Chill skills: ist dieses Snow-how gefragter denn je

Die schwere Tür öffnet sich, und ein kühler Luftzug empfängt uns.

„Das ist im Sommer mein Lieblingsplatz in unseren Büros“, sagt Mika Hovilainen mit einem Grinsen. Er ist CEO von Aker Arctic, einem Unternehmen, das Eisbrecher entwickelt.

Kleine rote Schiffe sind fein säuberlich über den großen Raum verteilt, mit elegant nach innen und außen geschwungenen Rümpfen. Es handelt sich um einige Meter lange Miniaturschiffe bereits existierender und künftiger Eisbrecher und eisgängiger Schiffe, die Aker Arctic konstruiert.

Derzeit ist das Meer in unmittelbarer Nähe des Firmensitzes im Hafen von Vuosaari im Osten Helsinkis eisfrei. Aber in ein paar Monaten, wenn die Temperaturen sinken, werden die Eisbrecher wieder zum Einsatz kommen.

Finnland ist weltberühmt für seine Kompetenz in Sachen Eisbrechen. Diese Kompetenz wurde aus der Not heraus geboren, denn alle finnischen Häfen frieren im Winter zu. (Estland ist das einzige andere Land, das dies von sich behaupten kann.) Die Schifffahrtswege müssen offen gehalten werden. Diese Herausforderung hat die technologische Innovation vorangetrieben und ein tiefes Verständnis für das Verhalten von Eis gefördert.

Hovilainen öffnet eine weitere Tür, und die Luft wird noch kälter. Dies ist der ganze Stolz von Aker Arctic: ein 75 Meter langer Eistank, in dem Mitarbeiter und Gastforschende beobachten können, wie Miniaturschiffe in eisbedeckten Gewässern manövrieren.

Mika Hovilainen, Vorstands­vorsitzender von Aker Arctic.

Tests unter realen Bedingungen – wenn auch im Maßstab 1:40 bei den größten Schiffen – sind entscheidend für das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Eis und Schiffen.

„Menschen denken oft, dass ein Eisbrecher einfach durch das Eis rammt und die Masse aus dem Weg räumt“, sagt Hovilainen.

„In Wirklichkeit wird jedoch    durch die Form des Rumpfes eine nach vorne gerichtete Kraft in eine nach unten gerichtete Kraft umgewandelt, die das Eis bricht. Das Eis gleitet unter den Rumpf, bricht in kleinere Stücke und wird nach hinten und zur Seite geschoben.“

Eis hat mehr zu bieten, 
als man zunächst vermutet

Jukka Tuhkuri erforscht Eismechanik und arktische Meerestechnik.

„Eis ist ein schwieriges Material“, meint Jukka Tuhkuri, Professor an der Aalto-Universität. Sein Fachgebiet ist die Eismechanik, die forscht, wie sich Eis verformt und bricht.

Laut Tuhkuri gibt es einige weitverbreitete Irrglauben über Eis. Der erste und hartnäckigste lautet: Eis ist kalt. „Als Material ist Eis nicht kalt, denn es liegt sehr nahe an seinem Schmelzpunkt.“

Zur Veranschaulichung vergleicht er Eis mit Stahl, der bei etwa 1.500 Grad Celsius schmilzt. Bei Raumtemperatur ist ein Stahlträger noch weit von seinem Schmelzpunkt entfernt. Doch selbst bei minus 10 Grad – einer üblichen Wintertemperatur – ist das Eis bereits kurz vor dem Schmelzen.

Ein weiterer Irrglaube ist: Eis ist zerbrechlich.

„Ja, Eis kann zerbrechlich sein, wenn es kalt ist oder einer plötzlichen Belastung ausgesetzt wird, aber wenn es langsam und gleichmäßig belastet wird, zum Beispiel wenn es gegen etwas gedrückt wird, fließt es eher wie eine Flüssigkeit“, erklärt Tuhkuri.

Der Betrieb eines Schiffes auf eisbedeckten Meeren ist weitaus komplexer als auf offenem Wasser. Erschwerend kommt hinzu, dass das Meereis nicht immer ein einziges flaches Feld ist. Es ist vielmehr ein Labyrinth aus Eisschollen, die sich mit den Strömungen und dem    Windbewegen und zusammengepresst werden – eine enorme Belastung für alle Hindernisse, die sich ihnen in den Weg stellen.

„Wenn der Wind das Eis langsam gegen ein Schiff oder eine Struktur wie eine Brücke oder ein Offshore-Windrad drückt, ist es alles andere als zerbrechlich.“

Geniales Snow-how hält Flughäfen offen

Während Eis die Grundlage für das Fachwissen von Aker Arctic und die Forschung von Jukka Tuhkuri bildet, ist Eis am Flughafen Helsinki ein unerwünschter Gast.

Flugzeuge brauchen Reibung, um sicher zu starten und zu landen. Wenn die Temperaturen um den Gefrierpunkt liegen und sich Eis auf der Start- und Landebahn bildet, laufen die Wartungsarbeiten auf dem verkehrsreichsten Flughafen Finnlands auf Hochtouren.

„Unser Ziel ist es, das ganze Jahr über sommerliche Bedingungen auf den Start- und Landebahnen zu schaffen“, sagt Jani Elasmaa, Vizepräsident bei Finavia. Das Unternehmen unterhält das finnische Flughafennetz und ist weltberühmt für sein „Snow-how“, seine Schneekompetenz, wie man Flughäfen auch bei widrigsten Wetterbedingungen si­­cher und betriebsfähig hält.

„Das ideale Winterwetter wären lang anhaltende Perioden mit Minusgraden“, sagt er. „Unvorhersehbares Wetter und schwankende Temperaturen über und unter dem Gefrierpunkt – die Bedingungen, die wir heutzutage oft haben – sind die größten Herausforderungen.“

In der Wintersaison sind rund 130 Wartungskräfte am Boden im Einsatz. Sie räumen die Start- und Landebahnen in eindrucksvollen    LKW-Konvois von Schnee und untersuchen den Asphalt auf Frostschäden – ein weiteres Problem, das durch wiederholtes Frieren und Schmelzen verursacht wird.

Finavias Snow-how lockt Besucher von anderen Flughäfen an. Die Gäste interessieren sich besonders für die Zusammenarbeit zwischen der Flugsicherung und dem Bodenteam.

„Es geht nicht darum, dass die Flugzeuge um jeden Preis fliegen können“, sagt Elasmaa. „Unsere Priorität ist es, dass Passagiere und Besatzung sicher nach Hause kommen.“

Die Entscheidung, den Flugverkehr einzustellen, wird zwar nie leichtfertig getroffen, ist jedoch manchmal die einzige Möglichkeit. Vor einigen Jahren überzog ein Wolkenbruch mit unterkühltem Wasser die Vorfeldflächen, die Flugzeuge und alle Wartungsgeräte mit einer vier Zentimeter dicken Eisschicht. Da musste der gesamte Flugverkehr eingestellt werden.

„Innerhalb von zwei Stunden waren wir wieder betriebsbereit“, sagt Elasmaa mit einem Hauch von Stolz in der Stimme.

Schneespeicherung 
rettet die Skisaison

Nur 20 Kilometer westlich des Flughafens Helsinki an der Ring­straße 3 liegt Oittaa, eines der beliebtesten Outdoor-Freizeitzentren der Hauptstadtregion. Es bietet eine der längsten Skilanglaufsaisons des Landes, selbst im Vergleich zum hohen Norden.

In der Hauptstadtregion fällt zwar nur wenige Male im Jahr so richtig Schnee, aber dank der Schneespeicher aus der vorangegangenen Saison beginnt die Skisaison in Oittaa oft schon Ende Oktober, bevor überhaupt neuer Schnee gefallen ist.

Die Lagerung von Schnee ist kein neues Phänomen. Bevor es Kühlschränke gab, wurden Schnee und Eis mit Sägemehl oder Holzspänen bedeckt, um Lebensmittel zu konservieren. Nun ist es auch ein vielversprechendes Geschäftsvorhaben.

„Die Speicherung von vorhandenem Schnee ist die energieeffizienteste Methode, um die Schneesicherheit in der Vorsaison zu gewährleisten“, erklärt Antti Lauslahti, CEO von Snow Secure, einem Unternehmen, das Schneelagersysteme entwickelt.

Die Schneespeicherung ist
besonders für Skizentren in Europa und Nordamerika interessant. Die Möglichkeit, Pisten frühzeitig zu öffnen – wenn es keinen natürlichen Schnee gibt oder es nicht kalt genug ist, um mit Schneekanonen Wasser in Schnee zu verwandeln – macht einen 
großen finanziellen Unterschied.

Die Lagerung von Schnee ersetzt die Schneekanonen nicht, sondern ergänzt sie, erklärt Lauslahti.

„Schneekanonen produzieren bei minus zehn Grad die beste Schneequalität. Das ist die optimale Zeit, um guten Schnee zu produzieren, und ihn für die kommende Saison zu speichern.“

Der Schnee wird zu festen Haufen aufgeschichtet und mit Isoliermatten bedeckt. Sensoren überwachen die Temperatur innerhalb und außerhalb der Abdeckung. Lauslahti erklärt, dass selbst bei einer Außentemperatur von über 40 Grad die Temperatur nur wenige Zentimeter unter der Oberfläche des Hügels kaum über Null liegt.

„Das ist meiner Meinung nach eine sehr finnische Lösung. Wir nehmen etwas sehr Nischenhaftes und machen daraus eine patentierte Innovation mit globaler Anziehungskraft.“

Warmes Eis verhält 
sich anders

Die finnische Eis- und Schneekompetenz muss sich nun auf eine große Herausforderung einstellen: den Klimawandel.

Wenn die Winter milder werden und die Temperaturschwankungen zunehmen, verändert sich auch das Eis. In letzter Zeit hat Professor Jukka Tuhkuri das untersucht, was er „warmes Eis“ nennt.

Eine wichtige Frage, die Tuhkuri und seine Forscherkollegen rasch beantworten wollen, lautet: Welche Belastung übt warmes Eis auf die Eisbrecher aus. Dieses Wissen ist nicht nur für Eisbrecher von entscheidender Bedeutung, sondern auch für andere Schiffe, die in zunehmend eisfreien Gewässern operieren.

„Wir haben einige überraschende Dinge über warmes Eis herausgefunden“, sagt er. „Unsere Messungen ergaben zum Beispiel, dass die Eisbelastung auf Schiffen in warmem und weichem Eis genauso hoch sein können wie in kaltem und hartem Eis.“

Selbst schrittweise Änderungen der Eistemperatur können große Auswirkungen auf seine Materialeigenschaften haben, so Tuhkuri. Diese werden in den Berechnungen und Richtlinien für den Schiffbau noch nicht berücksichtigt.

„Wenn die Eisbedingungen scheinbar – und ich betone das Wort scheinbar – einfach sind, werden Schiffe ohne Verstärkung länger im Herbst und früher im Frühjahr eingesetzt, aber warmes Eis ist vielleicht nicht so unschuldig, wie es aussieht“, sagt er.

Kabbelige See voraus

Im Testtank von Aker Arctic steht ein Miniaturprototyp eines Eisbrechers im offenen Wasser still. In der Nähe treiben ein paar durchsichtige Eisplatten, die letzten Überbleibsel der heutigen Testläufe.

Für die Eisbrecherindustrie ist der Klimawandel sowohl eine Chance als auch eine Herausforderung. Da die Wasserstraßen länger offen bleiben, wird erwartet, dass der Verkehr erheblich zunehmen und die Nachfrage nach eisgängigen Schiffen steigen wird.

Eisbrecher sind allerdings nicht für lange Fahrten auf offener, kabbeliger See gemacht.

„Ein Schiff, das zum Eisbrechen geeignet ist, ist nicht gleichzeitig auch für das Manövrieren in offenem Wasser und bei Wellengang ideal“, erklärt Hovilainen. „Der Lebenszyklus eines Eisbrechers kann mehr als 50 Jahre betragen, daher müssen wir sorgfältig prüfen, welche Anforderungen die Schiffe in Zukunft erfüllen müssen.“

Wir steigen eine Treppe zu einem Aussichtsbereich unter dem Testtank hinunter. Hier verläuft ein Fenster über die gesamte Länge des Beckens. Durch das Fenster sehen wir direkt auf die Unterseite des Schiffsrumpfes. Hier, so Hovilainen, kommt es zu vielen großen Aha-Erlebnissen über Eis.

Eis ist letztendlich ein schwieriges Material – etwas, das Computer oder KI-gestützte Wettervorhersagemodelle nicht vollständig erfassen können. Wenn dieses Schiff in Zukunft in voller Größe durch ein Gewirr von Eisschollen fährt, wird es weiterhin auf das menschliche Verständnis von Eis angewiesen sein.

„Selbst mithilfe all der Technologie kommt es immer noch auf die Erfahrung des Kapitäns und seine Fähigkeit an, das Eis zu lesen“, erklärt Hovilainen.

Text Lotta Heikkeri
Illustration Tilda Rose
Fotografie Vesa Laitinen