Photovoltaïque La technologie, le plus souvent considérée comme les panneaux solaires volumineux utilisés dans les fermes solaires, devrait devenir une source d’énergie dominante d’ici 2050. Mais ces panneaux sont souvent installés sur des terres qui pourraient autrement être utilisées pour faire pousser des cultures destinées à nourrir une population en plein essor.
Agrivoltaïque vise à résoudre ce problème en plantant des cultures autour ou sous des rangées de panneaux solaires, permettant une utilisation plus efficace des terres. Dans des études précédentes, il a été démontré que les panneaux solaires aidaient à ombrager et à protéger certaines cultures, ainsi qu’à augmenter l’humidité du sol, ce qui suggère que des systèmes soigneusement conçus pourraient soutenir à la fois l’agriculture et la production d’énergie propre.
Les recherches agrivoltaïques existantes ont cependant tendance à se concentrer sur un aspect de ce processus à la fois – par exemple, la disponibilité de la lumière ou la croissance des cultures – plutôt que d’aborder les interactions nuancées entre les microclimats, le type de culture, la lumière et le type de panneau. Hosseini et coll. partagent un nouveau modèle capable de simuler les microclimats sous les panneaux solaires et même de répondre au stress thermique auquel les travailleurs pourraient être confrontés dans des conditions réelles.
Le nouveau modèle simule les interactions entre les panneaux solaires, les cultures, le mouvement du sol, de l’air et de l’eau et l’absorption du dioxyde de carbone en suivant la manière dont l’énergie, l’élan et la masse se déplacent dans le système agrivoltaïque. Les chercheurs ont utilisé des données de sites agrivoltaïques, notamment des mesures de température des feuilles prises à Davis, en Californie, et des températures du sol prises à Chicago, au Minnesota, pour évaluer dans quelle mesure les efforts du modèle correspondaient aux conditions réelles.
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Ils ont ensuite appliqué le modèle à une hypothétique ferme de tomates agrivoltaïques en utilisant les données météorologiques d’une journée chaude et humide à Princeton, dans le New Jersey, un endroit représentatif de la région densément peuplée du centre de l’Atlantique, où la nourriture et l’énergie sont toutes deux très demandées.
Par rapport aux tomates cultivées en plein champ, les tomates cultivées sous panneaux solaires ont connu des températures de feuilles 1,84 °C plus fraîches pendant la journée et jusqu’à 7,56 °C plus fraîches pendant les pics de chaleur de l’après-midi, réduisant ainsi la perte d’eau par évapotranspiration de 22,4 %. Même si les cultures simulées ont reçu 47 % moins de lumière solaire, leur absorption de carbone n’a diminué que de 31 %, ce qui suggère que des conditions plus tempérées ont réduit le stress thermique et compensé partiellement les effets d’une ombre accrue.
Les panneaux solaires eux-mêmes étaient également 5,6°C plus frais pendant la journée que les panneaux installés sur un sol nu, ce qui leur permet de récupérer environ 15 % de l’efficacité perdue lors de températures plus chaudes. La température moyenne perçue par les humains a diminué de 4,46°C pendant les heures de travail, ce qui implique d’importants avantages en matière de santé et de sécurité au travail pour les ouvriers agricoles. Les chercheurs suggèrent que ce modèle peut être utilisé pour examiner les avantages des fermes agrivoltaïques ainsi que d’autres combinaisons de climat et de cultures.
