Par PV Magazine BayWa r.e. et GroenLeven ont conçu des panneaux solaires monocristallins spéciaux pour cinq projets pilotes agrovoltaïque qu’ils déploient aux Pays-Bas. Ils testent des panneaux résistant aux intempéries de 260 W avec différents niveaux de transparence.
Photo : GroenLeven
BayWa r.e. et sa filiale néerlandaise, GroenLeven, construisent cinq projets pilotes agrovoltaïque de production d’électricité aux Pays-Bas, où ils testent cinq types de cultures différentes : myrtilles, groseilles, framboises, fraises et mûres aux Pays-Bas.
Le plus grand des projets, une centrale solaire de 2,67 MW déployée sur une surface de 3,2 hectares consacrée à la culture des framboises, est situé dans la municipalité néerlandaise de Zevenaar, près de la ville d’Arnhem à la frontière germano-néerlandaise.
Les deux entreprises ne s’appuient pas sur des modules photovoltaïques standard pour le projet, car ces produits sont considérés comme inadaptés dans un projet agrovoltaïque efficace. « Nous avons utilisé des panneaux solaires monocristallins spéciaux qui ont été produits selon notre besoins », a déclaré Willem De Vries à pv magazine, chef de projet pour AgriPV à GroenLeven.
Selon lui, les exigences particulières sont liées à la transparence, car les plantes situées sous les panneaux doivent recevoir suffisamment de lumière, tout en étant abritées par une protection contre les rayons directs du soleil, la pluie, la grêle et le gel. De Vries a déclaré que la lumière du soleil frappant les framboises ne devait pas être trop forte.
« Jusqu’à présent, nous avons construit deux projets pilotes différents, avec deux sortes de panneaux avec des niveaux de transparence distincts », a-t-il expliqué. « Avec une transparence accrue des panneaux, le rendement des cultures augmente de manière significative. »
GroenLeven a utilisé des panneaux de verre de 260 W qui pèsent plus que leurs homologues « normaux », à raison d’environ 35 kg par élément. « Nous avons utilisé des couches de verre relativement épaisses, pour que les panneaux résistent mieux aux intempéries », a ajouté M. De Vries, sans divulguer davantage de détails techniques.
Un refroidissement passif est appliqué aux cultures de deux manières différentes. Tout d’abord, les panneaux absorbent une partie des radiations solaires. Ensuite, les modules sont installés de telle sorte que l’air puisse passer entre eux. Le flux d’air naturel fait en sorte que l’atmosphère sous les plantes est plus fraîche que les conditions ambiantes, et beaucoup plus fraîche que les protections standard.
Dissipation de la chaleur
Les framboises sont cultivées sur des systèmes de support en bois, en béton et en métal. GroenLeven et BayWa r.e. ont décidé de remplacer ces structures par de nouvelles conceptions et des panneaux spéciaux. « Le système de montage des panneaux a également été conçu spécifiquement pour ce projet et c’est la première fois qu’il est utilisé », a ajouté M. De Vries.
La société GroenLeven indique que les structures de support des panneaux ont été conçues pour que la chaleur soit rapidement évacuée de manière passive. « Nous avons appris que le pourcentage exact de lumière est très important, mais nous avons aussi découvert que le climat sous les panneaux solaires est structurellement meilleur que sous le revêtement plastique conventionnel ». « Nous pouvons le voir maintenant dans notre suivi. Les jours de grande chaleur, la température sous les panneaux est inférieure de 5 degrés à celle qui règne sous les protections en plastique, et même de 2 degrés par rapport aux conditions ambiantes. »
Cette dissipation de chaleur est bénéfique pour les plantes. La nuit, la température sous les panneaux est plus élevée, car ils retiennent mieux la chaleur que les protections en plastique. Cet effet est considéré comme bénéfique pour les plantes. « L’humidité est également plus stable sous les panneaux par rapport aux revêtements standard », a déclaré M. De Vries.
Les nouvelles structures de support sont également intéressantes pour les agriculteurs, car elles semblent être moins vulnérables aux vents violents, d’où un besoin de main-d’œuvre moindre, voire nul, par rapport aux systèmes de culture traditionnels à base de protections en plastique. « Notre installation ne casse pas à cause du vent, elle ne s’envole pas et ne se détache pas de la structure », a déclaré M. De Vries. « Les revêtements en plastique subissent tous ces problèmes. En cas de vent fort, le plastique glisse, se rompt ou s’envole tout simplement. Notre installation épargne à l’agriculteur des nuits d’inquiétude. »
Les deux entreprises conçoivent actuellement les structures en partenariat avec des « fournisseurs de confiance » non désignés.
Considérations de coût
Bien que les deux sociétés n’aient pas encore fourni de détails sur les coûts du projet et le tarif nivelé de l’énergie, M. De Vries a déclaré que les agriculteurs en tireraient un avantage financier. Ils peuvent économiser sur les structures de support, qui sont déjà intégrées dans le système de panneaux solaires.
« À ce stade, les coûts des installations agrovoltaïque sont bien sûr nettement plus élevés que ceux des infrastructures au sol », a déclaré M. De Vries. « Mais ceux-ci vont diminuer en raison de l’expérience, des optimisations et d’une chaîne d’approvisionnement qui s’habitue à nos demandes spéciales. »
Les deux entreprises s’attendent à ce que le prix de la sous-structure et des panneaux baisse une fois que les fournisseurs auront reçu suffisamment de commandes. « Et nos coûts internes s’amélioreront encore grâce à l’expérience », a déclaré Stephan Schindele à pv magazine, directeur d’AgriPV à BayWa r.e.
Qualité des cultures
Selon les développeurs, les projets pilotes agrovoltaïque améliorent le rendement des cultures, mais aussi leur qualité. Les agriculteurs peuvent être prêts à accepter des rendements inférieurs si la qualité et le prix sont plus élevés, ou si la qualité globale de la production augmente à des coûts moindres.
Les framboises sont capables de supporter l’ombre. « Cette année, nous avons également lancé des projets pilotes avec plusieurs autres baies et nous croyons fermement que toutes les cultures auront leurs propres exigences et réagiront différemment aux circonstances créées par l agrovoltaïque », a déclaré M. Schindele. « Il est donc important d’acquérir de l’expérience avec de nombreuses cultures différentes ».
Un nouvel état d’esprit
Selon Schindele et De Vries, le développement de projets dans ce segment nécessite des concepteurs compétents. « On a besoin d’ingénieurs en rayonnement solaire pour ce genre de projets », a déclaré M. De Vries.
Schindele a noté que « la lumière est un facteur clé pour la production d’électricité PV », mais a ajouté qu’elle est également « cruciale pour l’agriculture ». Un partage 50/50 de la lumière est possible, mais pas pour tous les types de cultures et de climats. « Jusqu’à présent, très peu de recherches ont été effectuées à cet égard », a déclaré M. De Vries.
Les deux entreprises affirment être dans une position unique sur le marché, car elles peuvent s’appuyer sur une expertise à la fois dans le développement de projets photovoltaïques et dans l’agro-industrie. Mais il y a encore beaucoup de chemin à parcourir pour cette technologie, en particulier pour les panneaux, ont-ils dit.
« Si nous pouvons utiliser une plus grande partie du spectre UV et infrarouge pour le système PV, par exemple, cela augmentera l’efficacité globale », a déclaré M. De Vries, ajoutant qu’il souhaite perfectionner les structures de support en réduisant la quantité d’acier employée pour améliorer la capacité de transmission de la lumière.
Traduit par Julien Rouwens