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Agrivoltaïque Le brocoli pousse bien sous des panneaux solaires de couleur magenta

Source: Cell Press 4 min Temps de lecture

Une étude suédoise menée sur le terrain a révélé que des panneaux solaires magenta semi-transparents produisaient de l'électricité tout en permettant au brocoli d'atteindre une taille similaire à celle des plants cultivés en plein soleil. Les cultures ont utilisé la lumière du soleil de manière plus efficace, mais ont mis 25 jours de plus à arriver à maturité, ce qui met en évidence un compromis inhérent aux systèmes agrivoltaïques.

Des brocolis poussant sous des panneaux solaires colorés et semi-transparents sur le site expérimental de la ferme de Kärrbo Prästgård, en Suède.(Source : Silvia Ma Lu)
Des brocolis poussant sous des panneaux solaires colorés et semi-transparents sur le site expérimental de la ferme de Kärrbo Prästgård, en Suède.
(Source : Silvia Ma Lu)

Une étude publiée le 2 octobre dans la revue *Cell Reports Physical Science* de Cell Press révèle que la culture de brocolis sous des panneaux solaires de couleur magenta a permis aux plantes d’absorber la lumière du soleil plus efficacement que celles cultivées en plein air. Les scientifiques ont utilisé des panneaux solaires semi-transparents spécialement conçus pour produire de l’électricité tout en amplifiant les longueurs d’onde de la lumière bleue et rouge afin de favoriser la croissance des brocolis. Les cultures cultivées à l’aide de ces panneaux ont affiché une efficacité d’utilisation de la lumière solaire 4,5 fois supérieure et ont finalement atteint la même taille que les brocolis traditionnels, bien qu’il leur ait fallu 25 jours de plus pour arriver à maturité. Ces panneaux solaires constituent un outil potentiel permettant aux agriculteurs de produire de l’énergie renouvelable tout en maintenant le rendement de leurs cultures.

« Le principe de base est assez simple », explique l’auteure Silvia Ma Lu, de l’université de Mälardalen à Västerås, en Suède. « Les panneaux solaires utilisent une partie de la lumière solaire incidente pour produire de l’électricité renouvelable, tout en laissant passer une autre partie de cette lumière vers les cultures qui poussent en dessous. L’objectif plus large est d’étudier si la lumière solaire peut être utilisée plus efficacement en affectant différentes portions du spectre solaire à la croissance des cultures et à la production d’électricité. »

L'utilisation de panneaux solaires classiques dans les champs permet aux agriculteurs de produire de l'électricité renouvelable sur des terres où l'espace ne manque pas, tout en protégeant les cultures d'une exposition excessive au soleil et des conditions météorologiques extrêmes telles que la grêle ou les fortes pluies. Cependant, comme les panneaux bleu foncé classiques sont généralement opaques, ils peuvent créer trop d’ombre, ce qui réduit le rendement de certaines cultures — un problème que les panneaux semi-transparents et colorés peuvent aider à atténuer.

« Il n’existe pas de modèle agrivoltaïque unique qui fonctionne de manière optimale partout », explique Ma Lu. « Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre comment différentes cultures réagissent à diverses configurations de systèmes et conditions climatiques, et pour concevoir des systèmes qui concilient production agricole et production d’électricité renouvelable. »

Pour faire avancer ces recherches, Ma Lu et ses collègues ont choisi de se concentrer sur le brocoli, une culture très nutritive, populaire dans le monde entier et bien adaptée au climat de leur site expérimental, situé dans une ferme en Suède. Les chercheurs ont construit deux systèmes de 20 mètres sur 20, composés de panneaux solaires semi-transparents de couleur magenta présentant différents degrés de transparence, ce qui permettait à des quantités variables de lumière solaire d'atteindre les plantes cultivées en dessous. Sur une troisième parcelle, les plants de brocoli étaient entièrement exposés au soleil.

Tout au long de la saison de culture 2024, l'équipe a comparé les brocolis de chaque parcelle, en surveillant les conditions environnementales, notamment la température de l'air, l'humidité relative et l'humidité du sol, ainsi que le rendement des cultures, la composition en nutriments et l'efficacité de la photosynthèse des plantes.

« L’une des conclusions les plus intéressantes a été de constater à quel point les performances du brocoli étaient similaires sous les deux systèmes de panneaux solaires, malgré leurs niveaux de transparence différents », explique Ma Lu, soulignant que les panneaux solaires dotés d’une plus grande densité de cellules photovoltaïques peuvent produire davantage d’électricité. « Cependant, ces résultats sont spécifiques à nos conditions expérimentales et devraient être validés au cours d’autres saisons de culture et avec d’autres configurations de systèmes. »

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Les systèmes testés dans le cadre de cette étude sont des prototypes de recherche, a-t-elle ajouté, et des recherches supplémentaires sont nécessaires à plus grande échelle et sur plusieurs saisons de culture. Si cette technologie était développée à plus grande échelle à des fins commerciales, l’électricité produite à partir des cultures pourrait, en principe, alimenter les activités agricoles telles que l’irrigation, les machines ou les systèmes de refroidissement et de stockage, ou encore être injectée dans le réseau électrique. Cela pourrait réduire la facture d’électricité des agriculteurs et même leur offrir une source de revenus supplémentaire.

Ma Lu et ses collègues ont déjà commencé à approfondir l'évaluation des panneaux magenta, ainsi que des panneaux rouges et bleus, en les testant dans des conditions de laboratoire contrôlées, à l'abri de toute interférence provenant d'une lumière non filtrée par les panneaux.

« Des configurations similaires à notre prototype pourraient actuellement convenir à des applications à plus petite échelle, telles que les jardins communautaires, ou à une intégration dans les toitures de serres, plutôt qu’à un déploiement immédiat sur de vastes surfaces agricoles », explique Ma Lu.

Article original : Évaluation de la productivité des terres grâce à des cellules photovoltaïques à couche mince en CdTe colorées et semi-transparentes et à la culture du brocoli dans des systèmes agrivoltaïques ; Cell Reports Physical Science ; DOI : 10.1016/j.xcrp.2026.103555

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