Canon à neige

• 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.
• En 1963, la Suisse est le premier pays d’Europe à acquérir des canons à neige. Ils sont installés au Chalet-à-Gobet, sur les hauts de Lausanne.
• Plus tard dans la saison hivernale, la station de Château-d’Oex devient le deuxième endroit d’Europe avec des canons à neige.
• Au milieu des années 1960, le CAF Autun (M. Jandreaux) importe les premiers canons à neige en France à la station du Haut-Folin (massif du Morvan)

Canon à neige monofluide

Il existe principalement trois types de technique d'enneigement mécanique :

• les canons ventilateurs ou monofluides ;
• les canons perches air et eau ou bifluides ;
• les canons tous-temps, produisant de la neige à partir de particules de glace obtenues par congélation d'eau par n'importe quelle température externe avec l'aide de machines frigorifiques.

Les canons air et eau utilisent des compresseurs centralisés qui fournissent l'air comprimé nécessaire à la nucléation et/ou à 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.

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 0 °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, à la suite de l'engagement pris par l'ensemble des domaines skiables de renoncer à tout type d'adjuvant dans la neige de culture.

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 encore 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 le rendement globale de l'installation reste, à ces valeurs extrêmes, a des valeurs très faibles. Les meilleurs résultats sont toujours obtenus avec une hygrométrie inférieure à 50 % et une température extérieure aux environs de moins dix degré. En effet, en cas de saturation hygrométrique les gouttelettes n'arrivent pas à se cristalliser complètement et tendent à geler en éclaboussant le sol. La production d'une neige mouillée forme de la glace. Au contraire, lorsque le taux d'hygrométrie est très bas (de l'ordre de 30 à 40 % par exemple), il est possible de fabriquer de la neige à plus de 0 °C (mais 1 à 2 °C au maximum). En effet, l'eau, en s'évaporant, se refroidit, selon les tables psychrométriques.

La température de l'eau est très importante: plus elle est froide, plus la cristallisation est rapide, et il est quasiment impossible de faire fonctionner un enneigeur de manière satisfaisante (c'est-à-dire avec un rendement acceptable) avec une eau de température supérieure à 4 °C. En effet, la variation des caractéristiques de la molécule d'eau n'est pas linéaire en fonction de la température, et nécessite une énergie trop grande au-delà de cette température. 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 neige ainsi produite plus humide. La pression tend à augmenter le débit en neige des enneigeurs.

Un 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.

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, soit, en masse, un usage de 1000 kg d'eau pour produire environ 220 à 250 kg de neige, les trois-quarts de l'eau étant perdus par évaporation.

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

De plus, 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 barrages, etc. et l'acheminement peut être coûteux en énergie.

À ce coût énergétique s'ajoute celui de la production de la neige elle-même, environ 4 kWh en moyenne par mètre cube de neige, soit par exemple un coût énergétique total de 2 GWh chaque année en Suède[10].

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. Néanmoins, 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.

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, 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.

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