Saviez-vous? Agri-PV s'est développé à partir de la technologie des parkings solaires avec des modules solaires partiellement transparents

Agri-photovoltaïque : l'avenir de l'agriculture et de la production d'énergie

L'agriphotovoltaïque (Agri-PV) est une technologie d'avenir qui a le potentiel de répondre aux défis posés par la croissance démographique mondiale et la demande énergétique croissante. En combinant de manière innovante l'agriculture et la production d'énergie renouvelable sur une même parcelle de terrain, il est possible de créer des synergies importantes. Ce concept s'inspire initialement de la technologie des parkings solaires, qui utilisent des panneaux solaires semi-transparents. Aujourd'hui, l'Agri-PV est considérée comme une technologie clé pour un avenir durable.

Origine de l'agri-photovoltaïque

L'agriculture photovoltaïque trouve son origine dans le développement de la couverture des parkings goudronnés par des panneaux solaires. L'objectif était d'utiliser cet espace à deux fins : fournir de l'ombre aux véhicules stationnés tout en produisant de l'électricité grâce à l'énergie solaire. Les panneaux solaires semi-transparents, qui n'absorbent qu'une partie de la lumière, se sont révélés être une solution efficace. Ce principe a ensuite été appliqué à l'agriculture pour obtenir des avantages similaires.

En agriculture, les modules semi-transparents permettent de réguler le rayonnement solaire, protégeant ainsi les plantes du stress thermique tout en leur assurant un ensoleillement suffisant. Une étude de faisabilité pour l'agrivoltaïsme, par exemple, a démontré que cette technologie peut améliorer à la fois le rendement et la qualité des récoltes tout en produisant de l'énergie renouvelable.

Avantages de l'agri-photovoltaïque

L'agri-PV offre une multitude d'avantages par rapport aux parcs solaires conventionnels et à une utilisation purement agricole :

• Utilisation efficace des terres : Dans les régions où la disponibilité des terres est limitée, les systèmes agri-PV peuvent permettre une double utilisation des terres pour la production d'énergie et de denrées alimentaires.
• Protection contre les conditions météorologiques extrêmes : les modules solaires peuvent protéger les plantes des rayons du soleil intenses, de la grêle ou des fortes pluies, réduisant ainsi les pertes de récoltes.
• Économies d'eau : En ombrageant les plantes, les besoins en eau peuvent être réduits jusqu'à 20 %.
• Source de revenus supplémentaire : les agriculteurs peuvent générer une source de revenus stable et réduire les coûts énergétiques de leur exploitation en vendant de l’électricité.
• Protection du climat : Agri-PV soutient le développement des énergies renouvelables et contribue à la réduction des émissions de gaz à effet de serre.
• Biodiversité : La conception des systèmes agri-PV peut notamment créer des habitats pour les insectes et autres animaux.
• Protection contre l'érosion des sols : Les modules solaires réduisent l'érosion éolienne et hydrique des terres agricoles.
• Récupération des eaux de pluie : Certains systèmes photovoltaïques agricoles sont conçus pour collecter l’eau de pluie et la stocker pour l’irrigation.
• Réduction de l'utilisation des pesticides : La création d'un microclimat sous les modules peut réduire la pression des ravageurs.
• S’adapter au changement climatique : Agri-PV protège les plantes des rayons du soleil excessifs et autres conditions météorologiques extrêmes.

Innovations technologiques dans le domaine de l'agri-PV

Un aspect crucial du développement des systèmes photovoltaïques agricoles est l'optimisation de la transmission lumineuse et du rendement des modules solaires. Différentes technologies sont utilisées à cette fin :

• Modules semi-transparents : ils laissent passer suffisamment de lumière pour la photosynthèse tout en générant simultanément de l'électricité.
• Modules bifaciaux : Ces modules utilisent à la fois la lumière directe du soleil et la lumière réfléchie pour maximiser la production d’énergie.
• Cellules solaires organiques : cellules solaires flexibles et minces pouvant être fabriquées avec différents degrés de transparence et parfaitement adaptées aux structures agricoles.
• Adaptation aux conditions régionales : des chercheurs développent des algorithmes pour adapter la transmission lumineuse des modules aux conditions climatiques spécifiques et aux besoins des plantes.

De plus, des travaux sont en cours sur le refroidissement des modules, car une meilleure circulation de l'air peut accroître leur efficacité et prolonger leur durée de vie.

Différents modèles et applications

Les systèmes photovoltaïques agricoles peuvent être divisés en différentes catégories, qui varient en fonction des besoins agricoles :

• Systèmes surélevés : Les modules sont montés sur des structures élevées, permettant ainsi aux machines agricoles de travailler facilement en dessous. Ces systèmes sont particulièrement adaptés à la culture des fruits et des petits fruits.
• Systèmes au niveau du sol : les modules sont disposés en rangées, avec un espace suffisant pour les machines agricoles. Ils sont idéaux pour des cultures comme le blé ou le maïs.
• Systèmes intégrés : Les modules sont intégrés aux structures existantes, telles que les serres. Cela permet une utilisation optimale de l’infrastructure existante.

L'utilisation de cellules solaires transparentes et organiques

Les cellules solaires transparentes et organiques sont des technologies clés pour le développement futur de l'agrivoltaïsme. Elles offrent une grande flexibilité de conception et permettent une meilleure adaptation aux besoins des plantes. Les cellules solaires transparentes, par exemple, peuvent être utilisées dans les serres pour filtrer la lumière du soleil et produire simultanément de l'électricité. Les cellules solaires organiques, grâce à leur flexibilité, offrent de nouvelles possibilités, telles que l'intégration dans les structures agricoles existantes.

L'agri-PV comme solution aux défis mondiaux

Face aux défis posés par le changement climatique, la demande croissante en alimentation et en énergie, et la raréfaction des terres, l'agri-PV constitue une solution susceptible d'apporter une contribution positive à long terme. Elle offre non seulement des avantages agricoles et environnementaux, mais crée également des opportunités économiques pour les agriculteurs et les régions rurales.

L'agriculture photovoltaïque en Allemagne : l'exemple du Bade-Wurtemberg

Le Bade-Wurtemberg est considéré comme un pionnier dans le développement et la mise en œuvre de systèmes photovoltaïques agricoles. Dans le cadre du projet de recherche « Région modèle Agri-PV BW », plusieurs systèmes ont été conçus et construits, dont un sur le site d'Augustenberg, près de Karlsruhe. Plus de 1 400 modules photovoltaïques y ont été installés sur une superficie de 6 000 mètres carrés. Ces projets pilotes visent à démontrer la viabilité de cette technologie et à servir de modèle pour d'autres régions.

Convient à:

• La « Région modèle agro-photovoltaïque du Bade-Wurtemberg » montre les effets de synergie de la double utilisation des terres agro-photovoltaïques à Oberkirch-Nussbach
• Agri-Solar pour la culture fruitière : Agri-PV dans le Bade-Wurtemberg et en Rhénanie-Palatinat pour une culture fruitière neutre en CO2 (fruits et légumes)
• Agri-photovoltaïque à BW (Ba-Wü) : Troisième installation pilote dans la région modèle Culture de baies Agri-PV avec cycle d'eau fermé

Défis et perspectives d’avenir

Malgré tous ses avantages, l'agrivoltaïsme est confronté à des défis. La planification et l'intégration des modules solaires dans les terres agricoles nécessitent une étroite collaboration entre ingénieurs, agriculteurs et scientifiques. Des innovations technologiques, des subventions publiques et des campagnes de sensibilisation du public sont indispensables pour favoriser l'acceptation et la généralisation de cette technologie.

L'avenir de l'agrivoltaïsme est prometteur. Grâce au développement de technologies telles que les cellules solaires organiques et à l'adaptation aux besoins régionaux, l'agrivoltaïsme jouera un rôle de plus en plus important dans les années à venir. L'association des énergies renouvelables et de l'agriculture offre non seulement une solution durable aux problèmes mondiaux, mais contribue également à renforcer la résilience de l'agriculture face aux défis du changement climatique.

L'agriphotovoltaïque est bien plus qu'une simple innovation technologique. C'est un élément clé du développement durable de notre société. En exploitant intelligemment les terres pour la production simultanée d'énergie et d'aliments, elle contribue de manière significative à la protection du climat et à la sécurité alimentaire. Avec le soutien, la recherche et la formation adéquats, l'agriphotovoltaïque a le potentiel de transformer durablement le monde de l'agriculture et de l'approvisionnement énergétique.

Des modules solaires partiellement transparents sont déjà utilisés dans un centre de recherche de la « Région modèle agro-photovoltaïque du Bade-Wurtemberg ».

En savoir plus ici :

• Agri-Solar pour la culture fruitière : Agri-PV dans le Bade-Wurtemberg et en Rhénanie-Palatinat pour une culture fruitière neutre en CO2 (fruits et légumes)

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