Vous allez lire :
- 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 ?
L'agrivoltaïque, qui combine la production d'énergie et l'expertise agricole, est un concept révolutionnaire en matière de pratiques durables. Cette nouvelle stratégie, qui associe harmonieusement la technologie solaire photovoltaïque (PV) et l'agriculture traditionnelle, pourrait favoriser les pratiques agricoles intelligentes et atténuer le changement climatique. L'agrivoltaïque offre l'espoir d'un avenir plus vert et plus résilient en réutilisant les terres pour l'énergie et l'agriculture.
Nous étudierons les nombreuses variétés d'agrivoltaïques, leurs avantages et leurs mises en œuvre inspirantes. L'agrivoltaïque, comme toute entreprise de transformation, présente des défis qu'il convient de prendre en compte. Nous apprendrons comment cette technique unique peut changer nos paysages agricoles et énergétiques en explorant les promesses et les inconvénients.
Qu'est-ce que l'agrivoltaïque ?
L'agrovoltaïque est un concept en plein essor et très prometteur qui fait référence au développement conjoint de l'agriculture et de l'énergie solaire photovoltaïque sur une même surface, permettant ainsi la coexistence de deux secteurs d'activité essentiels. Diverses variétés d'agrovoltaïques ont déjà été créées dans le monde, et un large éventail de nouvelles méthodes sont apparues ces dernières années, qui constitueront des éléments essentiels de la transition énergétique et climatique.
Combien y a-t-il de types d'agrivoltaïques ?
Il existe trois types fondamentaux d'agrivoltaïque : les panneaux solaires fixes sur les cultures, les panneaux solaires surélevés et les serres solaires. En outre, les scientifiques ont également développé d'autres types complexes tels que les systèmes intégrés et l'agrivoltaïque dynamique. Toutes ces variétés présentent différents facteurs qui sont utilisés pour maximiser la quantité d'énergie solaire absorbée à la fois par les panneaux et par les cultures. L'angle d'inclinaison des panneaux solaires est la variable la plus importante dans les systèmes agrivoltaïques. Les autres facteurs pris en compte pour déterminer l'emplacement d'un système agrivoltaïque sont les cultures cueillies, la hauteur des panneaux, l'irradiation solaire et le climat local.
1.Panneaux solaires fixes au-dessus des cultures
La plupart des systèmes agrovoltaïques conventionnels sont constitués de panneaux solaires installés de manière permanente sur ou entre les champs de culture. La modification de la densité ou de l'angle d'inclinaison des panneaux solaires peut améliorer l'efficacité de l'installation.
L'installation permanente de panneaux solaires est la méthode la plus courante de déploiement de l'agrovoltaïque pour les projets à grande échelle (>5 MW). Ce type d'agrovoltaïque améliore le bien-être des animaux en leur offrant un accès facile à l'ombre. Il permet également de cultiver une flore et des prairies permanentes entre et sous les panneaux solaires, qui peuvent être utilisées pour le pâturage.
En ajustant la quantité de lumière et d'ombre dont bénéficient les cultures situées en dessous, les structures de suivi solaire créent un système agricole et énergétique plus stable. En outre, elles permettent de protéger les cultures des conditions météorologiques difficiles, ce qui favorise leur croissance.
2. Des panneaux solaires à un niveau plus élevé
Les panneaux solaires de cette application agrovoltaïque sont surélevés par rapport à la hauteur habituelle. Cela permet d'augmenter la hauteur au-dessus du sol (souvent entre 2,5 m et 5 m, en fonction des objectifs et des exigences du projet). Cela permet d'améliorer le rendement des cultures dans des zones telles que les vergers et les vignobles.
Il peut y avoir suffisamment d'espace pour que la lumière atteigne les cultures et les plantes entre les panneaux solaires, ce qui favorise une croissance saine. En outre, ces panneaux peuvent être relevés ou abaissés en fonction des exigences du projet, ce qui permet le passage du matériel de récolte, des personnes et d'autres objets.
3. Serres solaires
Les serres entièrement alimentées par l'énergie solaire sont une tendance populaire de ces dernières années. Il s'agit d'installer des panneaux photovoltaïques sur le toit de la serre, ce qui génère 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, système d'irrigation, etc.) sans compromettre la production.
4. Systèmes intégrés
Des chercheurs saoudiens ont mis au point un dispositif solaire utilisant un nouvel hydrogel pour cultiver des épinards avec de l'eau collectée par l'air. Les chercheurs ont utilisé la chaleur produite par la production d'énergie à l'aide de panneaux solaires pour forcer l'eau à sortir de l'hydrogel. La vapeur d'eau se condense dans le récipient métallique situé en dessous. En revanche, en absorbant la chaleur et en abaissant la température des panneaux, l'hydrogel peut accroître l'efficacité des systèmes solaires photovoltaïques de 9 %.
Cette conception de pointe offre une option à long terme et peu coûteuse pour améliorer la sécurité de l'approvisionnement en eau et en nourriture dans les régions arides.
5. Agrivoltaïque dynamique
Le premier système dynamique, le plus basique, a été créé au Japon avec un ensemble de panneaux fragiles posés sur de minces tuyaux sur des supports dépourvus de fondations en béton. Les panneaux sont facilement détachables et suffisamment légers pour être déplacés ou modifiés à la main au gré des saisons et du travail de l'agriculteur. Afin de mieux résister au vent, un grand espace a été laissé entre chaque panneau solaire.
La position des panneaux peut être automatiquement optimisée par certains systèmes photovoltaïques récents, qui utilisent un système de suivi. Par exemple, la société suisse Insolight travaille sur des panneaux solaires translucides statiques dotés d'un système de suivi intégré. Concentrant la lumière du soleil dans les cellules solaires, 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.
Quels sont les avantages de l'agrivoltaïque ?
1. Maximiser le potentiel solaire et rendre l'énergie solaire plus productive
Une étude récemment publiée a révélé que les terres agricoles, les prairies et les zones humides présentaient toutes un potentiel photovoltaïque élevé. L'étude indique également que les besoins énergétiques mondiaux peuvent être satisfaits par l'électricité solaire avec seulement 1 % des terres agricoles converties à l'agrivoltaïque. Toutefois, le rendement et l'efficacité des fermes solaires peuvent être gravement diminués par une chaleur excessive. Planter des cultures directement sous les panneaux photovoltaïques permet de réduire leur température de surface et de les maintenir à un niveau d'efficacité optimal. L'université d'État de l'Oregon a démontré que la plantation de cultures directement sous les panneaux solaires permettait d'augmenter la production d'électricité de 10 %.
2. Augmenter la productivité des terres
Avec l'essor de l'énergie solaire photovoltaïque dans le monde, 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 essentielle. La capacité photovoltaïque mondiale devrait augmenter de 19 % en 2021 par rapport à l'année précédente, pour atteindre un total de 843 086 MW, selon l'Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA).
3. Réduire l'évaporation et augmenter l'humidité du sol pour une meilleure croissance des cultures
En bloquant le soleil, les panneaux solaires permettent d'économiser jusqu'à 29 % des frais d'arrosage. L'humidité du sol augmente et les besoins en eau des plantes sont ainsi satisfaits.
4. Réduire les effets négatifs de la chaleur et des conditions météorologiques extrêmes sur les cultures
Lorsque la quantité de lumière tombant sur une culture atteint le point de saturation de la lumière, celle-ci n'est plus optimale. La chaleur et le froid extrêmes exigent tous deux plus d'eau des cultures, ce qui peut les endommager ou ralentir leur croissance. En inclinant les panneaux solaires pour diriger le plus de lumière possible sur les cultures, les systèmes photovoltaïques agricoles (agrivoltaïques) peuvent atténuer le stress thermique et d'autres effets néfastes du mauvais temps.
5. Rendre les écosystèmes durables
En interdisant l'utilisation d'herbicides, l'utilisation de ruches et l'élevage autour du périmètre de la terre, et l'installation de clôtures végétales, l'agrivoltaïque contribue au développement durable ainsi qu'à la protection et à l'amélioration de la biodiversité et des écosystèmes.
Les mises en œuvre réussies de l'agrivoltaïque
1. Le projet Agri-PV de BayWa aux Pays-Bas
À Babberich, aux Pays-Bas, BayWa r.e. a construit l'un de ses premiers sites commerciaux Agri-PV. Les projets pilotes Agri-PV mis en œuvre par BayWa r.e. aux Pays-Bas et en Allemagne ont contribué au développement de la base de connaissances du secteur. Le blé, les pommes de terre, le céleri, les myrtilles, les groseilles, les framboises, les fraises et les mûres ont été les principales cultures étudiées dans le cadre de ces études.
Les données ont montré que la température sous les panneaux était de deux à cinq degrés inférieure à celle des techniques de jardinage conventionnelles lors des journées chaudes. Il y aura moins de stress thermique et moins de perte d'eau par évaporation du sol. En outre, 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 conduire à une réduction de l'utilisation du plastique dans les exploitations agricoles).
2.Viticulture agrivoltaïque en France par Sun'Agri
L'installation a été mise en place dans la région viticole de l'Hérault, à Piolenc, dans le cadre d'un programme visant à évaluer l'efficacité de l'agrivoltaïque dans différents contextes agricoles. Sur les mille mètres carrés de vignes plantées dans le cadre du programme expérimental, 600 ont été ombragés par leur système agrivoltaïque flexible.
En raison de la diminution de l'évapotranspiration, les vignes protégées par le système photovoltaïque ont eu besoin de 12 à 34 % d'eau en moins. L'installation photovoltaïque a également amélioré le profil aromatique du raisin, entraînant une augmentation de 13 % des anthocyanes (pigments rouges) et une augmentation de 9 à 14 % de l'acidité.
Cependant, il faut aussi tenir compte des inconvénients de l'agrivoltaïque
1. Les systèmes agrivoltaïques sont compliqués et leur installation et leur entretien demandent beaucoup de temps et d'argent
La plupart des agriculteurs n'ont pas les connaissances techniques nécessaires pour mettre en place des systèmes agrivoltaïques. Ils peuvent être amenés à faire appel à des experts en cas de panne qu'ils ne sont pas en mesure de réparer. Par conséquent, le coût de l'embauche d'un professionnel peut être hors de portée pour beaucoup d'entre eux. L'entretien du système solaire est une dépense supplémentaire que les agriculteurs doivent prendre en compte.
2. Certaines terres agricoles doivent être sacrifiées pour faire de la place aux systèmes agrivoltaïques
Étant donné que les systèmes agrivoltaïques nécessitent également une certaine superficie, cela peut entraîner un conflit entre les deux lorsqu'il s'agit d'étendre les terres agricoles. Le plus grand défi pour le développement des systèmes agrivoltaïques sera la perte continue de terres agricoles. En fonction du type de culture, des panneaux solaires, etc., les systèmes agrivoltaïques nécessiteront toujours des terres agricoles.
3. L'ombre des systèmes agrivoltaïques peut affecter la croissance de certaines cultures
Toutes les plantes ne prospèrent pas à l'ombre. Les cultures les plus répandues, le maïs et le blé, sont fortement ralenties par l'ombre. La laitue, les épinards et les tomates tolèrent l'ombre, mais ils ne suffisent pas à nourrir une population nombreuse. Il est donc important de trouver un équilibre raisonnable entre la production d'électricité et les cultures.
Dans le domaine dynamique de l'agrivoltaïque, une synergie harmonieuse entre la technologie et la nature émerge, offrant une voie vers un avenir plus durable. Alors que nous naviguons dans l'interaction complexe de l'énergie solaire et de l'agriculture, embrassons la promesse d'écosystèmes résilients, d'une productivité accrue et d'un monde plus vert. Grâce à une réflexion approfondie et à l'innovation, l'agrivoltaïque est prête à illuminer notre voyage vers une coexistence harmonieuse de l'énergie et de l'agriculture.
La technologie et la nature travaillant ensemble dans l'agrivoltaïque promettent un avenir durable. Maysun Solar est un pionnier dans l'industrie de l'énergie solaire. Les modules de panneaux semi-découpés, MBB, IBC et Shingled de Maysun Solar sont à la pointe de l'industrie depuis 2008. Leurs panneaux solaires entièrement noirs, à cadre noir, argentés et verre-verre fonctionnent bien et complètent l'esthétique architecturale. Les entrepôts, les bureaux et les partenariats avec les installateurs de Maysun Solar sont répartis dans le monde entier. Maysun Solar est votre ressource photovoltaïque.
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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