fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche de l’Université Cornell a évalué le potentiel de durabilité de l’intégration de technologies photovoltaïques avancées à tandems pérovskite dans la production de laitue en agrivoltaïsme aux États-Unis. Cette analyse du cycle de vie « de la ferme à la table » se concentre sur les technologies à tandems pérovskite-silicium (P-S) et pérovskite-pérovskite (P-P), en les comparant à une référence photovoltaïque au silicium classique.
L’auteur correspondant, Fengqi You, indique que l’étude considère l’agrivoltaïsme comme un système intégré alimentation-énergie-eau, et non comme une simple question de déploiement photovoltaïque ou de rendement agricole. Selon Fengqi You, il s’agit de la première analyse prospective du cycle de vie « de la ferme à la table » de la production alimentaire en agrivoltaïsme utilisant les technologies émergentes de tandems pérovskite. L’équipe a combiné des scénarios de modules solaires avancés, des hypothèses de recyclage circulaire, des données de production agricole régionales spécifiques, des apports d’irrigation et de transport, ainsi que des données sur les pertes et gaspillages alimentaires tout au long de la chaîne d’approvisionnement, afin d’évaluer au niveau systémique la capacité des exploitations à produire simultanément des aliments, générer de l’électricité propre, réduire les émissions de gaz à effet de serre, économiser les ressources en eau et atténuer la concurrence pour l’utilisation des terres.
L’équipe de recherche a étudié les principales régions de culture de laitue aux États-Unis, notamment les côtes centrale et sud de la Californie, le désert du Sud, la Vallée Centrale, ainsi que l’Arizona et la Floride. En utilisant les données et rendements de production régionaux actuels, elle a analysé les variations de configurations agrivoltaïques, de technologies, de durée de vie des systèmes et d’efficacité de conversion énergétique (PCE) dans différents scénarios. Les configurations à pleine densité, demi-densité, suivi uniaxial et suivi biaxial réduisent respectivement le rendement de la laitue de 40 %, 20 %, 12 % et 5 %, tout en diminuant les besoins en irrigation de 50 %, 30 %, 30 % et 15 %.
Pour les tandems P-S, l’étude a supposé trois scénarios de PCE : 25 %, 30 % et 35 % au maximum. Pour les tandems P-P, trois scénarios similaires de 25 %, 30 % et 35 % ont été définis, avec des durées de vie simulées de 2, 5 et 10 ans.
Les scientifiques ont utilisé une méthode complète d’analyse du cycle de vie de la ferme à la table pour quantifier les émissions de gaz à effet de serre et les impacts sur l’eau liés à la consommation d’un kilogramme de laitue fraîche. Les limites du système incluent la production d’engrais, l’irrigation, la plantation, la récolte, la fabrication et l’exploitation des panneaux photovoltaïques, l’emballage, le transport réfrigéré, la distribution au détail, le gaspillage alimentaire des consommateurs et l’élimination en décharge, et intègrent la production d’électricité solaire, le recyclage des modules et la refabrication dans le cadre d’une économie solaire circulaire, en comptabilisant les avantages environnementaux de l’électricité solaire comme des émissions évitées du réseau.
L’étude montre que, dans des conditions favorables, la conversion des terres de culture de laitue américaines en agrivoltaïsme pourrait compenser jusqu’à 30,9 millions de tonnes équivalent CO₂ par an et économiser environ 8,4 milliards de mètres cubes d’eau. Une autre découverte notable concerne les disparités géographiques : le potentiel maximal de compensation carbone par kilogramme de laitue n’apparaît pas nécessairement dans les régions les plus ensoleillées. Par exemple, la Floride, bien que son irradiation solaire soit inférieure à celle des régions désertiques, présente un rendement agricole plus faible, ce qui signifie qu’un kilogramme de laitue correspond à une plus grande superficie de terre, générant ainsi davantage d’énergie solaire dans une configuration agrivoltaïque et affichant un potentiel de décarbonation unitaire plus élevé. En matière d’économie d’eau, le potentiel le plus fort se manifeste dans les régions en situation de stress hydrique, comme le désert du Sud de la Californie et l’Arizona.
Fengqi You conclut que, s’il est conçu de manière responsable, l’agrivoltaïsme de nouvelle génération peut transformer les terres agricoles, passant d’un lieu de compétition entre alimentation et énergie à une plateforme intégrant production alimentaire, production d’électricité propre et économie des ressources en eau. Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Nexus, sous le titre « Advancing Food-Energy-Water Sustainability with Scalable Perovskite Tandem Agrivoltaics ».
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