Canon à neige
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Un canon à neige ou enneigeur est un dispositif permettant de fabriquer de la neige mécaniquement à partir d'eau, d'air et de basse température. Le principe est simple : en mélangeant de l'air comprimé à de l'eau et en le projetant au froid, on obtient de la neige qui se dépose sur les pistes de ski.
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[modifier] Usages
Il n'y a pas d'industrie sans matière première, la matière première pour l'industrie du ski est la neige, elle permet de sécuriser les nombreux investissements nécessaires à cette activité (hôtels, locations, restauration, remontées mécaniques...)
Utilisé prioritairement pour assurer la sécurité des pistes avec un enneigement suffisant, ce procédé est actuellement généralisé en début de saison, de manière à anticiper la période de ski, et en fin de saison pour la prolonger. Certains sites de ski d'été sur glacier en sont également équipés.
[modifier] Problématique
Outre le bruit pour les riverains et la faune, l'enneigement artificiel par les canons à neige est source de nuisances pour l'environnement.
La consommation d'eau en période hivernale, alors qu'elle tombe le plus souvent sous forme de neige et coule peu dans les rivières à cause du froid (gel). Il faut donc soit l'acheminer, soit l'avoir préalablement stocké sur place (bassins artificiels). L'acheminement est coûteux en énergie et le stockage nécessite en général des aménagements qui transforment le paysage et l'écosystème : création d'étangs ou de petits lacs, etc...
Dans un contexte de modifications climatiques globales, pour les professionnels des sports d'hiver, l'enneigement artificiel est une solution d'appoint qui permet de faire fonctionner une activité économique majeure pour les zones de montagne. Il permet d'augmenter le nombre de jours de pratique du ski et du moins de permettre le retour vers les stations skis aux pieds quand la neige manque sur les pentes redescendant vers les stations ou sur les liaisons vers les zones toujours enneigées du domaine.
Cependant, il est reconnu que des dérives ont eu lieu dans les années 1990, lorsque les stations de moyenne, voire de basse altitude ont voulu aussi avoir leur part du gâteau et ont investi massivement dans l'enneigement artificiel avec souvent l'aide et le soutien des pouvoirs publics, car les stations de ski devaient absolument protéger leurs lourds investissements dans les infrastructures. Or en prévision des années où la neige manque, elles ont compensé par un lourd investissement dans les canons à neige.
En France, selon l'organisation Mountain Wilderness, dix millions de m³ d'eau ont été utilisés lors de la saison 1999/2000 pour fabriquer de la neige artificielle, ce fut douze millions lors de la saison 2003/2004 et treize millions pour la saison 2004/2005. Cette eau a été fournie à 55 % par les réserves collinaires, à 30 % par les cours d'eau et à 15 % par le réseau d'eau potable.
[modifier] Paramètres de fonctionnement
[modifier] Types d'enneigeurs
On connaît théoriquement trois types de technique d'enneigement mécanique :
- les canons ventilateur ;
- les canons air et eau ;
- les canons tous-temps, "fabriquant" de la neige à partir de particules de glace obtenus par congélation d'eau (et par n'importe quelle température externe avec l'aide de machines frigorifiques !).
L'ajout dans l'eau d'une bactérie, Pseudomonas syringae (souche 31 R) naturellement présente dans certaines eaux et sur certains végétaux, mais dont d'autres souches peuvent être très phytopathogènes, peut aider à la nucléation de la neige. Cette bactérie, commune, a la propriété de faire geler l'eau à moins de O °C, ce qui suppose-t-on lui permet d'agresser et pénétrer les végétaux qu'elle infecte.
[modifier] Paramètres de fonctionnement
Divers paramètres ont des influences sur la fabrication mécanique de neige : température sèche (celle dont nous parlons usuellement), taux d'hygrométrie, pression, température de l'eau, ciel couvert ou non, température de l'air et conditions de vent.
La corrélation entre température sèche et taux d'hygrométrie donne la température humide qui est celle qui importe quand on veut fabriquer de la neige (voir diagramme de l'air humide).
Il est possible de produire de la neige à partir de -2 °C humide (-2 °C sec et 100 % d'hygrométrie) avec les canons à neige les plus modernes. Mais les meilleurs résultats sont obtenus avec une hygrométrie inférieure à 50 %. En cas de saturation hygrométrique les gouttelettes n'arriveront pas à se cristalliser et tendront à geler en s'éclaboussant sur le sol. La neige, très humide se transformera alors en vraie patinoire !
Par contre, en cas de taux d'hygrométrie très bas (de l'ordre de 30 à 40 % par exemple, il sera possible de fabriquer de la neige à plus de 0 °C ! (mais 1 à 2 °C au max...) En effet, l'eau, en s'évaporant, se refroidit, selon les tables psychrométriques.
Bien entendu, la température de l'eau est très importante. Si l'on a une eau à 1 ou 1,5 °C, la cristallisation sera en effet nettement plus rapide que si celle-ci atteint les 5 à 6 °C. L'utilisation de coupe-pressions et le frottement de l'eau dans les conduites tend à "réchauffer" l'eau, ce qui rend sa cristallisation plus difficile et donc la qualité de la neige ainsi produite plus humide. La pression tend à augmenter le débit en neige des enneigeurs.
On pourrait se demander pourquoi le ciel couvert pourrait empêcher de la neige de se former... Tout simplement parce que l'air va en être légèrement réchauffé, car il n'y a plus de refroidissement de l'air. Or, un air insuffisamment froid ne va pas permettre aux cristaux de se former. Enfin, il paraît évident que si le vent est orienté vers la sortie de l'enneigeur, il va se déposer de la neige qui va geler sur la bouche de l'enneigeur, ce qui va finir par le boucher et l'abimer.
Un m³ d'eau suffit pour produire entre 2 et 2,2 m³ de neige de qualité moyenne.
Les canons air et eau utilisent des compresseurs centralisés qui fournissent l'air nécessaire à la nucléation et/ou a l'atomisation de l'eau.
Les canons ventilateur produisent eux-mêmes leur air comprimé grâce à un petit compresseur embarqué qui ne sert qu'à la nucléation.
Dans les deux cas un réseau d'eau surpressé et nécessaire, sa pression sera fonction de la dénivelé de l'installation d'enneigement.
Pour obtenir la cristallisation (ou nucléation), on mélange de l'eau avec de l'air comprimé, à l'intérieur de « canons » de petit gabarit.
La tête des enneigeurs air et eau est généralement placé en hauteur (de 2,5 m à 10 m) afin d'assurer un temps de chute suffisante (balistique) pour permettre aux gouttelettes d'eau de changer d'état.
Le canon ventilateur assure la balistique nécessaire à la génération de neige par le biais du flux d'air froid produit par son gros ventilateur.
Dans les zones habitées, le bruit des enneigeurs est un paramètre gênant. Une firme suisse (CDR) vient de faire breveter un ventilateur deux fois plus silencieux que les autres appareils du même type. Ce gain de bruit est réalisé grâce au dessin particulier de la tuyère, étudiée en collaboration avec l'École polytechnique fédérale de Lausanne.
[modifier] Histoire
- Vers 1940, en Californie, en utilisant des ventilateurs pour arroser les vergers afin de les protéger du gel, on constate l'apparition de neige.
- Début des années 1950, premiers essais d'enneigement dans une station au nord de New York .
- 1963, premier canon en France, il enneige une piste de 550 m dans le Bas-Rhin
- 1973, en France, Flaine est la 1re station européenne à s'équiper.
