Imaginez que vous êtes un agriculteur qui lutte pour répondre aux demandes de production en raison du climat de plus en plus stressant. Ou peut-être êtes-vous un producteur d'énergie renouvelable aux prises avec une chaleur et des conditions météorologiques extrêmes. Avec l'augmentation des températures, les panneaux solaires deviennent trop chauds pour fonctionner correctement, et les cultures demandent plus d'eau, problèmes exacerbés par la sécheresse et les conditions climatiques.

Greg Barron-Gafford, professeur agrégé à l'Université de l'Arizona, montre que la combinaison de ces deux systèmes – infrastructure de panneaux solaires (photovoltaïque) et agriculture – peut créer une relation mutuellement bénéfique. Cette pratique de co-implanter les deux en plantant des cultures à l'ombre de panneaux solaires est appelée agrivoltaïque.

« Dans un système agrivoltaïque, " Barron-Gafford dit, « l'environnement sous les panneaux est beaucoup plus frais en été et reste plus chaud en hiver. Cela réduit non seulement les taux d'évaporation des eaux d'irrigation en été, mais cela signifie également que les plantes ne sont pas aussi stressées. et parce qu'ils ne se fanent pas aussi facilement à midi à cause de la chaleur, ils sont capables de photosynthétiser plus longtemps et de croître plus efficacement.

Dans le sud-ouest des États-Unis, il y a une surabondance de soleil, et le principal moyen d'installer des panneaux solaires est de les emballer de manière dense dans un site. L'étude de Barron-Gafford sur les bénéfices de l'agrovoltaïque ne change pas cette densité, mais élève simplement les panneaux pour que les cultures poussent à l'ombre presque complète. "Ce qui est super intéressant, " il explique, « est-ce que nous pouvons réduire d'environ 75 % la lumière directe du soleil frappant les plantes, mais il y a encore tellement de lumière diffuse qui passe sous les panneaux que les plantes poussent vraiment bien."

Barron-Gafford et son équipe travaillent avec les agriculteurs par le biais du bureau de vulgarisation de l'université, ainsi qu'avec des collègues agriculteurs communautaires de la région de Tucson, dans la conception des parcelles d'essai. Les essais agrivoltaïques actuels couvrent environ 165 mètres carrés, mais des installations plus importantes sur des exploitations agricoles sont en cours de développement au cours de l'année à venir. Ils travaillent également en étroite collaboration avec le National Renewable Energy Lab (NREL) du ministère de l'Énergie pour travailler à la cohérence dans l'élaboration de plans d'installations de co-implantation.

Les agriculteurs aident également les chercheurs à décider des cultures d'essai. Chaque printemps et automne, ils cultivent des haricots, tomates, et quelques types de poivrons. Ils cultivent des herbes et des épices de grande valeur, montrant les bénéfices supplémentaires potentiels qui peuvent provenir de la sélection intentionnelle de cultures qui pourraient autrement ne pas bien pousser dans des conditions typiques, mais qui peut désormais bien pousser à l'ombre des panneaux solaires.

Ils fonctionnent également avec les légumes-feuilles comme les laitues, blettes, et chou frisé, qui semblent mieux se développer dans ce système. Les plantes dans des environnements très éclairés ont tendance à avoir des feuilles plus petites, une adaptation pour ne pas capter trop de lumière du soleil et submerger le système de photosynthèse. Les plantes dans des environnements à faible luminosité poussent des feuilles plus grandes pour étaler la chlorophylle captant la lumière qui permet aux plantes de transformer la lumière en énergie. Les chercheurs constatent que dans leurs essais :les plants de basilic produisent des feuilles plus grosses, les feuilles de chou frisé sont plus longues et plus larges, et les feuilles de bette sont plus grandes. Ceci est essentiel pour ces cultures car les agriculteurs récoltent les parties feuillues de ces plantes.

Les panneaux solaires eux-mêmes bénéficient également de la colocalisation. Dans les endroits où il fait au-dessus de 75 degrés Fahrenheit par temps ensoleillé, les panneaux solaires commencent à sous-performer car ils deviennent trop chauds. L'évaporation de l'eau des cultures crée un refroidissement localisé, ce qui réduit le stress thermique sur les panneaux en hauteur et augmente leurs performances. En bref, il s'agit d'un rapport gagnant-gagnant au niveau du lien alimentation-eau-énergie.

Quand vient le temps de récolter les récoltes, ce n'est en fait pas un gros problème, explique Barron-Gafford, car les agriculteurs peuvent utiliser une grande partie du même équipement. « Nous avons surélevé les panneaux de manière à ce qu'ils soient à environ 3 mètres (10 pieds) du sol sur l'extrémité inférieure afin que les tracteurs typiques puissent accéder au site. C'est la première chose qui, selon les agriculteurs de la région, devrait être en place. pour eux d'envisager toute sorte d'adoption d'un système agrivoltaïque. »

Le principal inconvénient d'un système agrivoltaïque est le coût de l'acier supplémentaire pour élever les panneaux, mais Barron-Gafford pense que l'augmentation du rendement des produits alimentaires et les économies d'eau compenseraient cet investissement supplémentaire. "Je pense que la principale raison pour laquelle plus de producteurs n'utilisent pas encore ce système est le manque de sensibilisation ou l'incertitude quant à son potentiel, " il déclare.

Maintenant avec la preuve des avantages de cette relation entre l'agriculture et le photovoltaïque, l'équipe recherche des moyens encore plus efficaces de co-implanter. Par exemple, ils veulent expérimenter des panneaux solaires qui peuvent être déplacés dans des positions complètement verticales, permettant aux tracteurs de se déplacer à travers les rangées de panneaux pour atteindre le sol et les cultures sans avoir à élever les panneaux du tout.

Cela dit, Barron-Gafford déclare que les agriculteurs n'ont pas besoin d'attendre de tels plans futurs pour adopter cette pratique, et les entreprises solaires non plus. Pour profiter de l'agrovoltaïque dès maintenant, ils n'ont rien d'autre à faire que d'élever les mâts qui maintiennent les rangées de panneaux.

« Cela fait partie de ce qui rend ce travail si passionnant, " il ajoute, "un petit changement dans la planification peut rapporter une tonne de grands avantages!"