Agrivoltaïsme : Comment les Navets sous Panneaux Solaires peuvent Générer 36 Milliards de Dollars

L’agrivoltaïsme, défini par la co-localisation de la production d’énergie solaire photovoltaïque et de l’agriculture sur une même surface, émerge comme une solution systémique capable de transformer la compétition pour les ressources foncières en une synergie productive. Une nouvelle étude a révélé que même s’il n’existe pas d’approche unique pour l’agrivoltaïque, trouver la bonne combinaison de cultures peut augmenter la productivité et générer de l’énergie propre.

Le magazine PV a rapporté sur une recherche de l’ Université Western en Ontario, sous la direction de Joshua M. Pearce, qui a examiné la culture des navets sous 13 types de modules solaires dotés de diverses propriétés. L’étude a été publiée dans le Journal of Cleaner Production et a indiqué que la bonne combinaison de panneaux solaires et de navets pourrait ajouter près de 36 milliards de dollars en avantages économiques sur la durée de vie de 25 ans du système.

1. Le Nexus Eau-Énergie-Alimentation : Un Nouveau Paradigme

Face à une population mondiale qui devrait atteindre 9,8 milliards d’individus d’ici 2050, la production alimentaire doit doubler. L’agrivoltaïsme résout la tension entre sécurité alimentaire et transition énergétique en partageant le spectre lumineux :

• Point de saturation lumineuse : La plupart des cultures ont une limite au-delà de laquelle une intensité lumineuse accrue n’augmente plus le taux de photosynthèse, mais accroît la demande en eau et le stress thermique.
• Tampon microclimatique : En modulant l’ombre, ces systèmes créent un environnement protégé qui réduit l’évapotranspiration et protège les cultures contre les événements climatiques extrêmes.
• Efficacité systémique : Le système permet de récolter les photons pour l’électricité tout en laissant passer la lumière nécessaire à la croissance des plantes.

2. Analyse de la Productivité : Le Facteur LER

La performance des systèmes agrivoltaïques est quantifiée par le Ratio d’Équivalence de Terre (Land Equivalent Ratio, LER).

• Efficacité accrue : Pour les navets, des valeurs de LER allant de 1,7 à 1,9 ont été documentées.
• Signification : Cela signifie qu’une seule acre de système agrivoltaïque peut produire autant de nourriture et d’énergie que 1,7 à 1,9 acres dédiées exclusivement à l’une ou l’autre activité.
• Refroidissement mutuel : La transpiration des plantes abaisse la température de fonctionnement des panneaux solaires, ce qui peut augmenter leur production d’électricité jusqu’à 10%.

3. Quelle Technologie Choisir ? Silicium vs Couches Minces

L’étude de l’Université Western a démontré que le choix technologique est crucial pour optimiser la morphologie des plantes.

Modules en Silicium Cristallin (c-Si)

• Ces modules produisent un ombrage hétérogène ou en « damier » en raison de l’espacement entre les cellules opaques.
• Malgré une faible transparence (8%), ils ont permis d’obtenir des rendements élevés (118,9 g), suggérant que l’alternance d’ombre et de lumière intense profite aux racines.

Modules en Tellurure de Cadmium (CdTe)

• Ils offrent un ombrage uniforme et « teinté ».
• Le gagnant : Le module CdTe « Bleu » avec 60% de transparence a permis d’atteindre un poids frais moyen de 176,5 g, soit 285,4% de la biomasse du groupe témoin cultivé en plein soleil.
• L’échec critique : Les modules de type « Vert » ont totalement supprimé le développement des racines, prouvant que la conception doit être adaptée à la physiologie de la culture cible.

4. Une Opportunité de 36 Milliards de Dollars : Détails des Flux

Cette affirmation est basée sur une extrapolation nationale au Canada sur une période de 25 ans. Voici la décomposition des bénéfices attendus :

• Revenus Agricoles Supplémentaires : Estimés à environ 33,93 milliards de dollars CAD grâce à la multiplication par trois des rendements dans les configurations optimales.
• Ventes d’Électricité Solaire : Environ 1,98 milliard de dollars CAD.
• Réduction des Émissions : Plus d’un million de tonnes de CO2 évitées, contribuant aux objectifs de décarbonation.
• Revenus Passifs : Offre une diversification financière rendant les exploitations plus résilientes face à la volatilité des prix et aux aléas climatiques.

5. Focus Régional : Résilience Climatique au Maroc (Berkane et Nador)

Le Maroc, et particulièrement la région de l’Oriental, présente des conditions idéales pour l’agrivoltaïsme afin de lutter contre un déficit hydrique alarmant.

• Conservation de l’eau : L’ombrage partiel peut réduire la demande d’irrigation de 14% à 20%.
• Compatibilité des cultures : Les pommes de terre et les betteraves sucrières de Berkane sont particulièrement compatibles.
• Protection thermique : L’agrivoltaïsme protège les cultures de grande valeur, comme les oranges Navel, contre les brûlures solaires. En 2018, les rendements sous panneaux ont augmenté de près de 90% par rapport aux cultures non protégées lors des vagues de chaleur.

Questions Fréquemment Posées (FAQ)

Pourquoi le spectre lumineux « Bleu » est-il meilleur pour les navets ? Le filtre spectral bleu à 60% de transparence aide à réguler la chaleur excessive tout en fournissant la qualité de lumière nécessaire pour que la plante alloue son énergie au développement de la racine charnue plutôt qu’à sa survie métabolique face à la chaleur.

Quels sont les principaux défis d’ingénierie ? L’élévation des panneaux (souvent à 3-5 mètres) pour permettre le passage des machines augmente les charges de vent sur les structures. De plus, l’espacement entre les rangs doit être optimisé entre 8 et 10 mètres pour garantir une mécanisation efficace sans collision.

Comment gérer la poussière sur les panneaux dans les zones arides ? L’accumulation de poussière (soiling), exacerbée par les activités agricoles, réduit l’efficacité. Des innovations comme les modules spécialisés ou des robots de nettoyage sont nécessaires pour garantir une durée de vie opérationnelle de plus de 30 ans.

Conclusion

Les résultats de l’étude ont montré une fois de plus que l’intégration de l’agriculture et de l’énergie solaire est à la fois réalisable et rentable. Il a déjà été démontré que l’association de panneaux solaires à l’agriculture augmente les rendements de cultures telles que les olives. Il a également été déployé avec succès et a apporté des avantages à la fois au bétail et aux travailleurs agricoles. Il génère les revenus passifs nécessaires aux agriculteurs et utilise plus efficacement de vastes étendues de terre. L’énergie propre qu’elle génère peut également réduire la dépendance à l’égard de sources d’énergie polluantes telles que le pétrole et le gaz.

L’équipe de recherche a déclaré que l’association des navets avec des panneaux solaires était une évidence pour le Canada. « Alors que le climat se réchauffe, mettant à rude épreuve même les cultures relativement robustes comme les navets, l’agrivoltaïque offre une voie réaliste vers un système alimentaire durable », a conclu Joshua M. Pearce.

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