Des cellules solaires transparentes pour alimenter les serres sans freiner la croissance des plantes

Des cellules solaires transparentes pour alimenter les serres sans freiner la croissance des plantes


De plus en plus de légumes et, plus généralement, de végétaux, sont cultivés au sein de grandes serres à travers le monde. L’un des défis de cette stratégie de culture est l’alimentation des serres en électricité, afin d’atteindre la plus grande autonomie possible en énergie. Pour ce faire, des chercheurs ont équipé les vitres d’une serre abritant des laitues de cellules solaires semi-transparentes. Non seulement les cellules ont apporté l’énergie requise à l’équipement de la serre, mais elles n’ont eu aucun impact négatif sur la croissance des plantes. Une avancée qui pourrait permettre une autonomie énergétique écologique des serres à grande échelle.

Les serres équipées de cellules solaires semi-transparentes peuvent générer de l’électricité sans affecter la croissance et la santé des plantes à l’intérieur, selon une nouvelle étude, suggérant que nous pourrions construire des serres neutres en énergie sans nuire aux cultures.

Dans l’étude, les chercheurs ont testé des groupes de laitue frisée rouge sous différents types de verre et différentes longueurs d’onde de lumière, en gardant toutes les autres variables identiques — y compris la température, la concentration de CO2 et les approvisionnements en eau et en engrais.

Une source d’énergie n’impactant pas la croissance des plantes

La laitue cultivée sous cellules solaires n’a montré aucune différence majeure dans les mesures effectuées, y compris concernant les antioxydants, l’absorption de CO2, la taille et le poids. En prime, les panneaux solaires ont également aidé à réguler la température de la serre. « Nous avons été un peu surpris — il n’y a pas eu de réelle réduction de la croissance ou de la santé des plantes. Cela signifie que l’idée d’intégrer des cellules solaires transparentes dans les serres peut être concrétisée », déclare la biologiste végétale Heike Sederoff de la North Carolina State University.

Les panneaux solaires dans ce cas sont des cellules solaires organiques semi-transparentes (ou ST-OSC) plutôt que le type plus traditionnel à base de silicium utilisé dans les vastes fermes d’énergie solaire. On espère qu’un jour, la même technologie pourrait même être utilisée dans les fenêtres des bâtiments.

cellules solaires longueurs onde serre
Les cellules solaires ST-OSC peuvent être modulées afin de filtrer différentes longueurs d’onde (flèches colorées) en fonction des besoins des plantes. © Ravishankar et al., 2021

Une partie de la promesse des ST-OSC réside dans leur flexibilité. Elles peuvent être réglées pour absorber différentes longueurs d’onde selon les besoins. Alors qu’un groupe témoin de laitue a été exposé au spectre complet de la lumière blanche, trois autres groupes ont été cultivés sous différents filtres de lumière, simulant différents types d’absorption ST-OSC et avec le rapport de la lumière bleue à la lumière rouge ajusté dans chaque filtre.

« Non seulement nous n’avons trouvé aucune différence significative entre le groupe témoin et les groupes expérimentaux, mais nous n’avons pas non plus trouvé de différence significative entre les différents filtres », explique l’ingénieur en mécanique et aérospatiale Brendan O’Connor, de la North Carolina State University.

Vers une utilisation à grande échelle des cellules solaires

C’est prometteur pour l’application future des ST-OSC : si les serres présentent de nombreux avantages, elles peuvent nécessiter plus d’énergie que d’autres types d’agriculture, notamment pour réguler la température interne. Des cellules solaires transparentes et semi-transparentes pourraient aider dans cette situation.

Bien que les ST-OSC n’aient pas les mêmes taux de conversion de la lumière du Soleil en électricité que les cellules photovoltaïques conventionnelles, elles s’améliorent à cet égard progressivement, et pourraient éventuellement être déployées dans de nombreux cadres différents. La prochaine étape vers les serres à énergie solaire consiste à tester la technologie avec des plantes et des cultures autres que la laitue — les tomates sont apparemment les suivantes —, mais ces premiers résultats sont prometteurs en termes de santé et de croissance des plantes.

« Sur la base du nombre de personnes qui m’ont contacté au sujet des serres à énergie solaire lorsque nous avons publié des travaux antérieurs, il y a beaucoup d’intérêt de la part de nombreux producteurs. Je pense que cet intérêt ne fera que croître. Nous avons vu suffisamment de prototypes et de preuves de concept pour savoir que cette technologie est viable en principe, nous avons juste besoin de voir une entreprise franchir le pas et commencer à produire à grande échelle », conclut O’Connor.

Sources : Cell Reports Physical Science



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