Neve artificiale
Per neve artificiale si intende una neve prodotta con mezzi artificiali atti a trsformare, in determinate condizioni climatiche, una certa quantità di acqua in neve.
Sui rilievi della nostra penisola, come su quelli di tutta Europa, sono sempre più diffusi gli impianti di innevamento artificiale, che spesso sono in grado di innevare il 100% delle piste dei comprensori sciistici.
Ultimamente si è fortemente riacceso il dibattito tra gli addetti alla protezione dell’ambiente ed il settore turistico sull’opportunità dei cannoni da neve. Il cambiamento climatico in atto, in particolare, ha accentuato questo conflitto a causa dell’aumento delle temperature e della minore sicurezza dell’innevamento.
In particolare le questioni dibattute possono essere riassunte nei seguenti punti:
- Utilizzo di additivi nella produzione di neve artificiale - Struttura fisica del manto nevoso prodotto artificialmente - Consumo di acqua ed energia - Rumore nell’utilizzo dei generatori di neve - Interventi di modifica ambientale per la costruzione degli impianti di innevamento
Innanzitutto occorre capire quali siano i principi che governano la formazione della neve in atmosfera e poi passare ad evidenziare le differenze tra la neve naturale e quella prodotta dai cannoni.
Formazione della neve in atmosfera
La vita di un cristallo di neve ha inizio all’interno delle nubi. Queste sono composte da gocce in sospensione nell’aria. Queste goccioline si condensano su piccole particelle chiamate nuclei di condensazione (sale, polvere o terra). Esse sono molto piccole, con un diametro di 1μm, e sempre molto numerose. La formazione delle gocce d’acqua avviene attraverso la condensazione di vapore acqueo sulla superficie dei nuclei di condensazione quando l’aria è satura rispetto alla goccia. Se la temperatura dell’aria è al di sotto di 0 °C, è possibile che si formi neve da minuscoli cristalli di ghiaccio. Per la formazione di questi cristalli sono necessari dei nuclei di congelamento, simili a quelli di condensazione descritti per le gocce di acqua. Tuttavia non tutte le particelle che fungono da nuclei di condensazione possono avere le caratteristiche per essere anche nuclei di congelamento. Infatti i nuclei di congelamento devono avere la giusta struttura molecolare per formare i cristalli di ghiaccio e ad ogni temperatura corrisponde un diverso nucleo di congelamento. In particolare il numero dei nuclei di congelamento attivi aumenta con il diminuire della temperatura dell’aria. Mano a mano che la temperatura all’interno della nube diminuisce, diventa molto più facile la formazione per congelamento dei cristalli di ghiaccio. Una volta raggiunta una certa dimensione i cristalli di ghiaccio cadono e aumentano la loro massa entrando in collisione con alcune delle gocce più grandi presenti nella nube ed in atmosfera. La forma finale di un cristallo di neve dipende da una serie di complesse condizioni che si verificano sulla superficie del cristallo o vicino ad essa: la temperatura è però la variabile più importante. In particolare la velocità con cui un cristallo incrementa la sua massa, e che ne determina la dimensione, dipende dalla temperatura. In generale i cristalli che passano attraverso un’atmosfera fredda sono più piccoli di quelli passati attraverso un’atmosfera più calda, che inoltre può contenere più umidità e quindi dare luogo a nevicate più abbondanti. Una volta caduto al suolo il cristallo di neve subisce una serie di trasformazioni, chiamate metamorfismi, che ne alterano la forma iniziale e le caratteristiche fisiche. I parametri che determinano i principali metamorfismi della neve sono la temperatura all’interno del manto nevoso (legata direttamente alla temperatura dell’aria) ed il contenuto di acqua della neve (legata alla sua origine). Il metamorfismo modifica la densità del manto nevoso che può perciò variare da 50 a 300kg/mc subito dopo una nevicata.
La formazione della neve artificiale
Per produrre neve artificiale ci si è ispirati alla formazione della neve in natura: infatti, come si è visto nel paragrafo precedente, la formazione della neve ha come ingredienti la presenza di acqua allo stato liquido, la presenza di nuclei di congelamento e la temperatura attorno agli 0 °C. Utilizzando acqua e aria compressa nelle giuste proporzioni è possibile ottenere nuclei di congelamento dalla forma e dalla struttura adeguata per fornire supporto allo sviluppo del cristallo di neve. Immettendo poi una certa quantità di acqua in atmosfera si ricrea ciò che avviene in natura all’interno di una nuvola: attorno ai nuclei di congelamento si deposita l’acqua e si formano i cristalli di neve, che per effetto della gravità si depositano al suolo. Quello che fa un cannone per la produzione di neve non è altro che riprodurre più velocemente ed in qualsiasi condizione ciò che avviene in natura: naturalmente occorre che la temperatura e l’umidità dell’aria siano nelle condizioni ideali perché la trasformazione del cristallo possa avere luogo. In particolare l’umidità gioca in questo caso un ruolo fondamentale: più basso il suo valore maggiore sarà l’efficienza di trasformazione dell’acqua in neve. Per questo motivo parlare di neve artificiale può essere fuorviante, in quanto di artificiale c’è solo il mezzo utilizzato per la produzione di neve mentre, a tutti gli effetti, la neve prodotta è completamente naturale.
Utilizzo di additivi per la produzione di neve artificiale
In alcune sperimentazioni si è evidenziato che la presenza di determinati componenti possono favorire la formazione di nuclei di congelamento e quindi la formazione di cristalli di neve. In particolare l’utilizzo di una proteina prodotta per fermentazione in ambiente controllato dal batterio Pseudomonas syringae consente di migliorare l’efficienza della formazione dei cristalli di neve. È anche vero, però, che la stessa efficienza può essere raggiunta semplicemente migliorando la struttura dei nuclei di congelamento, attraverso l’utilizzo di ugelli con diametro ottimale sui cannoni. È per questo motivo che la neve prodotta con mezzi artificiali non contiene alcun additivo: il diametro degli ugelli dei cannoni consente infatti di ottenere nuclei di congelamento con dimensioni adatte alla formazione di cristalli di neve già a temperature attorno a 0 °C. Studi effettuati presso l’Università tecnica di Graz confermano la validità di queste considerazioni. La neve prodotta con mezzi artificiali non contiene dunque alcun tipo di additivo e l’analisi chimica del manto nevoso non evidenzia alcuna differenza tra la neve prodotta dai cannoni e quella naturale.
Struttura fisica del manto nevoso prodotto artificialmente
La neve naturale mantiene solo per pochi istanti dalla sua caduta la forma originale perché immediatamente va incontro ad una serie di trasformazioni (metamorfismi) che ne alterano la struttura originale. Tali metamorfismi sono i responsabili delle caratteristiche fisico – meccaniche del manto nevoso. Un’importante parametro per definire il manto nevoso è la densità: la neve naturale ha una densità che può variare tra valori molto diversi tra loro, ma tendenzialmente dopo un certo periodo di tempo, se non viene trattata con mezzi meccanici (ad esempio macchine battipista), la densità si attesta attorno a valori di 200 – 300kg/mc. La neve artificiale, a causa dei processi molto veloci di trasformazione legati alla sua formazione, si deposita al suolo con valori di densità simili a quelli della neve naturale metamorfosata, attorno cioè a 300 – 400kg/mc. Il valore di densità della neve artificiale dipende dal metodo di produzione e generalmente è inferiore quando prodotta da generatori a ventola multiugello. La struttura fisica della neve artificiale non differisce dunque di molto dalla neve naturale e dunque non comporta carichi eccessivi sul terreno: al contrario, la neve artificiale consente di isolare efficacemente il terreno dal gelo che, in assenza di precipitazioni nevose, potrebbe penetrare a fondo nella cotica erbosa.
CONSUMO DI ACQUA ED ENERGIA
I recenti cambiamenti climatici hanno evidenziato uno stravolgimento della distribuzione delle precipitazioni nel corso delle stagioni con, in particolare, un minore apporto di acqua nella stagione primaverile ed autunnale e una maggiore frequenza di eventi estremi tra l’estate e l’autunno. Le minori precipitazioni nevose, poi, contribuiscono a rendere ancora più accentuata la siccità primaverile, con scarsi apporti idrici proprio quando l’acqua servirebbe maggiormente. Gli impianti di innevamento hanno bisogno di acqua per funzionare e spesso si costruiscono bacini di raccolta dell’acqua per sopperire alle esigenze idriche. Tali bacini si riempiono durante l’anno grazie ad apporti naturali e consentono di ridurre anche il rischio di inondazioni dovute a forti eventi perturbati, fungendo da cuscinetto per gli eventi di piena. Inoltre i bacini possono essere utilizzati da specie animali e vegetali che, in assenza di un ciclo idrologico normale, rischierebbero rapidamente di scomparire dalle nostre montagne. L’innevamento durante la stagione invernale sopperisce alla carenza di precipitazioni invernali e garantisce una riserva d’acqua per il periodo primaverile, sempre più carente di precipitazioni naturali. Il consumo di acqua degli impianti di innevamento è dunque solo apparente, perché in realtà tende a ripristinare gli equilibri del ciclo idrologico stravolto dai recenti cambiamenti climatici. Gli impianti di innevamento, come ogni altro impianto tecnologico, utilizza corrente per funzionare ma, a differenza di molte delle attività umane che fanno uso di energia elettrica, entrano in funzione nelle ore serali e notturne, quando i picchi di consumo sono inferiori e la produzione elettrica presenta surplus altrimenti sprecati. Migliorando inoltre l’efficienza di trasformazione di acqua in neve, come negli ultimi modelli presenti sul mercato, il costo in kW per la produzione della neve diminuisce progressivamente, anche grazie all’utilizzo di strumenti tecnologici come gli inverter per l’ottimizzazione del consumo elettrico in relazione alle effettive esigenze.
RUMORE NELL’UTILIZZO DEI GENERATORI DI NEVE
Il rumore dei generatori di neve varia notevolmente in relazione alla tipologia dei macchinari utilizzati, e va da un minimo dei generatori ad asta in impianti con aria centralizzata ad un massimo dei generatori di neve a ventola di grande potenza. Attualmente sul mercato sono presenti sistemi brevettati per l’insonorizzazione delle macchine più rumorose con notevole riduzione del rumore, al di sotto della soglia considerata critica per le aree popolate.
INTERVENTI DI MODIFICA AMBIENTALE PER LA COSTRUZIONE DEGLI IMPIANTI
Il costante abbandono della montagna da parte delle popolazioni autoctone, ha creato grossi problemi ambientali legati alla fragilità dei versanti, non più oggetto di interventi di mantenimento cui erano sottoposti quando le comunità alpine risultavano costantemente presidiate. Gli interventi di installazione degli impianti di innevamento, oltre che essere occasione per un rilancio economico delle fragili economie alpine, sono occasione per opere di sistemazione ambientale che preservano le aree oggetto di intervento da possibili dissesti idrogeologici. Le strutture di supporto agli impianti di innevamento, infatti, sono per lo più interrate e la loro installazione prevede opere di consolidamento del terreno e di riqualificazione ambientale. Le modifiche ambientali apportate dagli interventi di costruzione degli impianti di innevamento sono dunque per lo più positive rispetto ai danni che possono derivare dall’abbandono delle montagne.
STORIA DELL'INNEVAMENTO ARTIFICIALE (da www.sufag.com)
In Europa l'innevamento artificiale prende il via nel 1963 quando la Linde Company di Monaco invia il proprio ingegnere Fritz Jacob negli USA a compiere studi nel campo dell'ingegneria della refrigerazione. Al suo ritorno in Germania dopo un anno Jacob propone una soluzione per lo sviluppo di un cannone da neve. Con il supporto del professor dr. Hermann Linde, la Linde Company diventa attiva nel settore della produzione di neve. Nel 1968 si arriva allo sviluppo di un brevetto per la produzione di neve artificiale cui segue nel 1969 la prima macchina per produrre neve in Europa. Alla fine del 1969 anche la Hedco sviluppa un sistema per produrre neve molto simile a quello della Linde ma con la particolarità di avere degli ugelli di nucleazione separati. Questa macchina ebbe un enorme successo sul mercato americano. Nel 1979 la ditta austriaca Hammerle acquista la licenza per la produzione di cannoni da neve dalla Linde. Nel 1983 la Hammerle viene acquisita dalla Elektra Bregenz che fonda l'azienda Sufag per continuare la produzione di cannoni da neve. Quest'ultima azienda è operativa ancora oggi nell'ambito dell'innevamento artificiale.