Selon pv Magazine - 20 FÉVRIER 2023 BEATRIZ SAN TOS

Des chercheurs américains étudient comment les systèmes agrivoltaïques montés sur des trackers à montage au sol unipolaire affectent les précipitations et la redistribution de la lumière dans une installation de 1,2 MW sur une prairie à Boulder, au Colorado.

Des scientifiques de l'Université de l'État du Colorado étudient comment la redistribution des précipitations et de la lumière causée par l'agriles systèmes voltaïques montés sur des trackers à axe unique peuvent affecter la croissance des prairies non irriguées. L'étude fait partie du projet SCAPES (Sustainably Colocation Agricultural and Photovoltaic Electricity System), financé par le Département américain de l'agriculture.

"Ce que nous avons constaté, c'est que sur les bords d'égouttement des modules, selon que vous vous inclinez vers l'est ou l'ouest lorsqu'il pleut, vous pouvez obtenir entre deux et cinq fois la quantité de précipitations déversée en un seul endroit, », a déclaré le doctorant Matthew Sturchio au magazine pv. « Si vous voulez quantifier cela pour le Colorado, il s'agit de faire passer les précipitations annuelles de 350 mm à 1 200 mm de pluie. Lorsque vous faites cela, vous pouvez vraiment améliorer la quantité d'humidité du sol qui reste tout au long de la saison, au lieu de la laisser s'évaporer.

Sturchio et son équipe mènent des recherches sur Jack's Solar Garden, un jardin solaire communautaire de 1,2 MW à Boulder, au Colorado. Le projet a été installé en 2020 et comprend plus de 3 200 modules photovoltaïques monocristallins de 380 W du fabricant solaire vietnamien Boviet Solar. Les panneaux sont montés sur des trackers à axe unique, un tiers d'entre eux à 2,4 mètres de hauteur et les deux autres tiers à 1,8 mètre.

Le Colorado a un climat semi-aride, avec des précipitations plus fortes et des températures autour de 35°C l'après-midi. Les températures le matin avoisinent les 22°C. Les trackers s'inclinent vers l'est le matin, et vers l'ouest l'après-midi, en suivant le soleil. Lorsqu'il pleut, ce mouvement simule les conditions de fortes pluies sur chaque bord, avec plus d'eau tombant sur le bord ouest en raison des volumes de pluie plus élevés dans l'après-midi.

Par conséquent, l'équipe de recherche s'attendait à l'origine à ce que le larmier ouest montre une productivité accrue des prairies. Au lieu de cela, ils ont constaté que le bord est, avec une humidité du sol plus faible, a une croissance plus élevée des prairies.

Ils ont placé des capteurs d'humidité sur le terrain et ont découvert qu'il existe une bande de 40 cm à 60 cm de large qui bénéficie de l'augmentation de l'humidité du sol à partir des bords d'égouttement. Des expériences ont montré que la température et la sécheresse de l'air ont également un impact sur la productivité des prairies à l'intérieur et à l'extérieur de cette bande.

Selon Sturchio, la température optimale pour la prairie qui pousse au Jack's Solar Garden est beaucoup plus proche de 30 ° C que des 35 ° C enregistrés l'après-midi. "Si vous dépassez 30 degrés, vous réduisez la quantité de photosynthèse qui peut se produire pour cette plante", a-t-il déclaré.

L'équipe a constaté que les températures de l'air plus basses et la réduction de la sécheresse de l'air le matin compensent la baisse de l'humidité du sol, ce qui entraîne une augmentation de la productivité dans le bord est.

L'ombrage fourni par les panneaux solaires s'est également avéré augmenter la productivité.

"En règle générale, vous imaginez que les prairies sont adaptées pour faire face à une lumière très intense pendant toute la journée", a déclaré Sturchio. "Mais nous avons constaté que si vous vous ombragez pendant la moitié de la journée avec le panneau solaire, cela améliore l'efficacité photosynthétique. Vous avez des taux de photosynthèse plus élevés lorsque le soleil est disponible parce que vous avez une photopériode plus courte », a-t-il expliqué.

De plus, une photopériode plus courte entraîne une moindre évapotranspiration des feuilles, ce qui réduit la quantité de perte d'eau. Cela pourrait s'avérer crucial pour maintenir la productivité des prairies pendant les périodes de sécheresse, selon Sturchio. L'équipe espère tester l'hypothèse si le Colorado connaît une période de sécheresse à l'avenir.

L'installation de Jack's Solar Garden est conçue pour maximiser la production d'électricité, sans beaucoup d'espace entre les rangées de panneaux. L'équipe a découvert que le sol à l'extérieur de la bande de bordure est ou ouest se comporte plus comme l'espace entre les rangées de panneaux, et les conditions entre les deux bandes sont plus similaires aux conditions directement sous les panneaux solaires.

Ils ont également observé que les feuilles des plantes sous les panneaux solaires sont plus froides de 4 C. "Il y a beaucoup de plantes qui peuvent bénéficier de cette température plus basse au milieu de l'été dans le Colorado", a déclaré Sturchio.

Dans l'ensemble, la conception actuelle conduit à 9 % de production d'herbe en moins, principalement attribuée à l'espace directement sous le panneau solaire. Les gains économiques de la production d'électricité compensent largement la production agricole légèrement inférieure, selon Sturchio.

"Mais si nous espacons les panneaux solaires de 15 mètres, vous obtenez une augmentation de 6% de la productivité au cours d'une année humide", a-t-il affirmé.

A l'avenir, le projet SCAPES vise à développer l'agrivoltaïque dans les agro-écosystèmes dégradés.

L'équipe pense que sa compréhension des effets des systèmes agrivoltaïques à un seul axe sur les précipitations et la redistribution de la lumière et les impacts qui en résultent sur la productivité des cultures peut aider à restaurer les terres dégradées par le surpâturage, les pratiques agricoles et la rareté de l'eau.