Der Blubber: An der Klippe …

Irgendwer hätte dem beruhigenden Blubbern noch stundenlang zuhören können. Aber leider war das Messintervall für den Füllstand schon wieder vorüber und der Blubber verstummte unvermittelt. So schloss er den Eisspeicher-Deckel, und zog zufrieden Bilanz über die Feuerprobe des Blubbers (… die ja – genau genommen – eine ‚Eisprobe‘ gewesen war).

Blubber-1-Wasser

(1) Nur Wasser, kein Eis (mehr) im Eisspeicher

Der kälteste Pannonische Jänner seit 30 Jahren hatte für genügend Eis im Eisspeicher und damit für optimale Blubber-Testbedingungen gesorgt. Trotz dieser harschen Umgebungsbedingungen hatte der Blubber verlässlich seinen Dienst getan und den Füllstand kontinuierlich aufgezeichnet.

Blubber-Fuellstand

Obwohl dieser Blubber-Füllstand natürlich unmittelbar mit der Eisbildung zusammen hing, zeigte er trotzdem einen Verlauf, der auf den ersten Blick vielleicht etwas unlogisch erscheinen konnte. Besonders die starken Schwankungen in der Auftauphase (3) und der ’negative‘ Füllstand gegen Ende der Eisperiode (4)…

Eine direkt Umrechnung des Füllstandes in Eisvolumen war nur unter bestimmten Bedingungen möglich. Dazu musste man sich erst einmal vergegenwärtigen, was sich so im Laufe eines Winters im Eisspeicher abspielte:

Blubber-Phasen-der-Eisbildung

Schematische Darstellung der Eisphasen: (1) nur Wasser (2) kontinuierlicher Eiszuwachs um die Wärmetauscherrohre und an der Oberfläche (3) (temporärer) Eisrückgang und Wiederanstieg (4) Endphase der Eisschmelze: der Eisdeckel schmilzt zuletzt.

In der Phase der kontinuierlichen Eisbildung (2) entsteht Eis um die Wärmetauscherrohre und an der Wasseroberfläche. Da das Wasser durch das wachsende und an der Trägerkonstruktion festgefrorene Eis an die Oberfläche verdrängt wird, ist das gesamte Eisvolumen unter Wasser. – Der Füllstand kann direkt in Eisvolumen umgerechnet werden.

Blubber-2-Wasser-Ueber-Eis

(2) In der Phase der kontinuierlichen Eisbildung befindet sich das gesamte Eisvolumen unter Wasser

Sobald die erste Tauwetterphase einsetzt (3), schmilzt Eis zuerst an den Wärmetauscher-Rohren. Der Wasserstand sinkt und das nach wie vor an der Trägerkonstruktion festgefrorene Eisgebilde erhebt sich wie eine Klippe über das Wasser. Da ein Großteil der Oberfläche gefroren ist, sinkt der Wasserspiegel in den eisfreien Zonen überproportional stark.

In dieser Phase wird das direkt aus dem Füllstand ermittelte Eisvolumen unterschätzt. Dafür sind kleinste Änderungen im Eisvolumen durch starke Schwankungen des Füllstandes in relativ kleinen eisfreien Zonen sehr genau messbar.

Gefrier- und Tauphasen wechseln sich quasi wie Flut und Ebbe zwischen den Klippen ab.

Blubber-3-Klippe

(3) In Tauwetterphasen sinkt der Wasserspiegel in den eisfreien Zonen überproportional schnell und Eisklippen erheben sich über das Wasser

Gegen Ende der Eisperiode (4) sinkt der Wasserspiegel sogar kurzfristig unter den ursprünglichen Stand. Während das Eis um die Wärmetauscherrohre bereits vollständig geschmolzen ist, schmilzt der ‚Eisdeckel‘ mangels direkter Wärmezufuhr (fehlender Kontakt zu Wärmetauscherschläuchen und  zum Wasser) zuletzt.

Blubber-4-Eisscholle

(4) Am Ende der Eisperiode hängt der ‚Eisdeckel‘ in der Luft und schmilzt zuletzt.

Fortsetzung: Orkrakel und Peak Ice

Endlich! Der Blubber.

Der metrische Sensor zur visuellen Erfassung des Füllstandes im Eisspeicher von LEO_2 war eine Innovation der ersten Stunde gewesen. – Einfach, robust, verlässlich und unschlagbar günstig!

blubber-metrischer-fuellstandsmesser

Der Klassiker unter den Füllstandsmessern …

Er hatte nur einen entscheidenden Nachteil: Das technische Personal – also Irgendwer – musste zur Erfassung des Füllstandes direkt vor Ort sein – also am Einstieg zum Eisspeicher. Und das natürlich genau zu jenen Zeiten, zu denen sich Eis im Eisspeicher bildete.

Über die nun doch schon einige Jahre dauernde Beobachtungsphase hatte sich inzwischen herausgestellt, dass die Phasen mit Eisbildung ziemlich gut mit widrigen äußeren Wetterbedingungen im Zusammenhang standen. Das wiederum bedeutete, dass Irgendwer regelmäßig seinen Hintern aus der warmen Stube in die unwirtliche Kälte des pannonischen Winters hinausbewegen musste, um diesen entscheidenden Messpunkt einzusammeln.

Und so, wie immer Mangel und Not die besten Innovationen hervorbringen, war es auch diesmal. Es war allerdings ein langer und steiniger Weg gewesen, bis Irgendwessen Forschungen im Bereich der Füllstandsmessung die gewünschten Ergebnisse gezeitigt hatten.

blubber-vorgaenger

Die Entwicklung der Füllstandsmessung hatte einige Prototypen hervorgebracht, bevor mit dem Blubber der Schritt von der diskreten Niveau-Überwachung zur kontinuierlichen Messung des Wasserstands im Eisspeicher gelungen war.

Wollte Irgendwer doch die Änderung des Wasserspiegels mit einer Auflösung von 1 mm messen, was einer Änderung des Eisvolumens von ca. 0,15 m3 entsprach. Und das in einem Eisspeicher, in dem man darauf achten musste, dass die Füllstandsmessung nicht einfror oder durch Eis verfälscht wurde. Außerdem wollte er diesen Sensor natürlich an seine Universalregelung anschließen, um den kontinuierlichen Verlauf des Füllstandes zu erfassen und bei Bedarf auch (regeltechnisch) darauf reagieren zu können.

Und so war er nach langem Tüfteln schließlich auf den ‚Blubber‘ gekommen, wie er ihn liebevoll nannte. Mit einer Belüftungspumpe, wie sie auch gerne für Teiche oder Aquarien verwendet wird, blies er Luft über ein Messrohr in den Eisspeicher ein. Wie der Physiker weiß, steigt der dafür notwendige Druck linear mit der Höhe des Wasserspiegels.

blubber-messrohr-3

Der ‚Blubber‘ in Aktion …

Für die Messung, und Aufzeichnung dieses Drucksignals sowie für die Umsetzung von ‚Druck‘ in ‚Wasserstand‘ und ‚Eisvolumen‘, fand er alle notwendigen Funktionen in seinem neuen Spielzeug, der UVR16x2, sodass er schließlich Wasserstand und Eisvolumen brandaktuell im Onlineschema darstellen konnte.

blubber-onlineschema

Der relative Wasserstand zum Soll-Füllstand (h.rel) und das Eisvolumen (V.Eis) waren dank ‚Blubber‘ nun aktuell im Online-Schema ablesbar …

Wenn es draußen stürmt und schneit, bin ich zum Messen stets bereit!‚ dachte sich Irgendwer, der damit – nachdem das El(k)ement die Wärmepumpe gehackt hatte –  nun auch den letzten Messpunkt in die automatische Datenerfassung integriert hatte.

Und ganz nebenbei glaubte irgendwer, mit dem ‚Blubber‘ auch das Problem der potentiellen Sensor-Vereisung gelöst zu haben. Die Nagelprobe stand mit der beginnenden ‚Eisperiode‘ unmittelbar bevor…

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Fortsetzung – der Bericht nach dem Ende der Eisperiode: Der Blubber: An der Klippe