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Qu'est-ce que l'agrivoltaïque ?
Quels sont les différents types d'agrivoltaïque ?
Quels sont les avantages de l'agrivoltaïque ?
Les réalisations réussies de l'agrivoltaïque
Les inconvénients de l'agrivoltaïque ?
Un concept innovant en matière de pratiques durables, l'agrivoltaïque combine la production d'énergie et l'expertise agricole. La combinaison de la technologie solaire photovoltaïque (PV) et de l'agriculture traditionnelle pourrait être bénéfique pour les pratiques agricoles intelligentes et réduire le changement climatique. En réutilisant les terres pour l'agriculture et l'énergie, l'agriculture solaire offre la possibilité d'un avenir plus écologique et plus durable.
Nous examinerons les différentes formes d'agriculture solaire, leurs avantages et leurs utilisations inspirantes. Comme toute entreprise de transformation, l'agrivoltaïque a des obstacles à prendre en compte. En examinant les avantages et les inconvénients de cette méthode unique, nous découvrirons comment elle peut changer nos paysages agricoles et énergétiques.
Quel est le concept de l'agrivoltaïque?
L'agrovoltaïque est un concept en expansion et très prometteur qui se réfère à la combinaison de l'énergie solaire photovoltaïque et de l'agriculture sur une même surface, ce qui permet la coexistence de deux secteurs d'activité cruciaux. Diverses formes d'énergie solaire ont déjà été développées dans le monde, et de nombreuses nouvelles techniques sont apparues ces dernières années, qui seront cruciales pour la transition énergétique et climatique.
Quels types de fermes solaire sont disponibles?
Les panneaux solaires fixés sur les cultures, les panneaux solaires surélevés et les serres solaires sont les trois principales catégories de panneaux solaires agricoles. De plus, les scientifiques ont créé d'autres types complexes, tels que les systèmes intégrés et les systèmes agricoles dynamiques. Toutes ces variétés ont leurs propres facteurs qui sont utilisés pour maximiser l'absorption d'énergie solaire par les panneaux et les cultures. Dans les systèmes agricoles solaires, l'angle d'inclinaison des panneaux solaires est la variable la plus importante. Les cultures cueillies, la hauteur des panneaux, l'irradiation solaire et le climat local sont les autres facteurs pris en compte pour déterminer l'emplacement d'un système agrivoltaïque.
1. Les panneaux solaires sont fixés sur les cultures
La majorité des systèmes agrovoltaïques traditionnels impliquent l'installation de panneaux solaires permanents entre ou sur les champs de culture. L'efficacité de l'installation peut être améliorée en modifiant la densité ou l'angle d'inclinaison des panneaux solaires.
Pour les projets à grande échelle (>5 MW), l'installation permanente de panneaux solaires est la méthode la plus courante de déploiement agrovoltaïque. En leur offrant un accès facile à l'ombre, ce type d'agrovoltaïque améliore le bien-être des animaux. De plus, cela permet de cultiver une flore et des prairies permanentes entre et sous les panneaux solaires, qui peuvent être utilisées pour le pâturage.
Les structures de suivi solaire créent un système agricole et énergétique plus stable en ajustant la quantité de lumière et d'ombre dont bénéficient les cultures situées en dessous. De plus, elles favorisent la croissance des cultures en les protégeant des conditions météorologiques difficiles.
2. Plus de panneaux solaires
Pour cette application agrovoltaïque, les panneaux solaires sont surélevés. Cela permet d'augmenter la hauteur au-dessus du sol (souvent entre 2,5 et 5 m, en fonction des objectifs et des exigences du projet). Cela augmente le rendement des cultures dans les vergers et les vignobles.
Entre les panneaux solaires, il peut y avoir suffisamment de place pour que la lumière atteigne les cultures et les plantes, ce qui favorise une croissance saine. De plus, ces panneaux peuvent être relevés ou abaissés en fonction des exigences du projet, permettant le passage du matériel de récolte, des personnes et d'autres objets.
3. Serres à énergie solaire
Ces dernières années, les serres entièrement alimentées par l'énergie solaire ont gagné en popularité. Il s'agit d'installer des panneaux photovoltaïques sur le toit de la serre, ce qui produit de l'énergie renouvelable qui peut être réinjectée dans le réseau, stockée ou utilisée pour la consommation et les besoins propres de la serre (éclairage, irrigation, etc.) sans compromettre la production.
4. Systèmes fusionnés
Un nouveau hydrogel a été créé par des chercheurs saoudiens pour cultiver des épinards en utilisant de l'eau de l'air. Les chercheurs ont forcé l'eau à sortir de l'hydrogel en utilisant la chaleur produite par la production d'énergie à l'aide de panneaux solaires. En dessous, la vapeur d'eau se condense dans un récipient métallique. Cependant, l'hydrogel peut augmenter l'efficacité des systèmes solaires photovoltaïques de 9 % en absorbant la chaleur et en abaissant la température des panneaux.
Améliorer la sécurité de l'approvisionnement en eau et en nourriture dans les régions arides est une option à long terme et peu coûteuse offerte par cette conception de pointe.
5. Une technologie agricole dynamique
Au Japon, le système dynamique le plus simple a été développé en utilisant un ensemble de panneaux fragiles posés sur des supports dépourvus de fondations en béton. Les panneaux peuvent être facilement retirés et sont suffisamment légers pour être déplacés ou modifiés manuellement en fonction des saisons et du travail de l'agriculteur. Un grand espace a été laissé entre chaque panneau solaire pour mieux résister au vent.
Certains systèmes photovoltaïques récents utilisent un système de suivi pour optimiser automatiquement la position des panneaux. Insolight, une entreprise suisse, développe des panneaux solaires translucides statiques équipés d'un système de surveillance intégré. Le module dispose également d'un mécanisme dynamique de transmission de la lumière qui peut être ajusté pour répondre aux exigences spécifiques de l'agriculture en concentrant la lumière du soleil dans les cellules solaires.
Quels sont les bénéfices de l'agriculture solaire?
1. Maximiser le potentiel solaire et augmenter la productivité de l'énergie solaire
Selon une étude récente, les terres agricoles, les prairies et les zones humides ont tous un potentiel photovoltaïque élevé. Selon l'étude, seul un pour cent des terres agricoles pouvant être utilisées pour produire de l'électricité solaire pour répondre aux exigences énergétiques mondiales. Cependant, une chaleur excessive peut gravement réduire le rendement et l'efficacité des fermes solaires. La plantation de cultures directement sous les panneaux photovoltaïques réduit la température de surface des panneaux et les maintient à leur niveau d'efficacité le plus élevé. Selon l'université d'État de l'Oregon, la culture directement sous les panneaux solaires peut augmenter la production d'électricité de dix pour cent.
2. Améliorer la productivité du sol
La possibilité pour les agriculteurs d'augmenter leurs revenus en cultivant des plantes et en créant de l'énergie durable devient de plus en plus cruciale avec l'essor mondial de l'énergie solaire photovoltaïque. Selon l'IRENA, la capacité photovoltaïque mondiale devrait augmenter de 19 % en 2021 par rapport à l'année précédente, atteignant un total de 843 086 MW.
3. Augmentez l'humidité du sol et réduisez l'évaporation pour une meilleure croissance des cultures
Les panneaux solaires réduisent les coûts d'arrosage jusqu'à 29 % en bloquent le soleil. Au fur et à mesure que l'humidité du sol augmente, les besoins en eau des plantes sont satisfaits.
4. Minimiser les effets néfastes de la chaleur et des conditions météorologiques extrêmes sur les cultures
Une culture n'est plus optimale lorsque la quantité de lumière tombant sur elle atteint le point de saturation de la lumière. Les extrêmes chaleur et froid nécessitent tous deux plus d'eau des cultures, ce qui les peut endommager ou ralentir leur croissance. Les systèmes photovoltaïques agricoles (agrivoltaïques) peuvent réduire le stress thermique et d'autres effets néfastes du mauvais temps en inclinant les panneaux solaires pour diriger le plus de lumière possible sur les cultures.
5. Développer des écosystèmes durables
L'agrivoltaïque contribue au développement durable et à la protection et à l'amélioration de la biodiversité et des écosystèmes en interdisant l'utilisation d'herbicides, l'utilisation de ruches et d'élevage autour du périmètre de la terre et l'installation de clôtures végétales.
La mise en œuvre réussie de l'agriculture solaire
1. L'initiative Agri-PV de BayWa aux Pays-Bas.
BayWa r.e. a construit l'un de ses premiers centres commerciaux Agri-PV à Babberich, aux Pays-Bas. La base de connaissances du secteur a été consolidée grâce aux projets pilotes Agri-PV menés par BayWa r.e. aux Pays-Bas et en Allemagne. Ces études ont principalement étudié le blé, les pommes de terre, le céleri, les myrtilles, les groseilles, les framboises, les fraises et les mûres.
Lors des journées chaudes, la température sous les panneaux était de deux à cinq degrés inférieure à celle des méthodes traditionnelles de jardinage, selon les données. Il y aura moins de perte d'eau par évaporation du sol et moins de stress thermique. De plus, la chaleur a été mieux conservée la nuit que sous les couvertures en plastique que les agriculteurs utilisent aujourd'hui pour garder les baies au chaud (ce qui pourrait entraîner une diminution de l'utilisation du plastique dans les exploitations agricoles).
2. La viticulture biovoltaïque en France avec Sun'Agri
L'installation a été installée à Piolenc, dans la région viticole de l'Hérault, dans le cadre d'un programme destiné à évaluer l'efficacité de l'agriculture en utilisant des panneaux solaires. Le programme expérimental a planté mille vignes, dont 600 ont été ombragées par leur système agrivoltaïque flexible.
Les vignes protégées par le système photovoltaïque ont eu besoin de 12 à 34 % d'eau en moins en raison de la diminution de l'évapotranspiration. Le profil aromatique du raisin a également été amélioré par l'installation photovoltaïque, ce qui an entraîné une augmentation de 13 % des anthocyanes (pigments rouges) et une augmentation de 9 à 14 % de l'acidité.
Néanmoins, les défauts de l'agrivoltaïque doivent également être pris en compte
1. Les systèmes agrivoltaïques sont difficiles à installer et à entretenir et nécessitent beaucoup de temps et d'argent.
La majorité des agriculteurs ne possèdent pas les compétences techniques requises pour établir des systèmes agricoles solaires. En cas de problème qu'ils ne peuvent pas réparer, ils peuvent devoir faire appel à des professionnels. Par conséquent, pour beaucoup d'entre eux, le coût de l'embauche d'un professionnel peut être hors de portée. Les agriculteurs doivent également prendre en compte l'entretien du système solaire.
2. Les systèmes agrivoltaïques nécessitent la suppression de certaines terres agricoles pour les remplacer.
Étant donné que les systèmes agrivoltaïques nécessitent une certaine superficie, il peut y avoir un conflit entre les deux systèmes lorsqu'il s'agit d'étendre la surface agricole. La perte continue de terres agricoles sera le plus grand défi pour le développement des systèmes agrivoltaïques. Les systèmes agrivoltaïques nécessiteront toujours des terres agricoles, peu importe le type de culture, les panneaux solaires, etc.
3. L'ombre des systèmes agricoles solaires peut avoir un impact sur la croissance de certaines cultures.
Toutes les plantes ne réussissent pas dans l'obscurité. Le maïs et le blé, les cultures les plus courantes, sont fortement ralentis par l'ombre. Bien que la laitue, les épinards et les tomates soient résistants à l'ombre, elles ne sont pas suffisantes pour subvenir aux besoins d'une population importante. Ainsi, il est essentiel de trouver un équilibre raisonnable entre la production d'électricité et la culture.
Une synergie harmonieuse entre la technologie et la nature émerge dans le domaine dynamique de l'agrivoltaïque, offrant une voie vers un avenir plus durable. Nous embrassons la promesse d'écosystèmes résilients, d'une productivité accrue et d'un monde plus vert alors que nous naviguons dans l'interaction complexe de l'énergie solaire et de l'agriculture. Grâce à une analyse approfondie et à l'innovation, l'agriculture solaire est prête à éclairer notre chemin vers une coexistence harmonieuse de l'énergie et de l'agriculture.
En combinant la technologie et la nature, l'agrivoltaïque promet un avenir durable. Maysun Solar est une entreprise pionnière dans l'énergie solaire. Depuis 2008, les modules de panneaux semi-découpés Maysun Solar, MBB, IBC et Shingled, sont à la pointe de l'industrie. Les panneaux solaires entièrement noirs, à cadre noir, argentés et en verre-verre fonctionnent bien et complètent l'esthétique architecturale. Maysun Solar a des entrepôts, des bureaux et des partenariats avec des installateurs dans le monde entier. Votre solution photovoltaïque est Maysun Solar.
Référence :
1.Dinesh, H., & Pearce, J. M. (2016, February). The potential of agrivoltaic systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 54, 299–308. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.10.024
2.iseban. "Photovoltaic greenhouse and agricultural photovoltaic greenhouse". CVE. Retrieved 2023-02-26.
3."These solar panels pull in water vapor to grow crops in the desert". Cell Press. Retrieved 18 April 2022.
4.Movellan, Junko (10 October 2013). "Japan Next-Generation Farmers Cultivate Crops and Solar Energy". renewableenergyworld.com. Retrieved 2017-09-11.
5.Solar Power Europe Agrisolar Best Practices Guidelines Version 1.0, p.43 and p.46 Case study
6.Agrivoltaics, the advantages of combining renewables and agriculture
7.5 Major Agrivoltaics Disadvantages by Olivia Bolt，AGRICULTURE
8.Benefits of Agrivoltaics and 5 real-life examples of successful implementations by Laura Rodríguez
9.Agrivoltaics, the advantages of combining renewables and agriculture by Vector Renewables
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