« La capacité mondiale d’énergie renouvelable devrait maintenant augmenter de 2 400 GW sur la période 2022-2027, un montant équivalent à l’ensemble de la capacité électrique de la Chine aujourd’hui », écrivent les analystes de l’AIE dans leur rapport Énergies renouvelables 2022. La bousculade des pays, en particulier européens, pour réduire leur dépendance au gaz russe bon marché accélère le développement des sources d’énergie non fossiles. Et une grande partie de ce développement se fera dans de toutes nouvelles fermes solaires, ce qui offre une opportunité en or pour l’agrivoltaïque.
Les plans agrivoltaïques pourraient doubler les panneaux photovoltaïques en laissant les feux de circulation (qui pourraient être beaucoup mieux utilisés par les plantes plutôt que de convertir la lumière du soleil en électricité) passent à travers – éclairant les cultures qui peuvent être cultivées en dessous. Cependant, avant d’entrer dans ces informations, il vaut la peine de mesurer l’ampleur de cette croissance des énergies renouvelables. Selon l’AIE, « la capacité mondiale de l’énergie solaire photovoltaïque devrait pratiquement tripler au cours de la période 2022-2027, dépassant le charbon et finissant par être la plus grande source de capacité énergétique de la planète. »
Part de la capacité énergétique cumulée par innovation , 2010-2027. Crédit : AIE. Licence : CC BY 4.0.
Certaines de ces implémentations photovoltaïques resteront dans le solaire de toiture, car les propriétaires et les services souhaitent réduire les prix de détail plus élevés de l’électricité. Mais la majorité de la croissance du PV se fera sous la forme de grandes sélections solaires construites sur des terrains idéaux. Et une variété de ces sites pourraient, comme les scientifiques l’ont montré dans une étude publiée dans Earth’s Future, être utilisés pour cultiver de la nourriture tout en produisant de l’électricité propre.
Nouvelle génération de photovoltaïque
La solution, appelée agrivoltaïque, minimise la concurrence pour les terres cultivées viables. Et il y a aussi d’autres avantages. L’ombre des panneaux solaires aide les agriculteurs à conserver l’eau et à faire pousser des cultures avec moins d’arrosage. La clé du développement est l’observation que divers spectres lumineux peuvent répondre à différents besoins. « Les panneaux photovoltaïques d’aujourd’hui captent toute la lumière et essaient d’en tirer le meilleur parti. Et si une toute nouvelle génération de panneaux photovoltaïques pouvait prendre la lumière bleue pour une énergie propre et transmettre la lumière rouge sur les cultures, là où elle est la plus efficace pour la photosynthèse ? ? » demande Majdi Abou Najm, un chercheur basé à l’Université de Californie à Davis, aux États-Unis, qui travaille au Département de la terre, de l’air et de l’eau.
Dans leur étude, Abou Naim et ses associés ont révélé que la partie rouge du spectre lumineux est plus efficace pour la croissance des plantes, tandis que la partie bleue du spectre est mieux utilisée pour la production solaire. Leur travail s’appuie sur des enquêtes sur la façon dont les cultures telles que la laitue, le basilic et le soja réagissent à divers traitements de lumière en laboratoire.
Au cœur de la recherche du groupe se trouve la construction d’une conception mathématique, qui permet la équipe pour effectuer un niveau d’analyse de sensibilité des variables culturales et environnementales les plus cruciales. Il s’agit notamment de l’éclairement énergétique, de la température de l’air, de l’humidité et de la concentration de CO2. L’étalonnage de la conception a été effectué à l’aide d’ensembles de données de paramètres pour les cultures de basilic et de fraise, qui ont reconnu que les fraises étaient beaucoup plus tolérantes aux conditions susceptibles d’être liées à l’agrivoltaïque.
Plus concrètement, au cours de l’été, le groupe a évalué ses conclusions sur des plants de tomates cultivés dans des champs d’étude de recherche agricole – analysant la réponse de la plante à différentes conditions de lumière filtrée. Les efforts de l’équipe sont motivés par des prévisions qui indiquent un besoin de 60 % de nourriture en plus et de 40 % d’eau en plus à l’échelle internationale d’ici 2050. D’après les chiffres, le monde devra également trouver 50 % d’énergie en plus. Et il est clair que sans des techniques uniques telles que l’agrivoltaïque, la pression pour les ressources pourrait s’intensifier.
Des myrtilles, n’importe qui ?
Le département américain de l’Agriculture note que l’agrivoltaïque pourrait offrir des revenus supplémentaires aux agriculteurs. Et la société mentionne un exemple à Rockport, dans le Maine, où les producteurs de myrtilles ont installé un projet solaire de 4,2 MW sur un site Web de culture de 10 acres. Il existe d’autres exemples où les activités agricoles et l’énergie solaire commerciale fonctionnent bien ensemble, comme l’utilisation de moutons pour réduire les coûts d’entretien en éliminant l’obligation de couper les sites Web.
En écho à ces remarques, le US National Renewable Energy Lab (NREL) ajoute que les panneaux photovoltaïques peuvent fournir de l’ombre et un abri aux animaux. Le NREL dirige un travail appelé Pratiques solaires innovantes intégrées aux économies et écosystèmes ruraux (InSPIRE), qui examine les synergies entre l’énergie solaire et l’agriculture.
La toute première étape de l’effort de trois ans consistait à développer les meilleures pratiques et mesurer les avantages de la coexistence de l’agriculture et de l’énergie solaire. Dans la deuxième étape, qui est actuellement en cours, des groupes effectuent une étude de recherche sur le terrain (en fait) et examinent des méthodes pour intensifier et reproduire les réussites. « Ces installations resteront dans le sol pendant les 25 prochaines années, vous devez donc bien les adapter à votre utilisation préparée », commente James McCall, un scientifique du NREL travaillant sur InSPIRE. « Il déterminera si la tâche réussit. »
Naturellement, il y a des informations à clarifier, mais concevoir des variétés solaires avec des perspectives de cogénération à l’esprit pourrait encore étendre l’énergie de la production d’énergie propre.
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