Des scientifiques de l'Université d'État du Colorado ont menéSystème AgrivoltaïqueRecherche sur le terrain sur la croissance des cultures maraîchères situées sous des modules PV de transparence variable. Les légumes sont cultivés sous des modules semi-transparents en tellurure de cadmium (St-CdTe) à couche mince avec une transparence de 40%, des modules en silicium monocristallin bifacial (BF-Si) avec une transparence de 5% et des modules en silicium polycristallin opaque (O-Si) avec une transparence de 0%.
« La technologie des modules photovoltaïques semi-transparents (STPV) est apparue comme une solution potentielle pour atténuer les effets négatifs de l'ombre dense dans les systèmes de culture tout en maintenant une densité de modules élevée », ont déclaré les universitaires. « À notre connaissance, il s'agit de la première expérience de recherche reproduite qui évalue les types de transparence des modules dans un champ de légumes irrigués. »
L'expérience a été menée sur deux saisons de croissance, 2020 et 2021. Le site d'étude était situé à Fort Collins, dans le Colorado, aux États-Unis, dans un champ destiné à la recherche. Au total, la croissance de six légumes a été testée : piment jalapeño, poivron, laitue, courge d'été, tomates chocolat de Tasmanie et tomates de race rouge.
« Il y avait trois rangées plantées sur l'ensemble du site – au nord, au milieu et au sud », explique le groupe. « La laitue, les poivrons et les tomates ont été plantés en deux sous-rangées décalées dans des plates-bandes de 0,9 m recouvertes de paillis de plastique noir dans les rangées nord et sud. Les courges ont été plantées exclusivement dans la rangée du milieu les deux années avec un espacement de 1,2 m au centre. »
Les scientifiques ont utilisé trois modules PV de chaque type. Ils ont été installés dans une position définie de 35 degrés face au sud, avec le bord inférieur des modules à 1 220 mm au-dessus du sol et l'arrière à une hauteur de 2 360 mm. Les modules ST-CdTe avaient une puissance nominale de 57 W, les modules BF-Si de 360 W et les modules O-Si de 325 W.
« Chacune des 12 sous-parcelles de culture, y compris les panneaux photovoltaïques et les parcelles témoins, s'étendait sur une largeur de 4,3 m, avec un espacement de 4,3 m entre les sous-parcelles adjacentes », ont déclaré les chercheurs. « En raison de la configuration de montage sur un seul poteau, l'ombre projetée par les modules se déplaçait tout au long de la journée. Grâce à cela, les cultures recevaient le soleil direct tôt et tard dans la journée, avec un maximum d'ombre pendant les heures de pointe de la journée et immédiatement sous les modules. »
D'après les résultats, les courges d'été cultivées dans les trois types de modules ont affiché des rendements significativement inférieurs à ceux de la parcelle témoin, quel que soit le type de transparence du module. Alors que dans la parcelle témoin, en plein soleil, la courge a produit 5,1 kg par plante, elle a poussé de 3,2 kg dans le scénario BF-Si, de 3,2 kg dans le scénario O-Si et de 4,1 kg dans le scénario ST-CdTe.
Français Les autres légumes ont eu des rendements moyens égaux ou supérieurs au témoin sous le traitement ST-CdTe transparent à 40 %, mais sans différences statistiquement significatives. Les piments jalapeño ont donné 155 g par plante en plein soleil, 161 g dans le BF-Si, 155 g dans le O-Si et 162 g dans le ST-CdTe, tandis que le poivron a donné 295 g par plante en plein soleil, 294 g dans le BF-Si, 278 g dans le O-Si et 346 g dans le ST-CdTe.
Français Le poids de la laitue par tête était de 105 g en plein soleil, 126 g en BF-Si, 111 g en O-Si et 129 g en ST-CdTe. Les tomates chocolat de Tasmanie avaient en moyenne 926 g par plante en plein soleil, 1 060 g en BFSi, 1 069 g en O-Si et 1 278 g en ST-CdTe. Enfin, les tomates racer rouges avaient 867 g par plante en plein soleil, 733 g en BF-Si, 903 g en O-Si et 962 g en ST-CdTe.
« L'optimisation du réseau agri-PV avec des modules PV semi-transparents pourrait augmenter la production agricole tout en maintenant la protection supplémentaire d'une canopée énergisée dans les systèmes APV traditionnels », ont conclu les chercheurs. « Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre les compromis économiques entre une transparence accrue des modules par rapport à la production de cultures maraîchères, tout en tenant compte du rendement énergétique accru de la bifacialité des modules. »
