Laboratoires mobiles de mesure de gaz à effet de serre CO2, H2O, CH4, N2O et leurs isotopes

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Laboratoires mobiles de mesure de gaz à effet de serre CO2, H2O, CH4, N2O et leurs isotopes

David Chancel, Robert Falcimagne, Olivier Darsonville, Katja Klumpp, David Colosse

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David Chancel, Robert Falcimagne, Olivier Darsonville, Katja Klumpp, David Colosse. Laboratoires mobiles de mesure de gaz à effet de serre CO2, H2O, CH4, N2O et leurs isotopes. 13èmes Journées de la Mesure et de la Métrologie J2M, Oct 2014, Stella-Plage, France. 1 p. �hal-02744167�

Laboratoires mobiles de mesure de gaz à effet de  serre

CO2, H2O, CH4, N2O et leurs isotopes

AnaEE  : Analysis and Experiment on Ecosystems

Dans le cadre des “Investissements d’Avenir”, AnaEE­France réunit, dans un  réseau intégré, un ensemble unique :

• de plateformes expérimentales (Nœuds 1, 2 et 3)

• de plateformes analytiques (Nœud 4)

• de systèmes d’information et plateformes de modélisation (Nœud 5)

tous dédiés à la biologie des écosystèmes continentaux

Présentation

Nœud 4: Analyse et instrumentation

Coordination: Laurent Saint ANDRE & Lionel RANJARD

Instrumentatio n

Plateformes biologiques environnementales

Coord.: B. Zeller (BEF, INRA)

Instrumentation

Coord.: K. Klumpp R.Falcimagne

(INRA)

Génétique-Génomes GenoSol

Coord.: L. Ranjard

Biochim

« Biochem-Env »

Coord.: C. Mougin

Développement et supervision d’outils : 15 permanents (INRA, CNRS)

Nœud 4B

Pilotage 4B : 

• Abad Chabbi (Coordinateur scientifique)  

• Katja Klumpp – Robert Falcimagne (Coordinateurs techniques) 

• 1 ingénieur ­ David Chancel

• 1 technicien – Olivier Darsonville

Laboratoire mobile

Contexte : Un projet d’infrastructure européenne AnaEE – Europe :

Montant pour le projet : 320 000€ dans le cadre des « investissements d’avenir »     

•  Réalisation : 01/11/14 – 31/10/15

•  Fonctionnement prévu : 10 ans

Objectifs : Fournir deux instruments de mesure des flux de CO

, H

O, N

O et CH

, 

avec leurs signatures isotopiques (     

C, 

N) sur différents écosystèmes.

• L'objectif est de construire des dispositifs mobiles permettant de mesurer in situ 3 gaz : CO

, N

O et CH

ainsi que leurs isotopes

• Couvrir de nombreux systèmes (végétation, sol, canopée) et méthodes de mesure (chambres, profils)

• Réaliser des mesures de concentration en ligne de façon

automatique, sans pollution des échantillons et sans perturbation du milieu naturel

• Remorque « relativement » simple d’utilisation

• Données facilement exploitables

4B. Mobile Gaz Analyser (MGA) : remorques mobiles pour mesures gazeuses in situ

Défis méthodologiques

4B1. Mobile gaz analyser (MGA) : remorques mobiles pour mesures gazeuses in situ

Chambres N₂O Profil CO₂

Exemple dispositif ICOS SOERE Laqueuille

Utilisation des infrastructures offertes par les sites des SOERE (F-ORE-T,

ACBB, PRO), du réseau ICOS (Integrated Carbon Observation System) et

AnaEE

Noeud 4b : Phase d’étude

    Début du projet :

­ 

• Gaz analysés

• Isotopes

• Précisions

• Fréquences

• Hauteurs/profondeurs de mesure (profils)

­ 

­ Prévoir une utilisation aisée 

­ Prévoir un système de supervision

­ Prévoir un accès à distance (configurer / assister)

­ Prévoir une formation pour les futurs utilisateurs

Noeud 4B1 : Présentation des services offerts

Mobile gaz analyser (MGA) : 2 remorques mobiles pour mesures gazeuses in situ

­ 

­ Analyseur ¹⁵N₂O capable de mesurer à 10Hz  Eddy covariance possible

­ Variables microclimatiques (Humidité, Température, Pression, etc…)

­ 8 chambres automatiques opaques 

­ Pilotage et surveillance à distance

­ Récupération des données à distance

­ Calibration automatique

Noeud 4B1 : Présentation des services offerts

Analyseur CH4 et CO2 (~ 80k€):

Picarro 2201 i 

• 2000 ppm CO₂ 500 ppm CH₄ pleine échelle

• 200 ppb sur CO₂et 50 ppb sur CH₄

• 0.12‰ sur ¹³CO₂ et 1‰ sur ¹³CH₄

Analyseur N2O (~ 130k€)

Aérodyne 

• Précision N₂O : 0,03 ppb à 1s et 0,01 ppb à 100s

• Précision ¹⁵N : 4 ‰ à 1s et 1 ‰ à 100s

Noeud 4B1 : Présentation des services offerts

Centrale d’acquisition CR3000 Campbell

• Enregistre les données issues des capteurs 

• Commande les vérins des chambres

• Commande les électro vannes de sélection de voies

Capteurs météorologiques

• Capteur de pression atmosphérique

• Anémomètre  

• Sonde de température et humidité de l’air

• Sonde de température et humidité du sol

Electrovannes

• Sélection des voies d’analyse

• Retour de l’air analysé dans les chambres afin de travailler à pression  constante

Noeud 4B : Présentation des services offerts

8 chambres automatiques opaques (~ 20k€)

Remorque (~ 10k€) :

• Simple essieu pour faciliter le tractage et les manœuvres

• Hauteur intérieure de 1m90 

• PTAC = 1000kg 

       Peut être conduite sans permis spécifique si ∑ des PTAC< 3500kg

• Poids à vide 600kg

• Porte latérale et arrière (chargement)

• Climatisation 

• Puits de lumière 

• Fermeture à clé

Noeud 4b : Bilan des investissements majeurs AnaEE France  

 Les analyseurs isotopiques 

• Analyseur de N₂O 

• Analyseur de CH₄ et de CO₂

 Les remorques et leurs équipements

 Les centrales d’acquisition 

 Les capteurs

Noeud 4b : Planning 2014/2015

du projet / Analyse des réponses aux questionnaires

Réception appel d'offre

Programmation centrale, test capteurs et Picarro

Aménagement de la remorque Installation des équipements

Lancement de l'appel d'offre des Analyseurs

Commande de:

centrale acquisition, remorque, analyseurs

et capteurs

Plan d'équipement de la

remorque Début des tests

1er trimestre 2ème trimestre 3ème trimestre 4ème trimestre Dernières mise au

point / Essais grandeur nature

Mise en service du 1er laboratoire

mobile

Aménagement de la 2ème remorque

Installation des équipements

Essais grandeur nature

Commande de la 2ème

remorque et de ses Programation de la

nouvelle centrale Début des tests Mise en service de la 2ème remorque

Planing 2014

Planing 2015

Noeud 4b : Conclusion

Difficile d’avoir du recul sur un projet qui est en phase de conception Quelques inquiétudes sur :

le volume de formation à assurer

la partie « assistance des utilisateurs »     la « durée de vie » de l’équipement     les demandes potentielles (qui ?)

Des questions sur le coût du service : Faut­il facturer les coûts réels ?

Une charte d’utilisation est en cours de rédaction (en liaison avec 

des juristes) pour fixer le cadre et les conditions d’utilisation

Merci pour votre attention