« La technologie des modules photovoltaïques semi-transparents (STPV) apparaît comme une solution potentielle pour atténuer les effets néfastes d'un ombrage dense dans les systèmes de culture, tout en maintenant une densité de modules élevée », ont déclaré les chercheurs. « À notre connaissance, il s'agit de la première expérience de recherche reproduite évaluant différents types de transparence des modules dans un champ maraîcher irrigué. »

L'expérience a été menée sur deux saisons de culture, 2020 et 2021. Le site d'étude était situé à Fort Collins, dans le Colorado (États-Unis), sur un terrain dédié 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 rouges.

« Trois rangées étaient aménagées sur l’ensemble du site : au nord, au centre et au sud », a expliqué le groupe. « Laitue, poivrons et tomates étaient plantés en deux sous-rangées décalées, dans des planches de 0,9 m recouvertes d’un paillis plastique noir, sur les rangées nord et sud. Les courges étaient cultivées exclusivement sur la rangée centrale, les deux années, avec un espacement de 1,2 m entre les plants. »

Concernant les modules photovoltaïques, les scientifiques ont utilisé trois modules de chaque type. Ils ont été installés selon une position fixe, inclinée à 35 degrés vers le sud, leur bord inférieur se situant à 1 220 mm du sol et leur face arrière à 2 360 mm de hauteur. Les modules ST-CdTe avaient une puissance nominale de 57 W, les BF-Si de 360 ​​W et les O-Si de 325 W.

« Chacune des 12 sous-parcelles cultivées, comprenant 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 indiqué les chercheurs. « Du fait de la configuration à un seul poteau, l'ombre portée par les modules variait au cours de la journée. Ainsi, les cultures recevaient un ensoleillement direct tôt le matin et en fin de journée, et un ombrage maximal aux heures les plus chaudes, juste sous les modules. »

D'après les résultats, les courges d'été cultivées sous les trois types de modules ont affiché des rendements significativement inférieurs à ceux de la parcelle témoin, indépendamment du degré de transparence du module. Alors que dans la parcelle témoin, en plein soleil, les courges ont produit 5,1 kg par plant, les rendements étaient 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.

Les autres légumes ont présenté des rendements moyens égaux ou supérieurs à ceux du témoin sous le traitement ST-CdTe transparent à 40 %, sans toutefois que les différences soient statistiquement significatives. Les piments jalapeños ont donné 155 g par plant en plein soleil, 161 g sous BF-Si, 155 g sous O-Si et 162 g sous ST-CdTe, tandis que les poivrons ont donné 295 g par plant en plein soleil, 294 g sous BF-Si, 278 g sous O-Si et 346 g sous ST-CdTe.

« L’optimisation des systèmes photovoltaïques agricoles avec des modules semi-transparents pourrait accroître la production agricole tout en conservant la protection supplémentaire offerte par une canopée électrifiée, caractéristique des systèmes photovoltaïques traditionnels », ont conclu les chercheurs. « Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre les compromis économiques liés à l’augmentation de la transparence des modules par rapport à la production de légumes, tout en tenant compte de l’augmentation du rendement énergétique due à la bifacialité des modules. »

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