Canon à neige

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Canon à neige
Canon à neige en activité

Un canon à neige ou enneigeur est un dispositif permettant de fabriquer de la neige mécaniquement à partir d'eau et d'air, le tout à basses températures. Le principe est de projeter un mélange d'air comprimé et d'eau par temps suffisamment froid.
Un nivoculteur ou snowmaker est un employé qui assure la conduite et la surveillance de ces systèmes.
La neige ainsi produite est appelée neige de culture ou neige artificielle[1], bien que cette dernière appellation puisse provoquer une confusion avec la fausse neige décorative.

Histoire[modifier | modifier le code]

  • Vers 1940, en Californie, en utilisant des ventilateurs pour arroser les vergers afin de les protéger du gel, on constate fortuitement — c'est un cas de sérendipité — 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 au Champ du feu dans le Bas-Rhin.
  • 1973, en France, Flaine (Grand Massif, Haute Savoie) est la 1re station européenne à s'équiper.

Usages[modifier | modifier le code]

La matière première de l'industrie du ski est la neige, elle permet de faire vivre les nombreux acteurs présents en station (hôtels, locations, restauration, commerces, remontées mécaniques...). On recense 120 000 emplois l'hiver en station[réf. nécessaire][Où ?]. La France compte parmi les trois premières nations du ski au coude à coude avec les États-Unis et l'Autriche, et loin devant d'autres pays comme la Suisse ou le Canada.[réf. nécessaire]

Utilisé prioritairement pour assurer un enneigement suffisant des pistes, ce procédé est actuellement en fort développement pour être utilisé en début de saison, de manière à anticiper la période de ski. Certains sites de ski d'été sur glacier en sont également équipés.

En France en 2009, 20 % des pistes sont équipées de canons à neige, tandis qu'en Autriche ou en Italie 40 % des pistes en sont équipées.

Types d'enneigeurs[modifier | modifier le code]

On connaît théoriquement trois types de technique d'enneigement mécanique :

  • les canons ventilateur ;
  • les canons air et eau ;
  • les perches air-eau
  • les canons tous-temps, produisant 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 plus de °C, ce qui suppose-t-on lui permet d'agresser et pénétrer les végétaux qu'elle infecte. En France, ce procédé n'est pas utilisé, suite à l'engagement pris par l'ensemble des domaines skiables de renoncer à tout type d'adjuvant dans la neige de culture.

Paramètres de fonctionnement[modifier | modifier le code]

Vue sur l'intérieur du canon. Les trois rangées de buses qui distribuent l'eau se trouvent à la périphérie de l'ouverture du canon
Plan rapproché des buses du canon qui pulvérisent l'eau
Autre modèle

Divers paramètres ont des influences sur la fabrication mécanique de neige :

  • la température sèche (celle dont nous parlons usuellement) ;
  • le taux d'hygrométrie ;
  • la pression atmosphérique ;
  • la température de l'eau
  • l'éventuelle couverture nuageuse ;
  • les 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 glace.

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 °C. (mais 1 à °C au max...). En effet, l'eau, en s'évaporant, se refroidit, selon les tables psychrométryques.

La température de l'eau est très importante. Si l'on a une eau à °C ou 1,5 °C, la cristallisation sera en effet nettement plus rapide que si celle-ci atteint les 5 à °C ; en fait, il est quasiment impossible de faire fonctionner un enneigeur de manière satisfaisante (avec en rendement acceptable) avec une eau de température supérieure à 4°C, du fait de la variation des caractéristiques de la molécule d'eau qui n'est pas linéaire en fonction de la température, et qui nécessite une énergie trop grande au delà de cette température[réf. nécessaire]. 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.

Le ciel couvert peut empêcher la neige de se former, car 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'abîmer.

Un mètre cube d'eau permet de produire entre 2 et 2,2 mètres cubes de neige de qualité moyenne.

Les canons air et eau utilisent des compresseurs centralisés qui fournissent l'air comprimé 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 sous pression est nécessaire, sa pression sera fonction du 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 placée en hauteur (de 2,5 à 10 mètres) afin d'assurer un temps de chute suffisant (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 a fait 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.

Problématique écologique[modifier | modifier le code]

Outre le bruit pour les riverains et la faune, l'enneigement artificiel par les canons à neige est source de nuisances pour l'environnement.

Même si l'eau prélevée est restituée au milieu à la fonte des neiges, le prélèvement d'eau en période hivernale, lors de l'étiage des cours d'eau de montagne, alors que les précipitations se font sous forme de neige doit être évité. Il faut donc soit acheminer l'eau, soit l'avoir préalablement stockée sur place (bassins artificiels, aujourd'hui à l'origine de 60 % des prélèvements de neige de culture). Les aménagements de stockage nécessaires transforment le paysage et l'écosystème : création de retenues, de petits barrage, etc. et l'acheminement peut être coûteux en énergie.

En revanche, il n'y a pas de pollution dès lors qu'on n'utilise aucun adjuvant. En France, depuis plusieurs années, l'ensemble des stations ont renoncé à employer des adjuvants. Dans un contexte de réchauffement climatique global, 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 mètres cubes 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. La neige fabriquée par les canons à neige, 50 fois plus dure et 4 fois plus dense que la neige naturelle, a tendance à imperméabiliser les sols qu'elle recouvre et facilite le ravinement et l'érosion. Plus lente à disparaître, elle diffère aussi la saisonnalité de la fonte, qui survient désormais plus tard pour les pistes de ski qui en sont équipées. Installés en altitude, les captages puisent sur une ressource en eau qui sera restituée avec un décalage plus ou moins marqué.

Législation[modifier | modifier le code]

Convention alpine[modifier | modifier le code]

Le Protocole « Tourisme » de la Convention alpine, ratifié par sept États alpins, dont la France, aborde la problématique environnementale liée à l'utilisation des enneigeurs. Il dispose que « les législations nationales peuvent autoriser la fabrication de neige pendant les périodes de froid propres à chaque site, notamment pour sécuriser des zones exposées, si les conditions hydrologiques, climatiques et écologiques propres au site concerné le permettent »[2]. Cet article ne contient pas d'obligation ferme pour les États, mais fixe une ligne de conduite pour l'avenir.

Législation française[modifier | modifier le code]

En France, les compresseurs d'air utilisés pour la fabrication de neige de culture relèvent de la législation sur les installations classées[3] dès que leur puissance dépasse 50 kW. Concernant tout projet d’installation de canon à neige dont la puissance est comprise entre 50 et 500 kW, il suffit de faire une simple déclaration auprès de la Préfecture. Au-delà de cette puissance, il faut suivre une procédure d’autorisation[4], qui comporte, en plus des documents habituels à fournir par l’exploitant, une enquête publique permettant la participation de la population et une consultation des conseils municipaux et services de l'État concernés[5]. L’autorisation est rendue par arrêté préfectoral. Lorsque plusieurs installations se trouvent sur le même site, une demande commune doit être présentée[6].

Quand le compresseur d’air est « embarqué », c’est-à-dire qu’il se trouve directement sur l'enneigeur, sa consommation est plutôt faible, généralement inférieure à 50 kW[7]. Néanmoins, en cas d’installations centralisées (« usine à neige »), le seuil des 500 kW est très souvent atteint[8].

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Liens externes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]