Planter du brocoli sous des panneaux solaires magenta a permis aux plantes d’absorber la lumière du soleil plus efficacement que celles cultivées en plein air, révèle une étude publiée le 2 octobre dans la revue Cell Reports Physical Science de Cell Press. Les scientifiques ont utilisé des panneaux solaires semi-transparents sur mesure pour produire de l’électricité tout en renforçant les longueurs d’onde bleue et rouge de la lumière afin de favoriser la croissance du brocoli.
Les plantes cultivées avec ces panneaux ont montré une augmentation d’un facteur 4,5 de l’efficacité avec laquelle elles utilisaient la lumière du soleil et ont finalement atteint la même taille que le brocoli traditionnel, bien qu’elles aient mis 25 jours de plus à arriver à maturité. Ces panneaux solaires offrent un outil potentiel permettant aux agriculteurs de récolter de l’énergie renouvelable tout en maintenant leurs rendements agricoles.
« Le concept de base est assez simple », explique l’auteure Silvia Ma Lu, de l’université de Mälardalen, à Västerås, en Suède. « Les panneaux solaires utilisent une partie de la lumière du soleil entrante pour produire de l’électricité renouvelable tout en laissant passer une partie de la lumière vers les cultures qui poussent en dessous. L’objectif plus large est d’étudier si la lumière du soleil peut être utilisée plus efficacement en allouant différentes portions du spectre solaire à la croissance des cultures et à la production d’électricité. »
L’utilisation de panneaux solaires classiques sur des champs agricoles permet aux agriculteurs de produire de l’électricité renouvelable sur des terres où l’espace disponible est déjà important, tout en protégeant les plantes d’une exposition excessive au soleil et d’événements météorologiques extrêmes tels que la grêle ou les fortes pluies. Cependant, comme les panneaux classiques bleu foncé sont généralement opaques, ils peuvent créer trop d’ombre et réduire les rendements de certaines cultures — un inconvénient que les panneaux semi-transparents et colorés peuvent aider à atténuer.
« Il n’existe pas de conception agrivoltaïque unique qui fonctionne de manière optimale partout », déclare Ma Lu. « Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre comment différentes cultures réagissent à différentes configurations de systèmes et à différentes conditions climatiques, et pour concevoir des systèmes qui équilibrent la production agricole et la production d’électricité renouvelable. »
Pour faire progresser ces travaux, Ma Lu et ses collègues ont choisi de se concentrer sur le brocoli, une culture très nutritive, populaire dans le monde entier et bien adaptée au climat de leur site expérimental, situé dans une ferme en Suède. Les chercheurs ont construit deux systèmes de 20 mètres sur 20 mètres constitués de panneaux solaires semi-transparents de couleur magenta présentant différents niveaux de transparence, laissant parvenir aux plantes cultivées en dessous des quantités variables de lumière du soleil. Sur une troisième parcelle, les plants de brocoli étaient pleinement exposés au soleil.
Tout au long de la saison de croissance 2024, l’équipe a comparé le brocoli de chaque parcelle, en surveillant les conditions environnementales, notamment la température de l’air, l’humidité relative et l’humidité du sol, ainsi que le rendement des cultures, la composition en nutriments et l’efficacité avec laquelle les plantes réalisaient la photosynthèse.
« L’un des résultats les plus intéressants a été la similitude des performances du brocoli sous les deux systèmes de panneaux solaires, malgré leurs différents niveaux de transparence », déclare Ma Lu, qui note que les panneaux solaires présentant une plus grande densité de cellules photovoltaïques peuvent produire plus d’électricité. « Cependant, ces résultats sont propres à nos conditions expérimentales et devraient être validés sur d’autres saisons de croissance et d’autres configurations de systèmes. »
Les systèmes testés dans cette étude sont des prototypes de recherche, a-t-elle ajouté, et des recherches supplémentaires restent nécessaires, à plus grande échelle et sur plusieurs saisons de croissance. Si cette technologie était mise à l’échelle pour un usage commercial, l’électricité produite à partir des cultures pourrait, en principe, alimenter des opérations agricoles telles que l’irrigation, les machines ou les systèmes de réfrigération et de stockage, ou encore être injectée dans le réseau électrique. Cela pourrait réduire les factures d’électricité des agriculteurs et même leur apporter une source de revenus supplémentaire.
Ma Lu et ses collègues ont déjà commencé à évaluer plus avant les panneaux magenta, ainsi que les panneaux rouges et bleus, en les testant dans des environnements de laboratoire contrôlés, sans interférence de lumière non filtrée par les panneaux.
« Des configurations similaires à notre prototype pourraient actuellement convenir à des applications à plus petite échelle, comme les jardins communautaires, ou à une intégration sur les toits de serres, plutôt qu’à un déploiement immédiat sur de vastes zones agricoles », déclare Ma Lu.
Article : Evaluating land productivity with semi-transparent colored CdTe thin-film PV and broccoli cultivation in agrivoltaic systems – Journal : Cell Reports Physical Science – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
