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DOI: http://dx.doi.org/10.7451/CBE.2014.56.7.1
Description:

The objective of this study was to design and develop reliable, robust, and accurate tools for measuring the methane emissions produced by commercial dairy herds without interfering with producer practices or affecting herd performance. The approach that was developed uses mechanically ventilated barns. A mass balance is established for the building enclosure by quantifying the mass flow rates of methane at the barn’s air inlets and outlets. The difference between the mass flow rate of methane at the outlets and inlets is attributed to the production of enteric methane emissions of the dairy herd inside the barn. The system is fully automated and performs continuous monitoring 24 h a day and 365 d a year. The system can carry out 3 to 10 methane mass balances per hour depending on the number of fans operating in the building. Different approaches were used to quantify the air flow rates in the two commercial barns: fan performance curves developed in situ at farm A and anemometers developed into our lab and deployed at farm B. The accuracy of each measurement system was validated by releasing known masses of methane into the respective building that were then quantified by the system. The means of the ratios of the methane mass measured by the system to the known mass of methane released into barns A and B were 99.4 and 101.4% for the two systems, with standard deviation of 16 and 9% respectively. In the two barns, the methane emissions were measured between fall 2004 and winter 2007. The two herds produced mean methane emissions equivalent to 24.5 and 24.7 L/kg milk produced. The mean methane production of the herds reported on the basis of the milk fat produced by the animals was 612 L/kg milk fat for Farm A and 688 L/kg milk fat for Farm B.

Keywords: Methane, dairy cow, instrumentation, greenhouse gas.
Résumé:

L’objectif de cette étude était de concevoir et développer des outils de mesures fiables, robuste et précis des émissions de méthane produites par des troupeaux laitiers commerciaux sans interférer avec les pratiques des producteurs et influencer la performance du troupeau. L’approche développée utilise des étables ventilées mécaniquement. Un bilan massique est établi sur l’enceinte du bâtiment en quantifiant les débits massiques de méthane aux entrées et sorties d’air de l’étable. La différence est imputée au troupeau. Le système est entièrement automatisé et effectue en continu des cycles de lectures 24 heures par jour, 365 jours par année. Le système peut effectuer de 3 à 10 bilans de masse sur le méthane par heure en fonction du nombre de ventilateurs en fonction dans le bâtiment. Deux approches différentes ont été utilisées pour quantifier les débits d’air dans les étables des fermes A et B. Courbes de performance des ventilateurs développées à la ferme A et conception d’anémomètres dans notre laboratoire et déployées à la ferme B. La précision des systèmes de mesures a été validée en relâchant dans les bâtiments des masses connues de méthane et quantifiées par le système. La moyenne du ratio de la masse de méthane mesurée par les systèmes et les masses connues relâchés dans les bâtiments A et B étaient de 99,4 et 101,4% pour les deux systèmes avec des écart-types de 16 et 9% respectivement. Les deux étables ont fait l’objet de mesures des émissions de méthane de leur troupeau respectif entre l’automne 2004 et l’hiver 2007. Les deux productions ont des émissions moyennes de méthane équivalentes à 24,5 et 24,7 L de CH4 par kg de lait produit. La production moyenne de méthane émis par les troupeaux rapportée sur la base de matière grasse (MG) produite par chacune des productions est de 612 L CH4 par kg de MG pour la ferme A et de 688 L CH4 par kg de MG pour la ferme B.

Mots-clés:

Méthane, bovin laitier, instrumentation, gaz à effet de serre.

Citation: Tremblay, F.J.B., D.I. Massé and C.V. Bluteau. 2014. Accuracy assessment of methane emissions measurement systems tailored to mechanically ventilated livestock buildings. Canadian Biosystems Engineering 56: 7.1-7.10.
Volume: 56
Issue: 1
Pages 7.1 - 7.1
Contributor: R. Sri Ranjan
Date: January 12, 2015
Technical field: Information Systems Engineering
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Other information:
Type: Text.Article
Format: PDF
Publication type: Journal
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Language 1: en
Language 2: fr
Rights: Canadian Society for Bioengineering / Société Canadienne de Génie Agroalimentaire et de Bioingénierie
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