­trollieren an den Pumpen die Lager- und Wicklungstemperaturen. 

Die erforderliche technische Unterstützung für die Instandhaltung der Hochdruckpumpen stellt der Werkskundendienst des Pumpenherstellers KSB bereit, der in Deutschland und Österreich ein umfassendes Servicenetz unterhält. Einmal jährlich zu einem Zeitpunkt außerhalb der Skisaison prüft ein KSB-Pumpenspezialist die mechanischen und antriebstechnischen Teile der Pumpen. Dazu gehört die Kontrolle von Lagern und Dichtungen, Pumpenlauf­rädern und Antriebswellen sowie der zugehörigen Absperr- und ­Regelarmaturen. Wartungs- und Reparaturarbeiten an den Pumpen führt einer von 27 KSB-Servicemitarbeitern des österreichischen KSB-Servicenetzes komplett vor Ort durch, so dass die Pumpen­aggregate pünktlich zur nächsten Skisaison betriebsbereit sind.

Großanlagen-Industriestandard am Berg

Um die für den Einsatz zur Versorgung von Beschneiungsanlagen erforderlichen hohen Drücke bereitstellen zu können, arbeiten in der Pumpstation der Berchtesgadener Bergbahn AG mehrstufige Hochdruck-Gliederpumpen. „Diese Pum­penbauart wird ansonsten in der Industrie oder in Kraftwerken zum Beispiel als Kesselspeisepumpe eingesetzt, wo auch erhebliche Anforderungen an die Robustheit und Betriebssicherheit gestellt werden. In der Wasserversorgung für Beschneiungsanlagen kann damit eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet werden“, berichtet Ing. Gerolf Dumfort, Verkaufsberater für den Anwendungsbereich Wasser/Abwasser bei der KSB Österreich GmbH. Die Bauweise von Gliederpumpen mit serieller Anordnung mehrerer Pumpenlaufräder ermöglicht Ausgangsdrücke bis zu 100 bar. Für einen geringen Wartungsaufwand sorgt bei diesen Pumpen der KSB-Baureihe Multitec MTC ein verschleißfestes Gleitlager. Die Pumpen sind für Fördermengen von 110 m³/h und für eine Förderhöhe von 600 m (entsprechend rund 60 bar) ausgelegt. Die Eckdaten zur Dimensionierung von Pumpen für Beschneiungsanlagen ergeben sich zum einen aus der benötigten Schneemenge in Abhängigkeit von Pistenfläche und Schneehöhe sowie aus der geforderten Dauer der technischen Grundbeschneiung. Der benötigte Förderdruck wird abhängig vom Höhenunterschied zur höchstgelegenen Beschneiungsanlage, dem dort benötigten Enddruck und aus den Rohrleitungswiderständen ermittelt.

sehr Wirtschaftlicher Pumpenbetrieb 

Zwei der vier Hochdruckpumpen arbeiten mit einer Drehzahlregelung, die den Pumpenförderstrom automatisch der jeweils benötigten Förderleistung anpasst. Die Pumpensteuerung ermöglicht einen genau auf den Bedarf abgestimmten Betrieb. „Die beiden drehzahlgeregelten und die beiden ungeregelten Pumpen können beliebig untereinander zu- und abgeschaltet werden“, sagt Werner Lohner. Dadurch lässt sich je nach momentan benötigtem Gesamtförderstrom der wirtschaftlichste Pumpenbetrieb erzielen. Im Anwendungsbereich der Wasserversorgung für Propellermaschinen und Schneilanzen ist diese Leistungsanpassung deshalb von Bedeutung, um auch im Teillastbereich möglichst optimale Pumpenwirkungsgrade zu erzielen: „Läuft eine Pumpe im Teillastbetrieb mit ­einem ungünstigen Wirkungsgrad, führt dies zu einer erhöhten Erwärmung, durch die sich auch die Temperatur des Fördermediums erhöht“, erläutert KSB-Verkaufsberater Gerolf Dumfort. In großen Hochdruckpumpen kann diese Temperaturerhöhung bis zu 3°C betragen, was insbesondere in einem für die Erzeugung von technischem Schnee kritischen Grenztemperaturbereich die Schneekristallbildung beeinträchtigen kann. Die bedarfsgerechte Leistungs­anpassung spart darüber hinaus erhebliche Mengen an Pumpenstrom, wenn die Pumpenmotoren mit ihrer maximalen Leistungsaufnahme von rund 350 kW im Teillastbetrieb mit reduzierter Leistung anstatt mit voller Drehzahl fahren. 

Produktlebenszyklus der Pumpen

„Der Einsatz von Pumpen für die speziellen Anwendungsbereiche wie die Wasserversorgung für Beschneiungsanlagen stellt neben hohen technischen Anforderungen für den Betreiber eine erhebliche Investition dar, so dass vor der Auswahl der passenden Lösungen zunächst eine umfassende Betrachtung des Anlagenkonzepts steht“, sagt KSB-Verkaufsberater Gerolf Dumfort. Entscheidend für den Betreiber sei ein effizienter und störungsfreier Betrieb mit Blick auf die gesamten Lebens­zykluskosten der eingesetzten Pumpen. Unter den Lebenszykluskosten (Life Cicle Cost – LCC) sind die gesamten Kosten zu verstehen, die über die Lebensdauer einer Pumpenanlage entstehen und als Maßstab für den wirtschaftlichen Vergleich unterschiedlicher Produkte und Systemlösungen dienen. In diese Kostenbetrachtung fließen neben den Investitionskosten auch die Energiekosten sowie die Betriebs- und Instandhaltungskosten mit ein. Bei Kreiselpumpensystemen nehmen die Energiekosten mit rund 45  % den größten Anteil ein; weitere 30  % entfallen im Regelfall auf Betrieb, Wartung und Reparatur. In der Reduzierung des Pumpenstromverbrauchs liegt somit ein großes Einsparpotenzial, um den Anteil der Energiekosten zu senken. „Für KSB-Kunden wie die Berchtesgadener Bergbahn AG reicht das Leistungsspektrum über den gesamten Produktlebens­zyklus von der Produktauswahl über Inbetriebnahme, Service und Betrieb bis zu Reparatur und Stilllegung“, erläutert Gerolf Dumfort.