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Quantification de la neige par rayonnement cosmique

EDF, en collaboration avec le CNRS et Météo France, a mis au point une nouvelle génération de capteurs permettant la surveillance automatique de l'état des stocks neigeux par mesure de la valeur en eau du manteau.

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La connaissance de l'équivalent en eau du manteau neigeux est un élément important d'amélioration de la gestion de la ressource en eau. Elle permet en particulier d'évaluer et de prévoir les apports de remplissage des grands réservoirs saisonniers. EDF, en collaboration avec le CNRS et Météo France, a mis au point une nouvelle génération de capteurs permettant la surveillance automatique de l'état des stocks neigeux par mesure de la valeur en eau du manteau : le nivomètre à rayonnement cosmique (NRC).

Avec une puissance installée de 20 385 MW, l'énergie hydraulique occupe une place privilégiée dans le mix-énergétique d'EDF derrière le nucléaire. EDF exploite quelque 550 centrales hydroélectriques (de 10 à 1300 mégawatts), alimentées par 220 barrages dont 150 « grands » barrages (plus de 20 mètres de haut). La capacité totale des réservoirs EDF est voisine de 7 milliards de m3 pour un total France de 9 milliards de m3.

Le NRC permet un suivi en temps réel (réseau téléphonique, transmission satellite ) de l'évolution du manteau neigeux. Son système de mesure est sans incidence sur l'environnement local. C'est un appareil de mesure en continu susceptible d'être implanté dans des zones montagneuses éloignées de toute source d'énergie.

Le NRC fonctionne grâce à un capteur sensible aux rayonnements naturels émis par le soleil. Les particules arrivant sur terre interagissent avec les molécules d'eau contenues dans la neige et une partie d'entre elles sont absorbées. Un capteur au
sol, de type Geiger-Muller, détecte les particules restantes. Le rapport entre le nombre de particules initiales et le nombre de particules détectées permet de calculer la quantité d'eau traversée par le rayonnement et donc la quantité d'eau présente dans le manteau neigeux. Le rayonnement cosmique étant lié à l'activité solaire (cycle de 11 années), il varie avec la latitude et dans le temps. Afin d'éviter que ces variations naturelles soient interprétées comme des évolutions du manteau neigeux, un capteur de référence, maintenu hors neige, est exploité en parallèle et permet les étalonnages ou les recalages des autres appareils de l'ensemble du réseau. Un logiciel supervise le réseau de capteurs et calcule la valeur en eau du manteau neigeux.

Il est constitué d'un capteur de rayonnement posé au sol, d'une centrale d'acquisition recueillant en continu les données brutes, d'un système de transmission GSM ou satellite, de panneaux solaires et de batteries pour une alimentation autonome de l'appareillage. Les composants sont installés au sommet d'un mat de hauteur variable (4 ou 6 mètres) afin d'être maintenus hors neige. De plus des capteurs de pression atmosphérique, de température de l'air et de mesure de hauteur de neige (par ultra sons) apportent un ensemble d'informations complémentaires utiles à l'interprétation des résultats.

EDF, en collaboration avec le CNRS et Météo France, a mis au point cette nouvelle génération de capteurs qui sont déployés sur une couverture complète des zones à enjeux sur lesquels EDF exploite des ouvrages : 15 dans les Alpes, 15 dans les Pyrénées, 5 dans le Massif Central et 2 dans les Vosges et le Jura.

Dans le cadre de l'exploitation de ses installations hydrauliques et dans un souci d'optimisation de son parc de production (l'énergie ne se stockant pas), la gestion de la ressource « EAU » est indispensable à EDF.
Dans ce contexte, le rôle de la DTG (unité nationale dont le siège est à Grenoble qui intervient sur tous les parcs de production électrique du groupe EDF, en France et dans le monde) est d'apporter à l'exploitant des éléments pour l'aider dans la gestion de ses ouvrages en intégrant les contraintes de sûreté, d'environnement et de partage de l'eau avec les autres utilisateurs.

L'utilisation de la force de l'hydraulique remonte à l'Antiquité. Les plus anciens barrages du monde datent de 3200 avant Jésus-Christ et se trouvent en Jordanie.
En France, dès les années 1870, les ingénieurs eurent l'idée d'utiliser la force hydraulique pour produire de l'électricité. En 1883 est mise en service la première ligne électrique, 14 km entre Vizille et Grenoble dans l'Isère.
À la veille de la première guerre mondiale, la France exploite un dixième de son potentiel hydraulique, potentiel qui sera doublé entre 1915 et 1918.
La loi du 16 octobre 1919 confère à l'eau un statut de richesse nationale par les termes suivants : « Nul ne peut disposer de l'énergie des marées, des lacs et des cours d'eau, quel que soit leur classement, sans concession ni autorisation de l'État. ». Ce texte est toujours en vigueur aujourd'hui et c'est donc l'État qui donne à EDF l'autorisation ou la concession pour exploiter un aménagement hydraulique.
C'est surtout durant l'entre deux guerres que l'hydroélectricité a connu une expansion spectaculaire avec plus de 50 barrages édifiés entre 1920 et 1940. Ensuite, la période de reconstruction entamée au lendemain de la Libération, a placé l'hydraulique au cœur de la politique énergétique nationale. Dès 1947, une quarantaine d'aménagements sont lancés avec l'édification de très grands barrages comme ceux de Tignes, de Roseland ou de Serre- Ponçon.
Au début des années soixante, la moitié de la production française d'électricité est d'origine hydraulique. Puis, pour répondre au fort accroissement de la demande en électricité, les centrales thermiques à flamme d'abord, puis les centrales nucléaires décidées après le choc pétrolier de 1973, prennent le relais.

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