Sommaire

1. Notions sur la formation de la neige naturelle

a) Germes de glace

Pour comprendre comment se forme la neige de culture, voyons déjà comment se forme la neige naturelle.
Dans les nuages, l'eau est sous forme liquide, même si les températures avoisinent les -10°C (alors qu'elle devrait être à l'état de glace dès 0°C environ). Ce phénomène très fréquent s'appelle la surfusion. Ainsi, l'eau reste liquide et ne se solidifie pas. Pour qu'il y ait congélation des gouttelettes, il doit y avoir présence de noyaux de nucléation (ou de condensation). Ce sont des particules de quelques micromètres (poussières industrielles, sels marins, minéraux divers...), qui vont rompre l'état d'équilibre entre l'air ambiant et l'eau en surfusion. Alors les petites gouttelettes vont se congeler autour des poussières pour former des germes de glace.

b) Structure

Voici un diagramme montrant les différents états de l'eau (liquide, solide, gazeux) en fonction de la pression et de la température. L'état solide de l'eau, sous forme de glace, présente diverses structures. Aux pressions et températures terrestres, la seule glace rencontrée est la Ih, de structure hexagonale (cf schéma de droite). Nous ne rentrerons pas dans les détails pour ne pas trop compliquer le phénomène, la chose à retenir est donc que les germes de glaces dans les nuages sont de type Ih, donc de forme hexagonale. C'est cela qui va permettre d'expliquer les différentes structures des flocons de neige...

c) Croissance et chute des cristaux

On trouve dans notre nuage des gouttelettes d'eau liquide en surfusion, et des germes de glace. Par transferts d'énergie, on va voir les germes de glace se développer au profit des gouttelettes d'eau qui vont finalement disparaître. Ainsi croissent les cristaux... Cette croissance va être différente selon la température ambiante, et va donc former des cristaux de forme différente. Une fois que les cristaux seront suffisamment lourds, ils vont tomber. Voici un récapitulatif avec les 3 types de croissances principales:

D'autres facteurs entrent en jeu:
   - Le vent par exemple va entrechoquer les cristaux pendant leur chute formant les fameux flocons (amas de cristaux).
   - De plus, si pendant leur chute, les cristaux rencontrent durablement des plages de température supérieures à +2°C ils vont fondre, pour donner de la pluie, ou de la neige très mouillée.

2. Fonctionnement d'un canon à neige

a) Différents canons à neige

Il existe différentes sortes de canons à neige. Même si le principe de formation de la neige de culture reste le même, la façon de procéder varie selon les types d'enneigeurs. Voici les sortes de canons que vous pourrez rencontrer sur un domaine skiable:

Les canons à neige monofluides (système basse pression)

Ces canons à neige consistent en de gros ventilateurs qui expulsent de fines goutelettes dans l'air.

Sur le domaine Valloire-Valmeinier, on les trouve sur le bas de l'Arméra, sur la zone débutant de Pré Varel et autour du télésiège de la Girodière, et sur le bas de la piste de l'Eglantier à Valmeinier1500. Ces canons sont peu répandus à cause de leur coût élevé et de leur encombrement. Cependant, ils ont l'avantage d'être déplaçables, selon les priorités d'enneigement.

Les canons à neige bifluides (système haute pression)

Le système bifluide est le plus répandu sur les domaines skiables. Ce genre d'enneigeur est généralement monté sur des perches de plusieurs mètres (10m généralement). Il fonctionne grâce à une détente d'air et d'eau sous pression. Il existe deux types de canons à neige bifluides: les canons à mélange interne (l'eau et l'air son mélangés dans le bec du canon) et à mélange externe (l'eau et l'air se mélangent à la sortie du canon). Bien que non déplaçables, ces canons séduisent les exploitants par leur prix et leur capacité de production. Sur une longue période, ce sont eux les plus rentables.

b) Formation de la neige de culture, cas du canon bifluide à mélange externe

La formation de la neige de culture se fait en plusieurs étapes que l'on va détailler un peu...

i/ L'atomisation

Cette étape consiste à atomiser le jet d'eau initial en projettant l'eau sous pression dans l'air à travers un tout petit orifice. On aura alors formation de micro gouttelettes. Mais à cause du phénomène de surfusion (cf paragraphe 1), l'eau ne va pas geler, même si la température extérieure est négative. On va alors devoir former en parallèle les noyaux de condensation (ou de nucléation).

ii/ La nucléation

Cette étape consiste à former les noyaux de nucléation qui vont permettre la cristallisation des gouttelettes. Pour se faire, on réalise un mélange d'eau et d'air sous pression, avec une infime quantité d'eau. Alors le peu d'eau va, avec la pression de l'air, s'atomiser aussi en de minuscules particules. Au contact de l'air froid, ces particules seront tellement petites qu'elle vont geler (le phénomène de surfusion est fonction de la taille de la particule, négligeable ici). On forme ainsi de toutes petites particules de glaces, qui serviront de noyaux de nucléation.

iii/ L'insémination et l'évaporation

Cette étape consiste à faire rencontrer les deux jets formés. Cette rencontre se fait à la sortie du canon pour le canon à neige à mélange externe. Alors, en présence des noyaux de nucléation, les gouttelettes d'eau formées dans l'étape i/ vont progressivement se solidifier (aux alentours de -5°C). Grâce à des transferts de chaleur, la goutte va se congeler entièrement (équilibre entre l'air extérieur et la gouttelette d'eau: la surface de la goutte d'eau va en fait s'évaporer ce qui va refroidir le reste de la goutte et le solidifier: c'est le phénomène d'évaporation).

iv/ La convection

La goutte d'eau transformée en glace va alors atteindre le sol, pour former le manteau neigeux. La convection caractérise les transferts de chaleur entre la goutte et l'air, et entre la goutte et le reste du manteau neigeux.

c) Remarques

- Afin que toutes ces étapes puissent se réaliser, le canon à neige est réglé sur une portée variant de 2 à 80m

- Les paramètres météorologiques jouent un rôle primordial dans la formation de la neige, la température bien évidemment, mais aussi l'humidité de l'air. En effet un air humide, saturé en vapeur d'eau, va ralentir le processus d'évaporation et augmenter le temps de formation de la neige de culture. Les conditions idéales pour la formation de la neige sont -10°C et 20% d'humidité de l'air.

Bifluide sur la piste des Myosotis	La première gamme d'enneigeurs sur le plateau de Thimel

d) Différences avec la neige naturelle

La différence primordiale entre la neige naturelle et la neige de culture est la structure: Comme nous l'avons vu, la neige naturelle se forme à partir d'un germe de glace hexagonal. La neige de culture se forme à partir de gouttelettes d'eau de forme sphériques. Elle ne pourra donc pas avoir de différences de croissance, elle va forcément donner des grains de neige sphériques.

Cette différence de structure implique des différences de propriétés: la neige de culture est ainsi plus stable, avec une meilleure cohésion. Elle est aussi plus dense, et résiste mieux au damage. Par contre, elle va plus vite former des plaques de glace, surtout si elle est humide. En effet de part sa géométrie, la seule évolution possible est la fonte, formant des plaques de verglas.

e) Dérives de la neige de culture

Comme vous pouvez le constater, la neige de culture est 100% naturelle. Si le procédé de fabrication est artificiel, il retrace finalement le mode de fabrication naturel de la neige; la neige de culture est donc intégralement constituée d'eau et d'air. Il faut donc bannir le terme de neige artificielle, d'ailleurs jamais employé dans le milieu de la neige de culture.

Cependant, il existe des dérives artificielles de la neige de culture. Celle qui a fait beaucoup parler d'elle est le Snowmax de la société leader du marché York Neige. Elle consiste en fait à pulvériser avec l'eau des bactéries désactivées qui vont accélérer le processus de refroidissement de la neige. Il devient alors possible de former de la neige à des températures légèrement plus élevées (0°C), mais surtout on obtient une neige de meilleure qualité, plus sèche.

Le Snowmax est très répandu à l'étranger, mais la France a décidé d'interdire son utilisation. Avant cette interdiction, Valloire, avec d'autres stations de ski, avait effectué des tests scientifiques sur le plateau de Thimel, pour étudier les effets que pouvait avoir le Snowmax sur la faune et la flore. Il semblerait que le produit soit inoffensif. Des changements minimes ont cependant été observés sur la flore (développement de mousses) ainsi qu'une fonte plus tardive.

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3. Présentation de l'installation de neige de culture de Valloire

a) Principe et généralités

Comme nous l'avons vu dans les paragraphes précédents, les canons à neiges, dispersés sur tout le domaine, ont besoin d'être alimentés en eau, en air et en électricité. C'est là le but du reste de l'installation.

Depuis les usines à neige (sur la piste des Marmottes et au pied de la retenue collinaire du Lac de la Vieille) est géré par informatique tout le réseau. A Valloire, l'installation est signée intégralement York (aujourd'hui Johnson Controls). Voyons comment sont gérées les différentes ressources à Valloire...

- l'eau est acheminée par des réseaux souterrains à tous les enneigeurs du réseau. A Valloire, toute l'eau nécessaire au fonctionnement des canons est stockée dans la retenue collinaire du lac de la Vieille. Avant sa construction en 2007, l'eau était puisée dans la Valloirette, au niveau du Moulin Benjamin, obligeant la station à des restrictions des volumes de captage. Ce fut principalement pour cette raison qu'a été construite la retenue collinaire au Lac de la Vieille. La commune dispose ainsi d'un volume d'eau de 230 000 m3 en début de saison, permettant de tripler la vitesse de production !

La retenue collinaire de Valloire au lac de la Vieille

- l'air est acheminé jusqu'aux enneigeurs par des tuyaux depuis l'usine à neige, où il est comprimé. Bien que l'air soit froid au départ, sa compression va élever sa température à plus de 50°C (selon le premier principe de thermodynamique). Il va donc falloir, avant de l'utiliser, le refroidir aux alentours de 0°C. Dans l'installation, c'est l'air qui revient finalement le plus cher car les étapes nécessaires pour pouvoir l'utiliser sont gourmandes en énergie.

b) L'usine à neige

C'est donc dans l'usine à neige que toute l'installation est gérée, par informatique. A Valloire, il existe deux usines. La plus ancienne créée lors de l'installation des premiers enneigeurs à la fin des années 80 est située sur la Sétaz, entre la piste des Marmottes et la piste de la Viclouse. On y trouve en plus de la salle de contrôle les salles des machines (compresseurs d'air, d'eau, purification, refroidissements, pompes...). La seconde usine a été créée avec la retenue collinaire en 2007, au pied de cette dernière. Elle permet entre autre de gérer l'enneigement du Crey du Quart et a été dimensionnée pour une extension du réseau de neige de culture.

Voici d'abord la salle de contrôle de l'usine de la Sétaz.

Ordinateurs de contrôle, permettant de visualiser en temps réel les informations sur chacun des 287 canons du domaine	Plan de l'installation initiale sur la Sétaz avec le positionnement de la salle des machines, de la station de captage, et des différents canons

Le logiciel utilisé permet de contrôler l'intégralité de l'installation. Le moindre enneigeur peut être mis en route ou arrêté d'un simple clic ! Il est aussi possible de régler la qualité de la neige à produire (qualité 1: neige de très bonne qualité, très sèche ; qualité 10: neige mouillée, limite eau), la température de démarrage, le temps de fonctionnement etc...

Au sous-sol sont situées toutes les machines permettant d'utiliser l'eau:

L'eau de la Valloirette arrive à l'usine par ces tuyaux, grâce à de puissantes pompes...	Puis elle est compressée grâce à 4 compresseurs (en bleu), avant d'être envoyée sur les différentes parties du domaine.
C'est dans ce coin qu'est traitée l'eau: séparation des huiles. Ces dernières sont recyclées, et l'eau restante est renvoyée dans la Valloirette	La boîte des mélanges pour le Snowmax lorsqu'il était encore utilisé

Enfin, on trouve aussi dans l'usine les compresseurs d'air, qui vont permettre, associés à un réseau de refroidissement, de fournir l'air compressé aux différents enneigeurs du domaine

Remarques complémentaires

Afin que l'eau ne gèle pas dans les tuyaux, une vidange de l'eau de tout le réseau est effectué toutes les demi-heures. Mais avant cela, on doit procéder au traitement de l'eau, dans laquelle s'est immiscée des huiles lors de la compression. La séparation se fait dans la salle des machines. Les résidus sont recyclés, tandis que l'eau est renvoyée dans la Valloirette. (cf photos ci dessus)

Voici quelques autres photos en rapport...

L'usine de la Sétaz, sur le bord de la piste des Marmottes	Le véhicule du nivoculteur: le quad, ou les skis !

c) Et à Valmeinier ?

Valmeinier dispose depuis l'équipement du massif du Gros Crey à la fin des années 80 d'un petit réseau de neige de culture. Celui-ci est constitué d'une retenue collinaire de 20000m3 dans le secteur du Roi. Cette retenue permet d'alimenter le réseau d'enneigeurs du Gros Crey, installé sur les pistes vertes de liaison, le secteur débutant de Valmeiner 1800, et sur la piste rouge de retour à Valmeinier 1500.

la retenue collinaire de Valmeinier sous le télésiège du Gros Crey

La station a également installé un petit réseau sur le versant de l'Arméra, sur les pistes débutantes de la Girodière et de Pré Varel. Ce réseau est composé exclusivement d'enneigeurs mobiles de type "monofluide", qui pompent directement l'eau dans la Neuvache.

La commune de Valmeinier a de gros problèmes de ressource en eau, qui lui empêche d'étendre son réseau, ce qui est pourtant primordial pour viabiliser le domaine skiable, notamment la liaison entre Valloire et Valmeinier. Pourtant, l'eau coule en abondance dans le fond de la vallée, mais cette dernière est prélevée par EDF pour alimenter le lac de Bissorte.

La SEMVAL (exploitant du domaine skiable de Valmeinier) est en pleine négociation pour capter une partie de l'eau disponible pour EDF, et ainsi pouvoir étendre son réseau sur le versant de l'Arméra (pistes de la Neuvache, du Grapil, de la Combe et de l'Arméra).

d) Le métier de nivoculteur

Il n'est pas possible de parler de la neige de culture sans parler de ceux qui la préparent, les nivoculteurs. Cette profession est très récente (formation spéciale ouverte depuis 2002 uniquement!), la formation se fait au lycée de St Michel de Maurienne. Très peu reconnus, les nivoculteurs ont pourtant un métier difficile, et dangereux. Le nivoculteur s'occupe donc du réseau de neige de culture: il définit en début de saison les programmes des canons à neige par informatique, puis il gère, en fonction des conditions météos, les canons en direct. Il va aussi vérifier sur le terrain le bon fonctionnement de l'installation, et ce à toute heure: si un problème survient, il faut être opérationnel 24h/24, au risque de se retrouver avec d'immenses plaques de glace sur les piste... C'est aussi un métier à haute responsabilité: le nivoculteur est responsable de la qualité de la neige et de la production, afin de satisfaire au mieux les clients, même si la neige naturelle ne veut pas tomber.

Déroulement du travail sur l'année:
De novembre à fin janvier, le nivoculteur a toute la station sur les épaules: il doit produire la neige nécessaire pour toute la saison. C'est lui qui lance le départ des dameuses sur les pistes dès que la neige produite est suffisante. Une fois le mois de janvier passé vient la période de maintenance. Pour une heure de fonctionnement pendant cette période, on compte environ deux heures de maintenance le reste de l'année. Autant dire que c'est un métier à l'année. En plus de la maintenance viennent s'ajouter les extensions de réseau, quasiment tous les ans. Surtout qu'à Valloire, c'est l'équipe des nivoculteurs et de la régie touristique qui installe elle même son réseau, sauf pour de très gros chantiers comme la future retenue, qui sera installée par les équipes de York.

Bref, un métier difficile mais passionnant ! Comme ils me l'ont tous signalé, il faut vraiment aimer son métier pour tenir le rythme du travail en station tout l'hiver. Mais le fait d'être en extérieur, sous l'air pur de la montagne compense aussi les difficultés du métier...

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4. Evolution de l'installation à Valloire

a) Historique

A Valloire, c'est à la fin des années 80 que la Régie Touristique s'est intéressée à la neige de culture. Le contexte de l'époque est une raréfaction de la neige naturelle, et surtout pour Valloire un besoin de viabiliser son domaine skiable et de justifier les investissements récents sur la Sétaz : la télécabine de la Sétaz en 1986 et le télésiège de Thimel en 1989. Derrière cela, l'objectif également de pouvoir accueillir des compétitions de ski internationales (ce qui sera le cas dans les années qui suivirent). Ainsi en 1989 est installée la première tranche d'enneigeurs, sur le massif de la Sétaz. La seconde tranche suivra en 1990. Cet investissement est une réussite car dès l'année suivante, les enneigeurs remplissent leur rôle et permettent de sauver la saison, particulièrement pauvre en neige naturelle (pas de chute de neige significative avant fin janvier!).

Les années 90 marquent une extension progressive et continue du réseau d'enneigeurs qui se généralise à toutes les pistes majeures du premier tronçon de la Sétaz.

Les années 2000 marquent un tournant pour la neige de culture à Valloire. Déjà parce qu'en 2003, suite à une restructuration du massif du Crey du Quart (Télésiège débrayable de Brive 2, piste de retour "facile" des Mulots), les pistes du Crey du Quart sont pour la première fois enneigées par le biais de 72 nouveaux enneigeurs. De plus, face à une réglementation de plus en plus contraignante pour les exploitants, la commune décide de construire une retenue collinaire (= un lac artificiel), qui permettra d'alimenter les enneigeurs, sans puiser l'eau dans la Valloirette. En effet le principe d'une retenue collinaire est de récupérer les eaux de fonte au printemps, de stocker l'eau pendant l'été et l'automne, et ainsi de disposer d'un gros volume d'eau en fin d'automne, en pleine période d'étiage, où les cours d'eau sont au plus bas.

b) La retenue collinaire du Lac de la Vieille

La retenue collinaire du Lac de la Vieille est donc construite entre 2006 et 2007 pour un budget conséquent de 6 millions d'euros, après de longs débats animés entre les différentes parties. L'objectif majeur de cette retenue est de pouvoir enneiger bien plus rapidement que précédemment les pistes en début de saison et donc d'être plus réactif. C'est également une ressource en eau supplémentaire qui doit permettre d'étendre davantage le réseau de neige de culture sur le Crey du Quart (voir paragraphe sur les projets).

Voici quelques photos du chantier collossal de construction de cette retenue d'altitude...

Le Lac de la Vieille avant le chantier	Vue depuis l'arrivée du télésiège de Brive 2
Les tractopelles effectuent un travail de fourmi...	La nouvelle usine à neige en contrebas de la retenue

Le remplissage de la retenue collinaire à l'automne 2007

c) Projets à court et moyen terme

Plan récapitulatif des différents projets d'extension du réseau de neige de culture

Les projets présentés sur le plan ci-dessus sont suceptibles d'évoluer. Ils correspondent, entre autre, à ce qui avait été présenté en 2003 par la Régie Touristique.

On remarque que le Crey du Quart est au coeur des enjeux de l'extension du réseau de neige de culture. Outre un retour station via la piste du Martagon et des Lutins (terrassée pour l'occasion), l'objectif à terme est d'enneiger la majorité des pistes du secteur Brive/Chateau Ripaille, sur le dénivelé maximum (Sommet de Brive 2 - Valloire).

Sur le versant de Valmeinier, l'objectif est de viabiliser la liaison entre les 2 stations via la piste de la Combe + Grapil ou de l'Arméra, ainsi que la liaison Valmeinier 1800 - Arméra par la piste de la Neuvache. Ces projets ne seront pas réalisés tant que les différentes parties n'auront pas trouvé un accord pour pallier au manque d'eau (nouvelle retenue collinaire ? prélèvement sur le réseau hydroélectrique d'EDF ?). Sur le Gros Crey, étant donné le réseau déjà performant, seules de petites extensions jusqu'aux arrivées des télésièges peut être envisagée.

Enfin, sur la Sétaz, une extension du réseau est également prévue. Cela va de paire avec le renouvellement des remontées mécaniques prévu à l'horizon 2013-2014 (TSD Sétaz 2, TSF Cornafond et TSF Verneys). Cette extension doit permettre de viabiliser et de rentabiliser les nouvelles infrastructures prévues en enneigeant les pistes à vocation "commerciale" sous ces nouveaux axes. Sont concernés la piste de Sétaz bleue, Blaireau, et Choucas.

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5. Bibliographie

www.anpnc.com : Le site des nivoculteurs, informations techniques sur les canons à neige, adresses...

www.alpmedia.net : Sites traitant du problème du Snomax, des effets sur l'environnement etc...

www.cemagref.fr

www.snomax.com : Site officiel de York, sur le Snomax

http://encyclopedie.snyke.com : Encyclopédie en ligne

www.mbs-france.com : Site d'un fabriquant de canons à neige

www.neige-de-culture.info : Site perso regroupant diverses sources à propos de la neige de culture, dont ce dossier

Merci à: Jacques Viallet, Eric Dournon, M. Sturb