Im Mittelpunkt der Untersuchungen am Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik stand die Frage, unter welchen Betriebsbedingungen möglichst viele wirksame Silberjodidpartikel erzeugt werden können. Am ermittelten optimalen Betriebspunkt konnten rund acht Trillionen Partikel pro eingesetztem Kilogramm Silberjodid erzeugt werden.
Silberjodid als Grundlage der Hagelabwehr
Hagel entsteht in Gewitterwolken, wenn unterkühlte Wassertröpfchen an vorhandenen Eispartikeln gefrieren und diese dadurch zu immer größeren Hagelkörnern anwachsen. Die Hagelabwehr mit Silberjodid setzt an diesem Prozess an. Dabei werden feine Silberjodidpartikel in die Zu- und Aufwindbereiche von Gewitterwolken eingebracht, wo sie als zusätzliche Eiskeime wirken. Dadurch sollen mehr Eiskristalle entstehen und das vorhandene unterkühlte Wasser auf eine größere Anzahl von Eispartikeln verteilt werden. Ziel ist es, die Bildung großer Hagelkörner zu reduzieren und stattdessen eine größere Anzahl kleinerer Eis- bzw. Hagelpartikel entstehen zu lassen. Je mehr Silberjodidpartikel in eine Gewitterwolke gelangen, desto wirkungsvoller kann die Hagelabwehr erfolgen.
Die Südflug Ges.m.b.H. setzt dafür Brenner ein, die an Flugzeugen montiert sind. In den Brennern wird Aceton verbrannt, in dem Silberjodid gelöst ist. Während das Aceton verbrennt, bleiben die Silberjodidbestandteile zurück und bilden Partikel, die durch die Aufwinde in die Gewitterwolken transportiert werden.
Komplexe Prozesse bei der Partikelbildung
Die Entstehung dieser Partikel ist jedoch ein komplexer Prozess: Ein Teil des Silberjodids kann bei hohen Temperaturen verdampfen und nach dem Austritt aus dem Brenner wieder kondensieren. Dabei entstehen besonders feine Tröpfchen, die zu Kristallen erstarren. Andere Anteile bleiben flüssig, können ebenfalls kristallisieren oder sich unerwünscht an den Brennerwänden ablagern.
„Für eine wirksame Hagelabwehr ist nicht allein die eingesetzte Menge an Silberjodid entscheidend, sondern vor allem, wie viele geeignete Partikel daraus entstehen“, erklärt Priv.-Doz. Dr. Christoph Spijker vom Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik der Montanuniversität Leoben. „Durch die detaillierte Charakterisierung des Brenners können wir nun jene Betriebsbedingungen bestimmen, bei denen die Partikelausbeute besonders hoch ist.“
Die Bildung der Silberjodidpartikel hängt unter anderem von der Zerstäubung des Brennstoffs, dem Temperaturprofil und den Strömungsverhältnissen im Brenner ab. Diese Parameter lassen sich im praktischen Flugbetrieb nicht unmittelbar einstellen. Daher wurde der Brenner der Südflug Ges.m.b.H. in der Brennerversuchseinrichtung des Lehrstuhls für Thermoprozesstechnik umfassend untersucht. Dabei wurden insbesondere der Einfluss der Drosselklappenstellung, des Einspritzdrucks des Acetons sowie der Silberjodidkonzentration statistisch ausgewertet.
Realitätsnahe Tests in der Brennerversuchseinrichtung
Für die Versuche wurde der Brenner über eine Adapterplatte in die Versuchseinrichtung integriert und mit einem Ansaugrohr ausgestattet. Um die Strömungsverhältnisse während des Flugbetriebs möglichst realitätsnah nachzubilden, erzeugte ein Saugzuggebläse einen Unterdruck. Dadurch konnte Luft mit jener Geschwindigkeit durch das Ansaugrohr geführt werden, die der Anströmung des Brenners am Flugzeug entspricht. Zusätzlich wurden die Temperatur der Brenneroberfläche und die Abgastemperatur kontinuierlich mittels Thermoelementen erfasst.
Partikelgrößen präzise analysiert
Besondere Aufmerksamkeit galt der Größenverteilung der erzeugten Partikel. Diese reichen von rund zehn Nanometern bis in den einstelligen Mikrometerbereich. Zur Analyse kam ein Kaskadenimpaktor zum Einsatz. Dabei werden die mit der Austrittsgeschwindigkeit des Brenners abgesaugten Partikel über mehrere Stufen umgelenkt. Mit jeder Umlenkung sinkt der Druck, bis schließlich ein Hochvakuum erreicht wird. Abhängig von ihrer Größe lagern sich die Partikel auf unterschiedlichen Folien ab. Durch die Bestimmung der Masse jeder einzelnen Fraktion konnte die Partikelgrößenverteilung ermittelt und daraus auf die Anzahl der erzeugten Partikel zurückgerechnet werden.
Die gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen es der Südflug Ges.m.b.H., den Brenner künftig gezielter am optimalen Betriebspunkt zu betreiben. Damit kann die Erzeugung von Silberjodidpartikeln verbessert und die Effizienz der eingesetzten Hagelabwehrtechnologie weiter gesteigert werden.
Weitere Infos
Priv.-Doz. Dr. Christoph Spijker
Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik
Mail: christoph.spijker(at)unileoben.ac.at
Tel.: 03842 402 5818
Quellenhinweis zur Schadenszahl: Österreichische Hagelversicherung, „Spätes Hagelunwetter 2026“, 3. September 2026: https://www.hagel.at/presseaussendungen/spaetes-hagelunwetter-2026/
