Les serres peuvent fonctionner sur leur propre énergie avec les modules solaires de Voltiris. Crédit :Voltiris
Les plantes n'utilisent les ondes lumineuses que d'une partie du spectre pour la photosynthèse - le reste peut être récupéré et utilisé pour générer de l'énergie solaire. C'est l'idée derrière les modules solaires développés par la startup EPFL Voltiris. Suite à des résultats préliminaires encourageants, une nouvelle installation pilote a récemment été installée dans les Grisons.
En Suisse, la culture de tomates, de concombres, de poivrons et d'autres légumes gourmands en lumière et en chaleur nécessite la construction d'une serre, mais son fonctionnement consomme énormément d'énergie. Les agriculteurs doivent soigneusement équilibrer les rendements des cultures et l'économie avec les préoccupations environnementales. «Il en coûte plus de 1,5 million de francs par an pour chauffer une serre de 5 hectares», explique Nicolas Weber, le PDG de Voltiris. "Et une serre de cette taille émet à peu près la même quantité de CO2 par an comme 2 000 personnes."
La fédération suisse des producteurs de fruits et légumes, qui cultive plusieurs milliers d'hectares à travers le pays, s'est fixé pour objectif d'éliminer toute énergie fossile de ses processus agricoles d'ici 2040. Le système développé par Voltiris peut contribuer largement à atteindre ce but. Sa technologie repose sur le fait que les plantes n'utilisent pas toutes les ondes contenues dans la lumière solaire; les autres peuvent être concentrés sur des cellules photovoltaïques (PV) pour produire de l'énergie solaire. Le système de Voltiris est léger et conçu pour suivre le mouvement du soleil dans le ciel, et offre des rendements quotidiens comparables à ceux des panneaux solaires conventionnels. Les premiers légumes cultivés sous le système Voltiris ont été récoltés cet été grâce à des tests pilotes réalisés dans deux serres, dans les cantons du Valais et des Grisons.
La lumière du soleil est essentielle pour la croissance des cultures, car les plantes en ont besoin non seulement pour la photosynthèse, mais aussi pour le phototropisme (ce qui fait pousser les plantes dans la direction de la lumière) et le photopériodisme (comment les organismes réagissent aux changements saisonniers de la durée du jour). Mais les plantes sont sélectives quant aux parties du spectre qu'elles utilisent, en s'appuyant sur la lumière rouge et bleue. Les filtres de Voltiris laissent donc passer ces longueurs d'onde, tout en dirigeant les autres longueurs d'onde (vert et proche infrarouge) vers les cellules PV où elles sont converties en énergie solaire. De plus, le système génère cette énergie renouvelable sans réduire les rendements des cultures, puisque les plantes reçoivent toujours toute la lumière du soleil dont elles ont besoin.
Crédit :Voltiris
Le système est constitué de miroirs dichroïques, qui présentent une coloration différente selon les conditions d'observation. La couleur du verre, qui rappelle le revêtement antireflet utilisé sur les lunettes, donne aux miroirs une sensation presque décorative car ils changent de couleur en fonction de la lumière qui les traverse. Deux inventions brevetées rendent le système de Voltiris unique et capable de si bonnes performances. Le premier est un système optique optimisé qui concentre efficacement la lumière du soleil, et le second est un dispositif de suivi solaire conçu pour une utilisation sous le toit, qui prolonge la durée pendant laquelle le système peut produire de l'énergie solaire de 40 %.
Grâce à ces percées, le système peut atteindre des rendements similaires à ceux des panneaux solaires conventionnels mais avec seulement la moitié des ondes lumineuses, c'est-à-dire la lumière verte et proche infrarouge. « Nous prévoyons d'appliquer différents traitements au verre réfléchissant en fonction des besoins de cultures spécifiques, afin d'améliorer encore plus nos rendements », explique Weber. L'installation légère s'insère dans l'espace vide entre le toit de la serre et le sommet des plantes.
Satisfaction de 60 à 100 % des besoins énergétiques d'une serre
Les tests pilotes du nouveau système ont montré qu'ils devraient être capables de réduire le CO2 des serres émissions de moitié tout en assurant entre 60% et 100% de leurs besoins énergétiques selon le système de chauffage en place :"les émissions ne sont pas réduites à zéro car notre système va commencer à remplacer l'électricité, qui est généralement "plus propre" que le gaz". se traduit par un avantage environnemental mais aussi financier, une fois le coût du système récupéré, ce qui devrait prendre entre quatre et sept ans », déclare Weber.
L'innovation de Voltiris arrive à point nommé, car le gouvernement fédéral suisse a mis en place des incitations au cours des dernières années pour encourager les exploitants de serres à réduire leur dépendance aux combustibles fossiles pour le chauffage. Ces incitations comprennent des subventions pour les systèmes d'énergie propre. Mais les alternatives existantes, telles que le bois, les biocarburants et la géothermie, ne suffiront probablement pas. La technologie développée par Voltiris s'annonce donc comme une solution séduisante. L'entreprise prévoit désormais d'effectuer davantage de tests pilotes aux Pays-Bas et à Genève avant de lancer son produit sur le marché au second semestre 2023. + Explorer plus loin
