figure 1 : Tour de 120m et bras équipés sur lesquels sont faites les mesures ICOS. Site OPE (Observatoire Pérenne de l’Environnement, Houdelaincourt) de l’ANDRA dans la Meuse
La synergie entre l’Irfu et le LSCE a permis de doter le réseau ICOS (Integrated Carbon Observation System) de sa première station autonome de mesures atmosphériques des gaz à effet de serre.
Le service d’ingénierie des systèmes (SIS) de l’Irfu a apporté ses compétences dans l’intégration des instruments de mesure et leur supervision à distance.
Des mesures de grande qualité
A un moment où les concentrations de CO2 dans l’atmosphère atteignent des sommets, l’Europe se dote d’une infrastructure de recherche de mesure haute précision des gaz à effet de serre dénommée ICOS (Integrated Carbon Observation System). Celle-ci fait partie de la liste ESFRI des infrastructures prioritaires pour le futur de l’Europe.
L’objectif de cette infrastructure est de quantifier et de comprendre les flux de gaz à effet de serre (GES) sur l’Europe et les régions adjacentes à partir, entre autres, d’un réseau de stations de mesure de concentration de ces gaz dans l’atmosphère. La phase préparatoire du projet ICOS, coordonnée par le LSCE et regroupant 15 pays européens, vient de s’achever.
Durant cette phase préparatoire, une expérience pilote a été conduite par le LSCE pour démontrer la faisabilité d’un tel réseau de mesure.
Intégrer et superviser
Dans ce cadre, le LSCE et l’Irfu ont conjointement conçu et développé un nouveau prototype de station de mesure atmosphérique intégré ICOS supervisable à distance.
A l’intérieur des locaux techniques ICOS, l’air provenant des différents niveaux de la tour de 120m doit être asséché puis envoyé aux analyseurs de gaz à effet de serre avec des valeurs de débit et de pression bien précises, spécifiées par les experts du LSCE. Ce conditionnement de l’air est effectué par un réseau de tubes, de pompes et de vannes équipé de nombreux capteurs de pressions et de débits. ( cf figure 2)
Afin de tendre vers une autonomie maximale de la station, ce process air est piloté par un automate.
Les électrotechniciens de l’Irfu ont relié l’ensemble des capteurs et actionneurs de l’installation vers des panneaux ou des baies où sont implantés les composants d’automatismes. Un réseau de terrain à base d’Ethernet industriel (Profinet) permet de relier ces composants à la machine cœur de la station où est situé le chef d’orchestre du process.
Ce séquenceur, développé par les experts Irfu du contrôle-commande, pilote l’enchainement des périodes de mesures avec celles de calibration des analyseurs de gaz.
Les équipes de l’Irfu ont également conçu une architecture robuste permettant d’interfacer les capteurs météorologiques qui équipent la tour de 120 m de la station ICOS et ainsi de transmettre les données par fibre optique vers les locaux au sol.
Toutes les machines de la station sont reliées par un réseau pensé et déployé par les spécialistes de l’institut.
Les outils de supervision Muscade ®, développés à l’Irfu pour les expériences de physique, sont utilisés. Ils permettent d’avoir une vue globale du fonctionnement de la station et d’interagir avec elle, que ça soit in-situ ou à distance. Un système d’alarme par courrier électronique ou sms permet un diagnostic rapide des pannes.
Fruit de cette étroite collaboration LSCE-Irfu initiée en 2010, ce prototype de station a permis d’obtenir les premières mesures ICOS, intégrées, à haute précision, des concentrations atmosphériques en CO2, CH4, CO et N2O ainsi que de la hauteur de couche limite atmosphérique.(cf figure 3)
Figure 2 : Réseau d’air et son instrumentation reliée aux composants d’automatisme à l’intérieur de la station
Figure 3 : Mesures des concentrations atmosphériques en CO2 et CH4 à l’OPE, juin 2012 – avril 2013. »
Les performances ainsi obtenues répondent aux critères de qualité métrologique les plus élevés, établis par les experts internationaux de l’Organisation Mondiale de la Météorologie. Le prototype de station a été déployé sur le site OPE (Observatoire Pérenne de l’Environnement, Houdelaincourt) de l’ANDRA dans la Meuse où une tour de 120m de haut a été érigée (cf figure 1) afin de permettre des mesures de GES à différentes hauteurs, représentatives de différentes échelles spatiales . La recette de ce projet LSCE-Irfu a été signée en mars 2013. Les mesures en quasi-temps réel sont visualisables sur le site de démonstration du projet .
Contact : Olivier Corpace ; ; ;
