De nombreuses serres pourraient devenir neutres en énergie en utilisant des panneaux solaires transparents pour récolter de l'énergie, principalement à partir des longueurs d'onde de la lumière que les plantes n'utilisent pas pour la photosynthèse. Telles sont les conclusions d'une nouvelle étude de modélisation menée par l'ingénierie, chercheurs en biologie végétale et physique à la North Carolina State University.

"Les plantes n'utilisent que certaines longueurs d'onde de la lumière pour la photosynthèse, et l'idée est de créer des serres qui produisent de l'énergie à partir de cette lumière inutilisée tout en laissant passer la majeure partie de la bande de lumière photosynthétique, " dit Brendan O'Connor, auteur correspondant de l'étude et professeur agrégé de génie mécanique et aérospatial à NC State. « Nous pouvons le faire en utilisant des cellules solaires organiques, car ils nous permettent d'ajuster le spectre de la lumière absorbée par la cellule solaire, afin que nous puissions nous concentrer sur l'utilisation principalement des longueurs d'onde de la lumière que les plantes n'utilisent pas. Cependant, jusqu'à présent, il n'était pas clair combien d'énergie une serre pourrait capturer si elle utilisait ces semi-transparents, sélectif en longueur d'onde, cellules solaires organiques."

Pour répondre à cette question, les chercheurs ont utilisé un modèle informatique pour estimer la quantité d'énergie qu'une serre pourrait produire si elle avait des cellules solaires organiques semi-transparentes sur son toit et si cela suffirait à compenser la quantité d'énergie nécessaire à la serre pour fonctionner efficacement. Le modèle a été développé pour estimer la consommation d'énergie pour les serres cultivant des tomates dans des endroits en Arizona, Caroline du Nord et Wisconsin.

"Une grande partie de la consommation d'énergie dans les serres provient du chauffage et de la climatisation, notre modèle s'est donc concentré sur le calcul de la charge énergétique nécessaire pour maintenir la plage de température optimale pour la croissance de la tomate, " dit O'Connor. " Le modèle a également calculé la quantité d'énergie qu'une serre produirait à chaque endroit lorsque des cellules solaires étaient placées sur son toit. "

La modélisation est complexe car il existe un compromis compliqué entre la quantité d'énergie générée par les cellules solaires et la quantité de lumière dans la bande photosynthétique qu'elles laissent passer. Essentiellement, si les producteurs sont prêts à sacrifier de plus grandes quantités de croissance photosynthétique, ils peuvent générer plus de puissance.

Quoi de plus, les cellules solaires utilisées pour cette analyse sont des isolants efficaces, car ils réfléchissent la lumière infrarouge. Cela aide à garder les serres plus fraîches en été, tout en emprisonnant plus de chaleur en hiver.

Le résultat final est que, pour de nombreux exploitants de serres, le compromis pourrait être minime. Particulièrement pour les serres dans les climats chauds ou tempérés.

Par exemple, en Arizona, les serres pourraient devenir neutres en énergie - ne nécessitant aucune source d'énergie extérieure - tout en bloquant seulement 10 % de la bande de lumière photosynthétique. Cependant, si les producteurs sont prêts à bloquer plus de lumière photosynthétique, ils pouvaient générer deux fois plus d'énergie qu'il n'en fallait pour faire fonctionner la serre. En Caroline du Nord, une serre pourrait devenir neutre en énergie tout en bloquant 20 % de la lumière photosynthétique. Dans le Wisconsin, les serres ne pouvaient pas devenir neutres en énergie en utilisant les cellules solaires semi-transparentes - garder la serre chaude en hiver nécessite trop d'énergie. Cependant, les cellules solaires pourraient couvrir jusqu'à 46 % de la demande énergétique de la serre.

« Bien que la technologie utilise certaines des plantes lumineuses sur lesquelles reposent, nous pensons que l'impact sera négligeable sur la croissance des plantes et que le compromis aura un sens financier pour les producteurs, " dit O'Connor.

Le papier, "Atteindre des serres à énergie nette zéro en intégrant des cellules solaires organiques semi-transparentes, " est publié dans la revue Joule .