De nouveaux panneaux solaires aident les agriculteurs à exploiter le spectre lumineux complet pour améliorer les rendements des cultures

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Alors que le monde est aux prises avec la crise climatique et la transition des combustibles fossiles vers les énergies renouvelables, les cultures et les énergies propres partagent de plus en plus les mêmes terres, et l'agrivoltaïque - la culture de cultures à l'ombre des panneaux solaires - se développe.

Aujourd'hui, les scientifiques étudient comment exploiter le spectre lumineux du soleil de manière à améliorer l'efficacité des systèmes agrivoltaïques dans les zones de terres agricoles arides.

Dans une nouvelle étude, des scientifiques de l'Université de Californie à Davis (UC Davis) ont découvert que la partie bleue du spectre lumineux est plus efficace pour la production d'énergie solaire, tandis que la partie rouge du spectre est meilleure pour la croissance des plantes, selon un communiqué de presse de l'UC Davis.

L'étude, "Tous les spectres de lumière n'ont pas été créés égaux : pouvons-nous récolter la lumière pour une cogénération optimale de nourriture et d'énergie ?" a été publié dans la revue Earth's Future.

"Cet article ouvre la porte à toutes sortes d'avancées technologiques", a déclaré le professeur agrégé au Département des ressources terrestres, atmosphériques et aquatiques de l'UC Davis Majdi Abou Najm, qui a aidé à rédiger l'étude, dans le communiqué de presse. "Les panneaux solaires d'aujourd'hui captent toute la lumière et essaient d'en tirer le meilleur parti. Mais que se passerait-il si une nouvelle génération de photovoltaïque pouvait prendre la lumière bleue pour une énergie propre et transmettre la lumière rouge sur les cultures, là où elle est la plus efficace pour la photosynthèse ?"

Un modèle informatique pour la photosynthèse et la transpiration qui représentait des spectres lumineux variés a été développé par les scientifiques pour l'étude. La réponse de plantes comme le basilic, la fraise et la laitue à différents spectres lumineux a été reproduite par le modèle en laboratoire. Les scientifiques ont découvert que le spectre rouge pouvait être perfectionné pour la croissance des aliments et que le spectre bleu pouvait être filtré pour générer de l'énergie solaire.

"Du point de vue des plantes, les photons rouges sont les plus efficaces", a déclaré Abou Najm, comme l'a rapporté Modern Farmer. "Ils ne rendent pas la plante chaude."

L'agrivoltaïque améliore l'efficacité de l'utilisation des terres en plaçant des panneaux solaires - une collection de plusieurs panneaux solaires - entre les rangées de cultures. Les panneaux ombragent les fruits sensibles à la chaleur, ainsi que les légumes à feuilles, tandis que la température sous les panneaux solaires est abaissée par la transpiration des plantes, ce qui améliore les performances des cellules solaires.

"Nous ne pouvons pas nourrir 2 milliards de personnes de plus en 30 ans en étant juste un peu plus économes en eau et en continuant comme nous le faisons", a déclaré Abou Najm dans le communiqué de presse. "Nous avons besoin de quelque chose de transformateur, pas d'incrémental. Si nous traitons le soleil comme une ressource, nous pouvons travailler avec de l'ombre et générer de l'électricité tout en produisant des cultures en dessous. Les kilowattheures deviennent une culture secondaire que vous pouvez récolter."

Alors que la quantité de terres utilisables sur Terre diminue en raison du changement climatique, plus nous en savons sur la façon dont les variations du spectre lumineux affectent les plantes, mieux les humains peuvent développer des systèmes agricoles qui équilibrent l'utilisation de l'eau, la gestion durable des terres et la production alimentaire.

« D'ici 2050, nous aurons [en plus] deux milliards de personnes sur cette planète, et nous aurons besoin de 60 % de nourriture en plus, de 40 % d'eau en plus et de 50 % d'énergie en plus », a déclaré Abou Najm, comme le rapporte Modern Farmer. "[N] ous optimisons une ressource durable à l'infini. Si une technologie permet de développer ces panneaux, alors le ciel est la limite de notre optimisation."

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