Étude de l'Université de Jaén en Espagne : les panneaux solaires semi-transparents en silicium amorphe réduisent de plus de 60 % les besoins en eau des serres

fr.wedoany.com Rapport : Une étude de l'Université de Jaén (Universidad de Jaén, UJA) en Espagne a confirmé que l'intégration de panneaux solaires semi-transparents dans les serres permet de produire de l'électricité tout en réduisant la température intérieure et les besoins en eau des cultures. Ce projet, financé par la Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación de la Junta de Andalucía, a permis à l'équipe de recherche de vérifier, grâce à des expériences comparatives, l'effet régulateur de ce type de revêtement photovoltaïque sur le microclimat des serres.

La technologie agrivoltaïque utilise la même parcelle de terrain à la fois pour la culture des plantes et la production d'énergie photovoltaïque, et s'applique aussi bien aux champs agricoles à ciel ouvert qu'aux installations sous serre. Cependant, il existe un compromis entre le rayonnement lumineux nécessaire à la croissance des plantes et celui requis pour la production d'énergie photovoltaïque. Les chercheurs ont comparé deux types de panneaux photovoltaïques semi-transparents commerciaux : l'un à base de tellurure de cadmium, qui transmet 50 % du rayonnement solaire atteignant la surface du panneau, et l'autre à base de silicium amorphe, dont le taux de transmission n'est que de 20 %.

Pour tester les performances réelles, l'équipe a construit deux serres expérimentales de deux mètres carrés chacune afin de s'adapter aux dimensions des panneaux solaires, ainsi qu'une serre témoin de mêmes dimensions avec une couverture transparente. Sur une période d'un an, ils ont réalisé cinq cycles de culture de tomates et de laitues, en se concentrant sur le suivi de l'impact des modules photovoltaïques sur l'environnement de croissance des plantes.

Les résultats montrent que les pics de température à l'intérieur des serres prototypes ont été réduits jusqu'à cinq degrés Celsius, tandis que l'humidité relative a augmenté, contribuant à protéger les cultures contre les températures extrêmes, et que les besoins en irrigation des cultures ont diminué en conséquence. Alejandro Cruz, co-auteur de l'étude et chercheur à l'Université de Jaén, a indiqué que cela se traduit par une réduction de la consommation d'eau et des dépenses économiques associées, et que la production d'électricité des modules photovoltaïques offre aux propriétaires de serres une seconde source de revenus, tout en réduisant les coûts d'entretien de la serre elle-même.

Les serres prototypes étaient équipées d'un système de surveillance enregistrant toutes les cinq minutes la quantité et le type de lumière traversant les panneaux, la température et l'humidité de l'air et du sol, la concentration en dioxyde de carbone, ainsi que la production d'électricité des modules. Les experts ont constaté que, bien que les deux types de panneaux réduisent le rayonnement atteignant les cultures, les modules en tellurure de cadmium laissent plus facilement passer les longueurs d'onde de la lumière bleue et rouge, le rouge étant précisément la lumière la plus efficacement utilisée par les plantes pour la photosynthèse. Jesús Montes, co-auteur de l'étude et chercheur à l'Université de Jaén, a expliqué que les plantes utilisent généralement une petite quantité de lumière bleue et verte, mais principalement la lumière rouge, et que ce sont précisément les rayons rouges que les modules en tellurure de cadmium transmettent le plus ; par conséquent, bien que la quantité totale de lumière atteignant les cultures soit réduite, cela reste bénéfique pour leur croissance.

Les modules photovoltaïques, en créant un environnement plus frais et plus humide, réduisent la tendance du substrat et des plantes à perdre de l'eau par évaporation. Les chercheurs estiment que, par rapport à la serre témoin transparente, cette réduction est de 31 % avec les panneaux en tellurure de cadmium, et de plus de 60 % avec les panneaux en silicium amorphe.

Les chercheurs soulignent que l'expérience a été menée à Jaén, dont le climat semi-aride, la faible humidité et les températures estivales extrêmement élevées sont très similaires à ceux de la région d'Almería ; les résultats peuvent donc être étendus aux régions du monde réputées pour leur agriculture sous serres en plastique.