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Systèmes agrivoltaïques: récolter l'énergie avec la nourriture

Systèmes agrivoltaïques: récolter l'énergie avec la nourriture


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Les panneaux solaires situés dans les champs agricoles peuvent bénéficier à la fois de l'énergie et de la production végétale. Ces ensembles sont appelés systèmes agrivoltaïques.

En 2008, J. David Marley, un ingénieur qui possédait une entreprise de construction à Amherst, Massachusetts, a eu une idée. Il venait de terminer la construction d'un grand panneau solaire sur le toit de son immeuble de bureaux du centre-ville.

Il avait appris que le travail et les efforts pour le placer là-bas étaient beaucoup plus chers que s'il avait construit le panneau solaire sur le sol.

Dans le Massachusetts fortement peuplé, les terres agricoles sont relativement rares et seulement 10% de sa nourriture est cultivée sur place. Si vous aviez placé vos panneaux solaires dans un champ de ferme, Marley se demandait, que feraient-ils de la production alimentaire?

Après plus d'une décennie d'expérimentation, une étude rédigée le mois dernier par 11 scientifiques nous a donné une réponse. Dans de nombreux cas, les agriculteurs et les futurs approvisionnements alimentaires bénéficieront de la présence de panneaux solaires sur leurs champs, d'autant plus que le changement climatique introduit plus de sécheresse et des températures torrides dans les zones agricoles.

L'étude a révélé que la manière conventionnelle d'installer des panneaux solaires a tendance à augmenter la chaleur. Les ensembles sont souvent assis sur un lit de gravier blanc qui étouffe la végétation et réfléchit la lumière du soleil vers l'ensemble. Cela élève sa température et peut réduire la production d'électricité de 1% à 3%.

L'étude a noté que les animaux au pâturage et de nombreuses cultures maraîchères peuvent bénéficier d'une ombre partielle sous des panneaux solaires. De plus, le flux d'électricité renouvelable qui en résulte équivaut à une autre culture, fournissant aux agriculteurs plus de revenus et réduisant les émissions provenant de l'électricité à base de combustibles fossiles.

Le Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL), qui fait partie du ministère de l'Énergie, a soutenu plusieurs expériences de croissance solaire. Dans une déclaration récente, il a déclaré que la co-implantation de panneaux solaires "pourrait donner des résultats gagnant-gagnant" dans de nombreux secteurs agricoles.

Le mois dernier, NREL a contribué à faire connaître l'étude parue dans Nature Sustainability sous le nom lourd de «systèmes agrivoltaïques». C'est le concept de placer des panneaux solaires sur des champs agricoles actifs. Il a constaté que les changements «ont eu un impact sur tous les aspects de l'activité des plantes» avec trois cultures vivrières différentes, généralement pour le mieux. L'étude a prédit que les économies futures de l'eau utilisée pour irriguer les terres agricoles sèches de l'Arizona, où les auteurs de l'étude les ont testées par rapport aux cultures conventionnelles, seraient «substantielles».

Jordan Macknick, un chercheur du NREL qui a suivi les études agrivoltaïques de l'agence depuis leur lancement en 2010, a déclaré qu'il y avait 25 expériences dans des endroits éloignés aux États-Unis.Elles incluent des animaux de pâturage dans le Colorado et la culture de tomates et de pommes de terre. et les melons sans irrigation dans l'Oregon. D'autres incluent l'élevage d'abeilles autour de fleurs protégées par des panneaux solaires dans le Minnesota et l'installation de panneaux solaires sur les marécages de bleuets dans le Massachusetts.

"Nous supposons que d'ici 2030, il y aura environ 3 millions d'acres de terres aux États-Unis avec des panneaux solaires" à des fins de production agricole et énergétique combinées, a expliqué Macknick.

Des expériences ont eu lieu au début des années 80 en Allemagne, en France et au Japon. Ils ont fait allusion au mariage bénéfique entre les panneaux solaires et l'agriculture, mais quand il a commencé ses expériences à Amherst en 2008, Marley n'en savait rien.

Mais il était sûr que les panneaux solaires conventionnels devraient être repensés pour être présentés aux agriculteurs. Le gravier réfléchissant doit être enlevé avec les fondations traditionnelles en béton et les tuyaux en acier. Alors que les matrices conventionnelles se trouvaient bas au-dessus du sol, Marley voulait les élever à un minimum de 7 pieds. Cela fournirait suffisamment d'espace pour que les animaux paissent, tout en permettant aux tracteurs de travailler les cultures plantées dans le sol nu en dessous.

Anne Marley a dit un jour ceci à propos de son mari: C'était un homme avec un plan et pressé de faire quelque chose contre le changement climatique. "Il pensait que nous étions en retard", a-t-il dit. "Nous sommes en retard sur le calendrier et au lieu d'attendre que le gouvernement le fasse, nous devons y arriver."

ALIMENTATION CONTRE ÉNERGIE

J. David Marley a formé une société, Hyperion Systems LLC, et a développé un partenariat avec l'Université du Massachusetts à Amherst, dont il est diplômé, pour construire un site de test en 2009. Il a envisagé des tableaux qui pourraient être intégrés dans des structures de poteaux en bois. cela pourrait être éliminé si les agriculteurs voulaient planter autre chose.

Les arrangements ont atteint jusqu'à 15 pieds pour faire de la place pour l'agriculture et laisser couler la pluie et la neige. Stephen Herbert, agronome à l'université, a aidé à déterminer l'espacement optimal entre les panneaux pour que la lumière du soleil atteigne le sol.

"Cela est venu de nulle part", se souvient Herbert. Les avantages économiques de la combinaison de panneaux solaires avec des pâturages pour le pâturage des bovins et des moutons étaient, comme il l'a dit, «évidents». Les pâturages, les animaux de ferme et la production d'électricité en ont bénéficié.

Marley, qui a ensuite breveté les conceptions et remporté une subvention de 1,5 million de dollars du ministère de l'Éducation pour enseigner aux étudiants des écoles techniques de nouvelles utilisations des systèmes solaires photovoltaïques, est décédé en 2013. Herbert maintient la tradition dans ses cours d'agronomie, expliquant comment les expériences ont conduit à une variété de légumes, y compris le chou frisé, la blette, la laitue, les haricots, le brocoli et les poivrons, et de l'électricité renouvelable qui est cultivée avec profit sur diverses parcelles de terrain dans le Massachusetts.

Comme l'explique Herbert, les gouvernements devront s'impliquer davantage et prendre des décisions sur la façon d'utiliser le nouveau système, sinon un climat plus chaud obligera les agriculteurs à «retirer la terre de la productivité tout en augmentant le nombre de personnes souffrant de la faim. ».

«Je dis aux jeunes que c'est leur avenir, pas tellement le mien. Ils devront prendre la politique au sérieux », a-t-il déclaré.

Les gouvernements se sont certainement davantage impliqués. Depuis 2017, les départements de l'énergie et des ressources agricoles du Massachusetts se débattent avec un programme de subventions qui encourage les agriculteurs à essayer les énergies renouvelables. Dans le même temps, le programme tente d'empêcher les entreprises qui vendent des panneaux et de l'énergie solaire de prendre en charge trop de terres agricoles.

En 2017, le Massachusetts s'est fixé comme objectif d'atteindre 1600 mégawatts d'énergie solaire d'ici 2020, mais a imposé un plafond visant à protéger les terres agricoles. Cinquante pour cent des terres d'une ferme devaient être exposées au soleil. À présent, l'État envisage d'ajouter 800 MW et envisage une proposition visant à donner aux agriculteurs un tarif plus bas pour leur électricité s'ils continuent à étendre la zone couverte par les accords.

Davantage d'agriculteurs souhaitent participer au programme et certains défenseurs de l'industrie solaire demandent 4 800 MW. Ils veulent un meilleur accès aux terres agricoles pour apporter un pourcentage plus élevé d'énergie renouvelable aux communautés voisines. Herbert estime que la proportion de terres agricoles sans panneaux solaires pourrait chuter légèrement en dessous de 50% et avoir toujours un sens économique pour les agriculteurs. Au-delà de cela, il pense que les terres agricoles existantes devraient être préservées pour les cultures traditionnelles et non pour augmenter l'électricité.

En ce moment, le programme attend que l'État rédige de nouvelles réglementations; ils sont censés être libérés en février.

Pendant ce temps, l'intérêt pour l'agriculture agrivoltaïque continue de se répandre. Le programme DOE a retenu la société de Marley, Hyperion, comme partenaire en 2015 et prévoit d'établir un nouveau site expérimental à Porto Rico. La terre est utilisée pour élever du bétail et cultiver du café.

Un conseiller sur ce projet sera Jake Marley, le fils de David Marley et le nouveau manager d'Hyperion. Il a déclaré que le programme du DOE, appelé InSPIRE pour "la préparation innovante du site et la réduction de l'impact environnemental", reflète l'approche conservatrice de son père en matière d'utilisation des terres agricoles. «Leur objectif principal n'était pas de retirer les terres de la production», a déclaré Jake Marley. "Il croyait à la production de nourriture d'abord, et ensuite à l'énergie."

L'idée originale était le produit de deux scientifiques allemands en 1981. Ils ont produit un article intitulé «Kartoffeln Unterm Kollektor» («Pommes de terre sous panneaux») qui montrait pour la première fois comment l'économie de l'agriculture pouvait fonctionner avec des panneaux solaires.

L'idée s'est répandue dans le monde entier et Macknick, le chercheur du NREL, a déclaré qu'elle conduirait à davantage d'innovations, y compris certaines entreprises en Inde prévoyant de suspendre des panneaux solaires au-dessus des canaux d'irrigation pour produire de l'électricité et réduire l'évaporation de l'eau de l'eau. un arrosage précieux dans le même temps.

Il dit qu'il y a plus d'innovation en cours aux États-Unis, où les entreprises envisagent d'utiliser des panneaux solaires translucides pour laisser entrer plus de lumière du soleil et construire des serres solaires électriques pour combiner la production d'électricité et de plantes. Des tomates et du miel «à énergie solaire» sont vendus sur les marchés fermiers.

L'expérimentation continue. "Il y aura un énorme appétit pour cela dans les petits pays ou ceux qui n'ont pas beaucoup de terres agricoles disponibles", a déclaré Macknick. "Vous y verrez beaucoup de conflits entre la nourriture et l'énergie, et vous pouvez aider à les minimiser."

"Mais il reste encore de nombreuses questions ouvertes sur la manière de développer ce droit", a-t-il ajouté.


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Commentaires:

  1. Arashiran

    Vous vous êtes spécialement inscrit au forum pour vous remercier pour votre aide sur cette question.

  2. Yahya

    Absolument avec vous, c'est d'accord. Dans ce document, il y a aussi pour moi, il me semble que c'est une excellente idée. Je suis d'accord avec toi.

  3. Kanelingres

    Je suis d'accord avec tout ce qui précède.

  4. Carlo

    si les analogues existent?



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