Selon une nouvelle étude de Cornell, la culture de cultures commerciales dans des fermes solaires signifie une utilisation potentiellement efficace des terres agricoles dans le redoutable défi du changement climatique. Cela peut à la fois augmenter la production alimentaire commerciale et améliorer les performances et la longévité des panneaux solaires.
Henry Williams, auteur principal de l'étude et étudiant au doctorat à Cornell Engineering, a déclaré : « Nous disposons désormais, pour la première fois, d'un outil basé sur la physique pour estimer les coûts et les avantages de la colocalisation des panneaux solaires et de l'agriculture commerciale en termes d'une efficacité de conversion de puissance accrue et d'une longévité accrue des panneaux solaires.
Selon l'auteur principal Max Zhang, professeur à la Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering, "les systèmes co-agrivoltaïques avec des panneaux agricoles et solaires sont plus susceptibles de bénéficier davantage grâce à des hauteurs de panneaux plus élevées, une couverture du sol plus réfléchissante et des taux d'évapotranspiration plus élevés que les fermes solaires conventionnelles ont le potentiel de fournir un refroidissement plus passif. Nous pouvons produire de l'électricité renouvelable et protéger les terres agricoles grâce aux systèmes agrivoltaïques.
Selon une étude précédente de l'équipe de Zhang, plus de 84 % de la zone jugée appropriée pour le développement solaire à l'échelle du réseau à New York sont des terres agricoles, avec environ 40 % de la capacité des fermes solaires à l'échelle du réseau générées sur des terres agricoles.
Utilisation des systèmes voltaïques agricoles
À l'aide d'un modèle de microclimat basé sur la dynamique des fluides et de données sur les températures des panneaux solaires (le processus par lequel la vapeur d'eau monte des plantes et du sol), l'équipe a évalué la hauteur des panneaux solaires, la réflectivité de la lumière au sol et les taux d'évapotranspiration. Ils ont découvert que les systèmes voltaïques agricoles pourraient aider à résoudre les problèmes alimentaires et énergétiques à venir dans le monde.
Des scientifiques et des ingénieurs ont montré que les panneaux solaires construits sur des plantes ont des températures de surface plus basses que ceux construits sur un sol nu. Par rapport aux panneaux solaires installés à un demi-mètre au-dessus du sol nu, les modules solaires montés à 4 mètres au-dessus de la culture de soja ont montré une baisse de température allant jusqu'à 10 degrés Celsius.
La recherche affirme que l'effet de refroidissement causé par l'augmentation de l'évapotranspiration et de l'albédo de surface de la végétation et du sol est plus important par rapport au sol ou au gravier exposé. Le refroidissement passif augmente également l'efficacité des panneaux solaires. Mais mieux encore, les panneaux solaires dureront plus longtemps à mesure que les températures baissent, augmentant ainsi leur potentiel économique à long terme.
"Williams a expliqué qu'en abaissant la température de fonctionnement des panneaux solaires, vous pouvez améliorer les performances et prolonger la durée de vie de vos modules solaires. Grâce à nos recherches, les agriculteurs produisent de la nourriture tandis que les développeurs solaires ont une durée de vie et une efficacité de conversion plus longues. »
Comprendre cette idée mutuellement bénéfique est crucial pour la production agricole, car le World Resources Institute prévoit qu'il y aura environ 2050 milliards de personnes sur la planète à nourrir d'ici 10. Il est crucial d'accélérer le déploiement des énergies renouvelables pour atténuer les effets du changement climatique.
Les fermes agrivoltaïques seront excellentes dans les climats chauds comme la côte ouest des États-Unis.
Selon Zhang, qui est également directrice de la faculté Kathy Dwyer Marble et Curt Marble du Cornell Atkinson Center for Sustainable Futures, « jusqu'à présent, la plupart des avantages des systèmes voltaïques agricoles ont tourné autour des zones climatiques chaudes et arides. Cette étude franchit une étape vers l'évaluation de la faisabilité de l'agrivoltaïque dans des climats représentatifs du nord-est des États-Unis pour atténuer la concurrence en matière d'utilisation des terres à laquelle le monde est confronté.
Source : techxplore
📩 05/03/2023 11:06