Certaines idées émergent du jour au lendemain, tandis que d'autres sont enracinées plus lentement, en attendant les bonnes conditions pour prospérer.
Agrovoltaics est un système de panneaux solaires et de cultures vivrières qui coexistent sur la même parcelle de terrain, qui appartient à cette dernière catégorie. Adolf Gotzberg Adolf Goetzberger, fondateur de l'Institut Fraunhofer pour les systèmes solaires, et amin Zastro (Armin Ziad) ont été les pionniers de ce concept en 1981. À l'époque, l'énergie photovoltaïque était coûteuse et les ordinateurs étaient rarement vus. Ainsi, ils ont étudié les équations pour les systèmes à double usage sur la calculatrice de poche programmable et publié un document appelé Kartoffeln UNTERM kollektor (la pomme de terre sous le panneau)-Adolf Gotzberg plus tard a souligné que c'était une raison très facile à accepter,
Parce que les pommes de terre poussent mieux dans un peu d'ombre. 35 ans plus tard, le monde semble prêt pour leurs idées. Depuis 2010, le prix des panneaux solaires a chuté de plus de 50%-de nombreux agriculteurs trouvent plus lucrative de cultiver des cultures sous des baies solaires énormes. Pour tout agriculteur, ce changement revêt une importance économique.
Mais il a progressivement construit un jeu qui pourrait saper la sécurité alimentaire mondiale. Agrovoltaics est un moyen de sortir des ennuis. C'est, si elle peut satisfaire l'appétit vorace du monde pour la nourriture et l'énergie. Il y a une question clé: les agriculteurs peuvent-ils obtenir la même production alimentaire sous les panneaux solaires?
Un nombre croissant d'études ont montré qu'ils le pouvaient. Trop d'ombres peuvent blesser des cultures, trop peu de dommages à l'électricité.
L'espacement approprié entre les panneaux solaires et l'inclinaison de la matrice sont essentiels pour obtenir la bonne combinaison de puissance et de production de cultures. En 2010, Christian Dupraz et ses collègues de l'Institut national de l'agriculture en France ont créé la première ferme de recherche agricole près de Montpellier. Ils ont planté deux cultures dans la lumière du soleil suffisante, tandis que l'autre a été l'aide d'une densité standard photovoltaïque Array-une batterie qui a généré le plus d'électricité.
Les cultures de la troisième saison se développent sous un tableau à demi-densité, ce qui permet à plus de lumière de passer à travers les panneaux solaires. À la fin des trois saisons de croissance, les cultures plantées sous des panneaux à pleine densité ont perdu près de 50% de leur productivité. Ce n'est pas particulièrement surprenant.
Il est à noter que les plantes sous la plaque à demi-densité sont aussi prolifiques et même plus que les plantes sous la pleine lumière du soleil. Par exemple, le chercheur Hélènemarrou explique que la laitue s'adapte à la faible luminosité en augmentant la taille des feuilles. Elle a également écrit dans un document 2013 que dans un monde plus chaud, l'approvisionnement en eau pourrait être en pénurie, et les plantes ombragées sous les panneaux solaires pourraient réduire la demande d'eau. «Nous avons montré dans cette expérience que l'utilisation de PVP (systèmes de puissance photovoltaïque) pour couvrir les cultures maraîchères irriguées peuvent économiser 14% à 29% de l'eau d'évaporation, selon le niveau de l'ombre produite et la culture des cultures.
' Trop d'ombrage peut nuire aux cultures, trop peu de dommages à la production d'électricité.
L'espacement approprié entre les panneaux solaires et l'inclinaison de la matrice sont essentiels pour obtenir la bonne combinaison de puissance et de production de cultures. Sur la base des résultats de la recherche française, des chercheurs allemands de l'Institut Fraunhofer-Adolf Gotzberg (Adolf Goetzberger)-ont commencé à discuter de la faisabilité d'opérations agricoles à grande échelle. Sur un tiers d'hectares de terres agricoles près du lac de Constance, en Allemagne, ils ont installé 720 panneaux solaires à double face-ce qui signifie qu'ils pourraient capturer la lumière d'en haut et en bas.
En France, cependant, leurs montures de panneaux sont élevées à partir du sol, permettant le plus de lumière du jour pour atteindre les cultures et le déplacement de gros équipements agricoles sous le réseau. En septembre 2016, les chercheurs ont relié l'usine d'essai solaire à la grille et ont planté du blé d'hiver, du céleri, des pommes de terre et du trèfle sous le tableau.
Après la première année, la production totale de nourriture et d'électricité était de 60% plus élevée que l'alimentation et l'électricité récoltées tous les deux mètres carrés. Par rapport au trèfle qui pousse au soleil, le trèfle est le meilleur, et la productivité ne diminue que d'environ 5%. Les rendements des pommes de terre, du blé et du céleri ont été réduits d'environ 19% par rapport aux placettes d'essai sans panneaux solaires. Mme Klotz, une assistante étudiante à l'Institut Fraunhofer, a expliqué: «la production d'électricité globale va bien au-delà des pertes agricoles.
' Ces panneaux fournissent assez d'énergie pour alimenter jusqu'à 62 maisons par an; Klotz a déclaré que l'objectif est d'améliorer cet objectif à l'avenir. Le programme pilote de recherche a duré trois ans. «En fin de compte, nous voulons mener APV (Agrophotovoltaics) dans l'étape de préparation de l'industrie de la construction à grande échelle.
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En supposant que toutes les laitues cultivées aux États-Unis est transformé en un système agricole photovoltaïque, il pourrait augmenter la capacité totale installée du pays par un pli. Alors, quelle est la taille? Il s'agit d'un problème récent résolu par l'Institut de recherche modèle. Par exemple, Joshua Pearce, un ingénieur à l'Université technique du Michigan, se demandait ce qui se passerait si des panneaux solaires étaient installés sur une ferme de raisins en Inde. Considérant l'ombre des raisins, lui et ses collègues ont créé un modèle informatique techno-économique, en insérant des chiffres, et a constaté que la valeur économique des fermes de raisins Indiens pourrait être augmentée de plus de 15 fois par rapport à l'agriculture traditionnelle-la production de raisins n'a pas diminué.
Si cette double utilisation de la terre se produit en Inde, alors la production d'énergie peut être suffisante pour alimenter 15 millions personnes. Pearce et ses collègues ont également étudié la culture de la laitue aux États-Unis. En supposant que toute la production de laitue aux États-Unis est converti en systèmes agricoles, la production d'énergie photovoltaïque peut être augmentée de 40 à 70 000 MW.
