Si le solaire est devenu l'un des principaux outils d’une transition vers un avenir énergétique plus durable, il s’accompagne toutefois de deux inconvénients de taille, qui occupent de plus en plus les esprits à mesure que la demande croît : à grande échelle, les fermes solaires requièrent de vastes étendues de terres ; leur installation peut en outre en perturber la flore naturelle.
Cependant, les récents progrès en matière de recherche sur l'impact écologique du PV ont fait naître une nouvelle niche photovoltaïque à même de résoudre ces deux problèmes. L'agrivoltaïque, comme on l’appelle, s’impose progressivement comme une solution efficace à la production d’énergie renouvelable tout en stimulant le maraîchage et autres cultures. En s’adaptant à la flore et la faune locale, des panneaux solaires stratégiquement placés permettent de fournir un ombrage partiel, protégeant des terres déjà arides d’un assèchement additionnel en réduisant l'évaporation.
Alors que cette méthode émergente gagne en popularité (près de 3 gigawatts de capacité installée à travers le monde aujourd’hui contre 5 mégawatts il y a une dizaine d’années), une nouvelle façon d'appliquer cette technologie fait également ses preuves : les panneaux solaires transparents installés au sein de serres.
Zoom sur deux projets pionniers qui se sont donné pour mission d’augmenter le rendement des cultures tout en générant de l'énergie propre.
Des panneaux solaires photovoltaïques intelligents
En Suisse, un consortium public-privé teste des panneaux solaires transparents en remplacement des bâches plastique utilisées pour la culture de fraises et de framboises. Basé dans le canton du Valais, le projet vise à optimiser la photosynthèse des plantes tout au long de l’année, tout en réduisant l'impact négatif des fortes chaleurs estivales.
- La serre est dotée de la technologie solaire développée par la start-up suisse Insolight : des panneaux photovoltaïques concentrateurs transparents affichant un rendement de 30% et la capacité de laisser passer jusqu'à 78% de la lumière du soleil. Grâce à la technologie de micro-capteur optique, les modules peuvent générer de l'énergie mais également laisser filtrer la lumière au besoin, créant une teinte « intelligente » qui ajuste automatiquement la lumière.
- En stimulant la photosynthèse et réduisant la chaleur excessive, le projet vise à augmenter le rendement et la qualité des produits agricoles tout en récupérant le reste de la lumière pour en faire de l’électricité.
- Les panneaux, qui utilisent des cellules solaires à jonctions multiples couvrant 0,5% de la surface, viendront remplacer les films de protection en plastique sur les serres-tunnel abritant habituellement les fraises et les framboises, et seront testés pendant quatre ans sur une surface de 165 m².
Culture à assistance photovoltaïque
- Le verre solaire, générant 30 watts crête de puissance électrique par m², se compose d’une couche intermédiaire de nanoparticules et d’un revêtement spectral sélectif sur sa surface arrière qui laisse passer 70% de la lumière naturelle.
- En temps normal, les plantes utilisent une partie de leur énergie pour générer une cire épicuticulaire qui limite la perte d'humidité et reflète la lumière UV. Ici, les panneaux solaires se posent en assistant, redirigeant une grande partie de la lumière UV vers la production d'énergie et permettant ainsi aux plantes de se concentrer sur l'augmentation de leur rendement.
- La serre est également dotée de capteurs qui enregistrent des données en temps réel comme la température, l'humidité et l'intensité lumineuse. Ces informations sont utilisées par le système de contrôle climatique de la serre pour s’ajuster automatiquement et optimiser la croissance des plantes.
L’ŒIl D’ENGIE
Julie Simon, ingénieure de recherche auprès du Lab Bâtiment & Ville du Futur et cheffe de projet « Zero Emission Food System » à ENGIE Lab CRIGEN, revient sur la technologie derrière les modules solaires THEIA (Translucency and High Efficiency In Agrivoltaics) d’Insolight : « La technologie innovante d’Insolight annonce des performances particulièrement intéressantes avec un rendement de 30 %, bien au-dessus des panneaux classiques. Pour cela, la start-up a imaginé un système de lentilles qui concentrent les rayons du soleil sur de minuscules cellules solaires. Elles sont fixées à un cadre mobile qui se déplacent de quelques millimètres durant la journée, en fonction du soleil, de manière à maximiser le rendement ».
« Ainsi, soit les rayons solaires sont focalisés vers les cellules photovoltaïques pour assurer une production maximale d’électricité, soit la structure bouge légèrement pour permettre à la lumière directe du soleil d’être diffusée vers les cultures, précise Julie Simon. Cette innovation majeure permet de choisir le fonctionnement de ces panneaux. Ces panneaux translucides sont donc une technologie de choix pour l’agrivoltaïsme en permettant aux plantes sous les panneaux d’avoir accès à la lumière et de se développer dans des bonnes optimales ».
Le Key project « Zero
Emission Food System » d’ENGIE Research a repéré la technologie THEIA en 2020
et réalise des tests dans les installations de Laborelec pour valider les
performances annoncées.
