L'agrovoltaïque - la pratique consistant à placer des installations solaires à côté des terres agricoles - est adoptée plus fréquemment dans le monde comme moyen d'introduire une énergie propre distribuée sans compromettre l'utilisation des terres.
Selon une étude de l'Oregon State University, la colocalisation de l'énergie solaire et agricole pourrait fournir 20 % de la production totale d'électricité aux États-Unis. Selon les chercheurs, l'installation à grande échelle de l'agrivoltaïque pourrait entraîner une réduction annuelle de 330 XNUMX tonnes d'émissions de dioxyde de carbone avec un impact "minime" sur les rendements des cultures.
Selon l'étude, une zone de la taille de l'État du Maryland serait nécessaire pour que l'agrovoltaïque couvre 20 % de la production d'électricité aux États-Unis. Cela représente environ 13,000 1 milles carrés, soit 1 % de la superficie agricole actuelle des États-Unis. À l'échelle mondiale, on estime que XNUMX % de toutes les terres agricoles pourraient produire l'énergie dont le monde a besoin si elles étaient converties à l'énergie solaire photovoltaïque.
Il existe de nombreuses façons d'installer des panneaux agrovoltaïques. L'une des méthodes les plus courantes consiste à élever l'installation pour faire de la place pour que l'équipement agricole ou le bétail puisse se déplacer librement en dessous. Une autre conception à la mode consiste à orienter les panneaux photovoltaïques verticalement, en laissant de grands espaces ouverts entre les rangées de panneaux.
États-Unis
À Somerset, en Californie, des panneaux solaires verticaux Sunzaun de conception allemande ont été installés sur un vignoble. L'installateur Sunstall a développé l'installation, composée de 43 modules de 450 W connectés à un micro-onduleur et deux batteries.
La conception minimaliste utilisait des trous dans les cadres des modules pour faire une simple fixation à deux piles, ce qui évitait le besoin d'un système de rayonnage lourd. Les modules solaires bifaciaux produisent de l'énergie des deux côtés du réseau orienté verticalement.
Dans les systèmes traditionnels conçus avec une orientation horizontale, les rails utilisés pour monter les panneaux sur le système d'étagères sont généralement coupés pour s'adapter à la taille prévue du panneau. Si la taille du panneau change une fois l'approvisionnement de tous les autres composants terminé, le projet peut subir des retards pendant que les rails sont repensés pour s'adapter à la taille du panneau mise à jour. La conception Sunzaun permet de s'adapter facilement à un changement de taille du panneau en ajustant la distance entre chaque pile. Il est également possible de régler la hauteur des panneaux par rapport au sol si nécessaire.
Allemagne
Des scientifiques de l'Université des sciences appliquées de Leipzig ont étudié l'impact potentiel du déploiement massif de systèmes photovoltaïques verticaux orientés ouest-est sur le marché allemand de l'énergie. Ils ont constaté que ces installations pourraient avoir un effet bénéfique sur la stabilisation du réseau du pays, tout en permettant une plus grande intégration avec les activités agricoles que les centrales photovoltaïques conventionnelles au sol.
Les scientifiques ont découvert que les systèmes photovoltaïques verticaux peuvent déplacer les performances solaires vers les heures de plus forte demande d'électricité et la plupart de l'approvisionnement en électricité pendant les mois d'hiver, réduisant ainsi la restriction solaire.
"Si un stockage d'électricité de 1 TW de puissance de charge et de décharge et de 1 TWh de capacité est intégré dans le modèle de système énergétique, l'effet est réduit à une économie de CO2 pouvant atteindre 2.1 Mt/a avec 70 % de modules verticaux orientés de l'est à l'ouest et à 30% inclinés vers le sud », ont-ils déclaré. "Enfin, bien qu'il puisse sembler irréaliste pour certains d'atteindre un taux de 70% de centrales verticales, même un taux inférieur a un impact bénéfique."
Japon
Au Japon, Luxor Solar KK, filiale du fabricant allemand de modules Luxor Solar, a construit un système photovoltaïque vertical de 8.3 kW sur le parking d'une usine de traitement du riz appartenant à Eco Rice Niigata.
"Les voitures seront garées entre les systèmes verticaux"", a expliqué Uwe Liebscher, directeur général de Luxor Solar KK, au magazine PV. "L'objectif de ce système est de montrer la durabilité durant l'hiver et la performance énergétique supplémentaire due à la réflexion de la neige." Niigata, d'autre part, est connue pour être une zone à forte charge de neige, avec jusqu'à 2 ou 3 mètres de neige en hiver.
Le système orienté au sud comprend les propres modules solaires à hétérojonction de Luxor Solar, ainsi que des systèmes de montage du spécialiste allemand du photovoltaïque vertical Next2Sun et des onduleurs du japonais Omron. L'assemblage vertical fournira de l'électricité à une usine de transformation du riz située à côté du système. La ville de Nagaoka a financé le projet avec 2 millions de yens (14,390 XNUMX $).
"Une installation verticale n'utilise qu'un minimum d'espace sur les terres agricoles, tout en conservant plus de 85 % de la lumière qui atteint les cultures, ce qui assure un équilibre optimal entre l'énergie solaire et l'agriculture, ce qui est crucial au Japon", explique-t-il. "Cela nous permet de construire des systèmes agrivoltaïques sur des terres agricoles d'utilité publique, comme pour le blé, la pomme de terre ou le riz, à grande échelle."
France
En France, TotalEnergies et InVivo, spécialiste de l'agrovoltaïque, ont lancé un démonstrateur agrivoltaïque vertical de 111 kW. TotalEnergies a déclaré que l'installation pilote étudiera l'impact des panneaux solaires sur le rendement agricole, ainsi que sur la biodiversité, le stockage du carbone et la qualité de l'eau du site.
« Nous sommes convaincus que les synergies développées entre la production d'électricité verte, le biogaz et l'agriculture sont une des réponses pour garantir notre indépendance énergétique et alimentaire », a déclaré Thierry Muller, PDG de TotalEnergies Renouvelables France.
Suède
Des scientifiques de l'Université de Mälardalen (Suède) ont développé un modèle de dynamique des fluides computationnelle (CFD) qui facilite l'analyse des microclimats dans les projets photovoltaïques verticaux. Les simulations CFD sont utilisées pour résoudre des équations complexes sur le flux de solides et de gaz à travers et autour des corps, qui peuvent être utilisées pour analyser les microclimats dans les systèmes agrivoltaïques.
"Les modèles de systèmes agrovoltaïques (AV) seront fréquemment utilisés pour la conception de nouveaux systèmes AV, ainsi que pour la prise de décision, car les changements microclimatiques peuvent être analysés/prédits en fonction de l'emplacement et de la solution du système AV", a déclaré le chercheur Sebastian Zainalli. dit pv magazine.w
L'étude a observé une diminution de 38 % de l'intensité du rayonnement solaire dans les zones au sol ombragées par les modules photovoltaïques verticaux.
Les principes clés
Le National Renewable Energy Laboratory des États-Unis a proposé cinq principes pour le succès de l'agrovoltaïque, notamment :
Climat, sol et conditions environnementales : Les conditions environnementales d'un lieu doivent être adaptées à la fois à la production solaire et aux cultures ou à la couverture végétale souhaitées.
Configurations, technologies solaires et conceptions : le choix de la technologie solaire, l'aménagement du site et des autres infrastructures peuvent tout affecter, de la quantité de lumière qui atteint les panneaux solaires à la possibilité pour un tracteur, si nécessaire, de passer sous les panneaux. "Cette infrastructure sera sur le terrain pendant les 25 prochaines années, elle doit donc être réalisée correctement pour l'utilisation prévue. Le succès du projet en dépendra », déclare James McCall, chercheur au NREL travaillant sur InSPIRE.
Sélection des cultures et méthodes de culture, conception des semences et de la végétation et approches de gestion : les projets agrovoltaïques doivent sélectionner des cultures ou des couvre-sols qui prospèrent sous les panneaux dans leur climat local et qui sont rentables sur les marchés locaux.
Compatibilité et flexibilité : l'agrovoltaïque doit être conçue de manière à s'adapter aux besoins conflictuels des propriétaires d'installations solaires, des opérateurs solaires et des agriculteurs ou propriétaires fonciers pour permettre des activités agricoles efficaces.
Collaboration et partenariats : Pour que tout projet réussisse, la communication et la compréhension entre les groupes sont cruciales.
Une source: https://www.pv-magazine-mexico.com