Adaptation inévitable
Les températures moyennes au Québec sont en hausse. Cette tendance entraîne déjà des répercussions sur les élevages laitiers, puisque les vaches sont particulièrement sensibles au stress thermique. Et ce n’est qu’un début : avec l’augmentation attendue des vagues de chaleur en été et des épisodes de gel-dégel en hiver, les impacts sur la production et la rentabilité risquent de s’accentuer. Pour limiter ces effets, il est essentiel d’offrir des conditions d’élevage adéquates en toute saison. Cela passe par l’optimisation des systèmes de contrôle d’ambiance des étables (voir photo 1) pour les climats actuels et futurs. Mais le manque de données concrètes adaptées à la réalité québécoise complique l’identification de pistes d’amélioration efficaces.
Lancée officiellement le 24 mars 2025 pour une durée de cinq ans, la CRIEEL a pour objectif d’appuyer les productrices et producteurs d’ici dans leurs décisions en matière de ventilation, qu’il s’agisse de la construction de nouvelles étables ou de la modernisation d’installations existantes.
Pour y arriver, la Chaire s’appuie sur des modèles numériques intégrant la mécanique des fluides, le transfert de chaleur chez la vache laitière ainsi que les coûts de construction et d’exploitation des bâtiments. Ces outils permettent de simuler à la fois les conditions thermiques dans les étables et leurs impacts économiques. Les travaux en cours visent ainsi à évaluer et à optimiser différentes stratégies de ventilation adaptées au contexte québécois en vue d’une plus grande résilience.
Coût de la résilience
Pour comparer l’efficacité et la rentabilité des systèmes de ventilation, il faut d’abord bien connaître les coûts de construction et d’exploitation pour chaque type d’étable : stabulation entravée, stabulation libre, bâtiments pour les vaches taries et les animaux de remplacement et installations pour les veaux. Ces coûts varient également selon le mode de ventilation utilisé, qu’il soit naturel, mécanique (transversal ou en tunnel) ou hybride.
Comme la comparaison des différents systèmes de ventilation doit se faire sur une base commune, l’approche retenue repose sur la modélisation de bâtiments laitiers représentatifs du Québec. À partir des caractéristiques typiques des étables propres à chaque groupe d’animaux, établies grâce au Portrait des fermes laitières québécoises en matière de logement et de gestion des animaux, quatre modèles de bâtiments seront développés à l’aide d’un logiciel de dessin 3D (voir figure 1). Pour chacun de ces modèles, quatre variantes seront ensuite créées afin de représenter les différents systèmes de ventilation étudiés. Les données économiques issues de l’Enquête sur les coûts de construction en production laitière serviront à estimer l’investissement requis pour chacun des 16 scénarios. Un modèle mathématique estimera également l’utilisation quotidienne des ventilateurs en fonction des conditions météorologiques actuelles et futures, afin de calculer les coûts d’exploitation annuels. L’ensemble de ces résultats permettra notamment d’évaluer le surcoût associé aux systèmes de ventilation mécanisés.
Prédiction des impacts du stress thermique
Le second axe de la CRIEEL vise à évaluer, pour les 16 modèles d’étables, la distribution des conditions thermiques de l’air et le confort thermique des vaches. Pour ce faire, des simulations numériques fondées sur les lois de la thermodynamique et de la mécanique des fluides seront effectuées. Ces outils permettent de visualiser concrètement les conditions environnementales dans l’étable ainsi que la circulation de l’air autour des animaux, des ventilateurs, des ouvertures et des équipements (voir figure 2). Plus précisément, ces simulations repéreront les zones susceptibles de nuire au confort des animaux : celles où l’air circule mal, les secteurs trop chauds en été et les courants d’air froids en hiver.
Les résultats des simulations en mécanique des fluides seront également utilisés pour évaluer des indicateurs de confort thermique, comme l’indice de température équivalente pour les bovins (ETIC). Cette évaluation estimera le niveau de stress thermique ressenti par les vaches. Un modèle d’équilibre thermique chez les vaches laitières, issu de la littérature, prédira ensuite l’effet de l’ETIC sur des paramètres clés, tels que le taux de respiration et la température corporelle.
Les pertes économiques associées au stress thermique prédit seront quantifiées en parallèle dans le cadre du projet Confor’T, financé par le Plan pour une économie verte et le MAPAQ. Pour ce faire, des modèles statistiques multivariés seront développés à partir de données issues des contrôles laitiers de Lactanet et des performances de reproduction provenant de DSAHR. Ces données seront croisées avec des historiques météorologiques et le prix du lait versé aux productrices et producteurs. Cette approche permettra de vérifier si les coûts supplémentaires liés à une ventilation mécanique sont compensés par une amélioration des performances.
Validation dans des fermes commerciales
Dans un troisième volet, l’équipe de la CRIEEL validera les simulations numériques directement dans des fermes commerciales dans le cadre du projet Confor’T. Cette étape, fondée sur des données recueillies à l’aide de capteurs environnementaux (voir photo 2), est essentielle pour vérifier que les résultats simulés reflètent fidèlement les conditions réelles dans les étables. En parallèle, plusieurs indicateurs liés aux animaux seront mesurés, notamment la température corporelle, la fréquence respiratoire, les comportements (temps de repos et de rumination) et les performances laitières. Ces données seront ensuite mises en relation avec différents facteurs, comme les jours en lait, la parité, le mois de vêlage, la génétique et la qualité de l’alimentation, et ce, pour mieux cerner les seuils de stress thermique.
Enfin, des algorithmes d’apprentissage automatique existants seront utilisés pour analyser les données relatives aux conditions d’élevage et à la santé des vaches, recueillies dans le cadre des travaux de la Chaire de recherche et d’innovation en bien-être animal et intelligence artificielle (WELL-E). Grâce à ces outils, il sera possible d’identifier des indicateurs précoces du stress thermique, c’est-à-dire des signes avant-coureurs détectables avant que les impacts ne deviennent visibles. Ils aideront notamment à mieux comprendre la manière dont les vaches réagissent aux variations de température et à la circulation de l’air dans l’étable. L’analyse mettra aussi en évidence certains comportements typiques. Par exemple, une vache soumise à un stress thermique aura tendance à rester debout plus longtemps pour faciliter la dissipation de la chaleur.
À partir de l’ensemble des données recueillies, la CRIEEL sera en mesure de proposer des stratégies concrètes de gestion de la ventilation afin de limiter le stress thermique et d’améliorer la santé et le bien-être des vaches laitières. Ces recommandations pourraient notamment porter sur le positionnement optimal des ventilateurs, le réglage des débits et des seuils de ventilation ainsi que l’aménagement des équipements à l’intérieur de l’étable, comme les robots de traite.
Système de ventilation du futur
La CRIEEL conclura ses travaux en s’appuyant sur la modélisation numérique en mécanique des fluides pour tester différents scénarios d’adaptation et développer de nouvelles approches de ventilation. Dans un premier temps, les améliorations proposées seront simulées afin de maintenir une circulation d’air optimale dans les étables, de réduire le stress thermique chez les animaux et de diminuer la consommation d’énergie. Les recherches s’orienteront ensuite vers la conception de bâtiments laitiers avant-gardistes, capables de repenser les approches actuelles de ventilation. La simulation de ces nouveaux concepts (par exemple des plafonds diffuseurs en pression positive) permettra d’identifier des solutions innovantes à déployer à plus long terme.
Comme les étables laitières du Québec doivent être dotées de systèmes de ventilation efficaces pour assurer le bien-être des vaches, les travaux de la CRIEEL fourniront aux productrices et aux producteurs des connaissances et des outils concrets pour optimiser la conception et le fonctionnement de leurs installations. Dans un contexte de changements climatiques, mieux ventiler les étables n’est plus une option. C’est une condition essentielle pour maintenir à la fois les performances animales, la rentabilité des fermes et la résilience du secteur.
