Comment le photovoltaïque agricole peut-il parvenir à une situation gagnant-gagnant ?

Alors que la population mondiale devrait augmenter de 1,2 milliard de personnes au cours des 15 prochaines années, la demande de viande, d’œufs et de produits laitiers continuera également d’augmenter. Cette demande devra répondre à l’approvisionnement alimentaire de plus de 7 milliards de personnes, ainsi qu’au pourcentage d’eau douce nécessaire aux cultures, ainsi qu’à la demande en électricité qui continue de croître à un rythme dépassant même la croissance démographique. Face à cette série de défis, nous devons réfléchir à la manière de prendre des mesures efficaces pour les relever. Pouvons-nous les combiner ? Jetons un coup d'œil à l'ajout de l'énergie solaire aux terres agricoles et à certains des avantages et défis qui en découlent.

 Le problème avec panneaux solaires c'est qu'ils ont besoin de beaucoup d'espace pour produire une grande quantité d'électricité. La production d'énergie photovoltaïque agricole, également connue sous le nom d'APV, combine l'agriculture et la production d'électricité en cultivant sous le couvert de panneaux solaires. Le principal problème des panneaux solaires est que le sol en dessous n’est pas utilisable, principalement en raison du petit espace entre les panneaux, qui n’est pas suffisant pour le passage des équipements agricoles modernes. Lorsqu’il reste plus d’espace entre les panneaux solaires, des cultures peuvent y être plantées et même du petit bétail comme des poules, des oies et des moutons peut y être pâturé. Ces animaux sont bénéfiques pour la production d’énergie solaire car ils réduisent le coût de maintien de la croissance de la végétation et ne présentent aucun risque pour la batterie elle-même.

Toutefois, les terrains entre les rangs seront ombragés à certaines heures de la journée. Il existe de nombreuses variantes actuellement activement étudiées, dans lesquelles les panneaux peuvent être installés avec des actionneurs au lieu de panneaux fixes, permettant aux panneaux de s'incliner dans une ou deux directions, permettant ainsi d'optimiser l'énergie solaire et la croissance des plantes. Ceci est particulièrement important pour les premiers stades de croissance de certaines cultures. Que diriez-vous de planter des cultures directement sous le panneau ? Vous pensez peut-être que les panneaux solaires projetant des ombres sur les plantes sont une mauvaise chose, mais la façon dont fonctionne la photosynthèse rend les choses intéressantes. Les plantes poussent et prospèrent en utilisant du dioxyde de carbone grâce à la lumière du soleil. Après avoir atteint un certain seuil appelé point de saturation lumineuse, les plantes ne peuvent plus absorber d’énergie, elles doivent donc éliminer l’excès d’énergie en évaporant l’eau. En simplifiant à l’extrême, nous pouvons diviser les plantes en deux groupes : les plantes d’ombrage, qui sont particulièrement utiles lorsqu’elles sont combinées avec des panneaux solaires, car les panneaux solaires bloquent clairement une partie de la lumière solaire disponible. De nos jours, les plantes ensoleillées sont parfois qualifiées de plantes intolérantes à l’ombre. Ces plantes ont besoin de plus de soleil, mais elles peuvent également souffrir d’une exposition excessive au soleil. Lorsqu’une plante atteint le seuil, elle souffre de « coups de soleil » et de « stress thermique » comme les humains, entraînant une évaporation accrue de l’eau.

Selon un rapport de l’Institut allemand de recherche sur l’énergie solaire, presque toutes les cultures peuvent être cultivées sous des panneaux solaires. Cependant, dans les zones où l'ensoleillement est insuffisant, il peut y avoir des pertes de rendement pour les plantes qui ont besoin de soleil, comme le blé et le mil, qui ont besoin de suffisamment de soleil pour bien pousser. Les chercheurs étudient quels panneaux et quels paramètres sont les plus adaptés à la culture de quelles cultures. Certaines plantes nécessitent des espaces plus grands entre les panneaux, certaines plantes nécessitent des panneaux modifiés et certaines légumineuses nécessitent la sélection de variétés plus courtes. Les principales cultures tolérantes à l'ombre pour la production d'énergie photovoltaïque agricole ont connu un grand succès, et les cultures que vous pouvez voir sur le marché agricole, comme la laitue, les épinards, les pommes de terre et les tomates, ont toutes bien poussé, ce qui nous montre le potentiel de la production d'énergie photovoltaïque agricole. Dans le projet RESOLA mené dans la région du lac Konstan en Allemagne de 2016 à 2018, ils ont démontré que dans les années relativement humides et froides de 2016, les rendements des cultures APV étaient 25 % inférieurs à ceux des fermes solaires, mais que dans les années sèches et chaudes de 2017 et 2018, les rendements des cultures APV ont dépassé le champ de référence, ce qui indique que l'APV pourrait changer les règles du jeu dans les régions chaudes et sèches.

Tournons notre attention vers les Pays-Bas, malgré leur petite taille, ils sont le deuxième exportateur mondial de produits alimentaires !Ils ont planté des plantes directement sous le panneau solaire, et les panneaux solaires ont été placés en rangées alternées orientées à l’est et à l’ouest. Cela peut maximiser la production d’énergie solaire tout en protégeant les plantes de l’impact des vents violents.

La quantité et la qualité des fruits produits sous le panneausont identiques ou meilleurs que ceux produits dans les tunnels en plastique traditionnels. Pour les agriculteurs, l’un des principaux avantages est que cela évite la charge de travail liée à la gestion des tunnels en plastique, qui sont facilement endommagés par la grêle et les tempêtes estivales. Dans de tels cas, les fruits ne peuvent pas être vendus en raison de dommages, mais ils doivent quand même être reçus. Une étude du ministère américain de l'Énergie a montré que 95 % des modules photovoltaïques peuvent résister à la grêle sans dommage. La température sous le panneau solaire est inférieure de plusieurs degrés, ce qui non seulement rend les ouvriers agricoles plus heureux, mais réduit également l'eau d'irrigation de 50 % par rapport au champ de référence. Les cultures et leur évaporation limitée de l’eau maintiennent les panneaux au frais. En fait, les panneaux solaires n'aiment pas la chaleur car elle réduit leur efficacité énergétique ; Plus la température du panneau est basse, plus il fournit d’énergie. C’est donc sur cette seule base que le photovoltaïque agricole semble être une stratégie gagnante. Si nous convertissons une petite partie de notre consommation d’électricité agricole en production d’énergie photovoltaïque agricole, la plupart de nos besoins énergétiques peuvent être facilement satisfaits. Avec l'avantage supplémentaire de réduire la consommation d'eau, le photovoltaïque agricole peut également changer les règles du jeu en matière de chaleur et de sécheresse dans le monde.

Alors, qu’est-ce qui nous empêche de lancer à grande échelle ce système à double objectif qui pourrait changer la donne ? Y a-t-il un problème ? La production d’énergie est différente de l’agriculture, ce qui peut empêcher les agriculteurs d’accepter cette technologie, mais malheureusement, les obstacles réels sont banals et quelque peu frustrants. En fin de compte, ce n’est pas dans mon choix et dans le libre marché. Commençons par le groupe de l’évitement : toutes les solutions d’énergies renouvelables n’ont pas reçu un accueil chaleureux. Un exemple typique est clairement le boycott de la centrale nucléaire située près de chez vous. Par conséquent, afin de maintenir un soutien local approprié, il est préférable que les systèmes agricoles photovoltaïques soient exploités par des fermes locales, des communautés de coopération énergétique ou des investisseurs régionaux. Dans le cadre de la politique agricole, l'UE prévoit des paiements directs pour les terres principalement utilisées pour les cultures. Par conséquent, une question importante est de savoir si les terres agricoles perdront leur éligibilité au soutien financier en raison de l’utilisation du photovoltaïque agricole. Le fait que la terre soit principalement utilisée pour l’agriculture est déterminant dans sa finalité. Dans l'Union européenne, selon la réglementation en matière de construction, les systèmes photovoltaïques agricoles sont généralement considérés comme des structures physiques et nécessitent donc un permis de construire. Par exemple, en Allemagne, il est généralement interdit aux zones rurales de le faire, sauf si cela n’entre pas en conflit avec un certain nombre d’intérêts publics. Cependant, le photovoltaïque agricole n’est pas encore inscrit sur la liste d’intérêt public.

La production d’énergie photovoltaïque agricole est un concept très prometteur qui devrait être principalement déployé dans les zones où des effets synergiques peuvent être obtenus, susceptibles de réduire la demande en eau pour la production agricole. Si la réglementation relative à l’énergie solaire peut être améliorée, nous pourrons surmonter les préjugés, ce qui améliorera notre approvisionnement alimentaire et nous orientera vers une énergie plus propre.