fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche italienne a déployé dans une serre agrivoltaïque un système intégré combinant surveillance du microclimat, contrôle de l'irrigation et suivi photovoltaïque, et a mené à bien une validation opérationnelle d'un an, fournissant une base technique évolutive pour la gestion adaptative des serres pilotée par jumeau numérique.
Cette recherche a été menée dans le cadre du projet REGACE financé par l'Union européenne, sur un site expérimental situé dans une serre agrivoltaïque pilote à Pontinia, dans le centre de l'Italie. La région bénéficie d'un climat méditerranéen typique, avec une irradiation horizontale annuelle totale dépassant 1600 kWh/m², des températures hivernales d'environ 4 °C et estivales d'environ 31 °C. Cette serre voûtée à double travée, d'une superficie de 180 m² (18 m × 10 m), est orientée selon l'axe est-ouest, avec un système agrivoltaïque à axe unique monté en hauteur et couvrant environ 50 % de la surface du toit.
La partie photovoltaïque a une capacité installée de 4,8 kW, composée de 64 modules PERC bifaciaux semi-transparents personnalisés (cellules à émetteur passivé et face arrière), d'une puissance nominale unitaire de 75 W, installés à une hauteur de 3,2 mètres au-dessus du sol. L'intérieur de la serre est divisé en quatre zones expérimentales : PV-E (sous les panneaux photovoltaïques côté est), REF-E (témoin sans ombrage côté est), PV-W (sous les panneaux photovoltaïques côté ouest) et REF-W (témoin sans ombrage côté ouest). Cette configuration permet une comparaison directe des performances culturales entre les zones ombragées par le photovoltaïque et les zones non ombragées, dans des conditions structurelles, d'irrigation et de gestion identiques. Au cours de la première année d'exploitation (2025-2026), l'équipe a cultivé plusieurs cultures successives, notamment des courgettes, des laitues, des tomates, des aubergines, des betteraves et du fenouil.
Le système de surveillance est composé de 121 capteurs communiquant via trois bus RS-485 Modbus RTU indépendants, avec un intervalle d'acquisition de données de cinq minutes. Le sous-système de surveillance photovoltaïque mesure l'irradiance inclinée totale, l'irradiance inclinée réfléchie, la température des panneaux arrière, l'éclairement, la température de l'air, l'humidité relative et la concentration en CO₂, afin d'évaluer les performances photovoltaïques et leur impact sur l'environnement de croissance des cultures. Ce sous-système utilise également les mesures d'éclairement des sous-panneaux pour contrôler le mécanisme de suivi à axe unique, ajustant automatiquement les panneaux à un angle quasi vertical lorsque le niveau d'éclairement tombe sous un seuil prédéfini. Le sous-système de surveillance microclimatique déploie des nœuds de capteurs distribués à plusieurs hauteurs à l'intérieur et à l'extérieur de la serre, accompagnés d'une station météorologique externe, mesurant la température, l'humidité, la concentration en CO₂, le rayonnement photosynthétiquement actif (PAR), l'éclairement, l'irradiance et les paramètres météorologiques. Le sous-système d'irrigation surveille quant à lui l'humidité du sol, la température du sol, le débit et la pression de l'eau, et ajuste automatiquement les volumes d'irrigation de chaque zone de la serre grâce à un algorithme d'humidité du sol à double seuil.
Les chercheurs indiquent que le réseau de capteurs distribué a permis une mesure synchrone de toutes les variables environnementales, capturant des schémas spatiaux et temporels physiquement cohérents, notamment des dynamiques diurnes stables, une stratification verticale du microclimat, ainsi que des différences de rayonnement cohérentes entre les zones couvertes par le photovoltaïque et les zones de référence. Ces observations valident la fiabilité de cette architecture de surveillance pour la caractérisation environnementale à long terme des serres agrivoltaïques. Les résultats ont été publiés sous forme d'article dans le Journal of Building Engineering, intitulé « Design and implementation of an integrated microclimate, irrigation, and photovoltaic monitoring system for a pilot agrivoltaic greenhouse ». La recherche a été menée conjointement par des chercheurs de l'Université de Rome Tor Vergata et de la Fattoria Solidale del Circeo.
