Une équipe de recherche sur l’énergie basée en Belgique et dirigée par la KU Leuven, l’Université de Louvain, a mis au point un projet pilote agrivoltaïque à Bierbeek, en Flandre. Ils ont spécifiquement conçu le système pour les cultures fruitières.
L’installation pilote est le premier résultat d’un projet de transfert de technologie financé par le gouvernement flamand et cofinancé par 20 entreprises non spécifiées. Elle est conçue pour démontrer la faisabilité de l’agrivoltaïsme en Belgique. Le projet comprend l’installation prévue de deux autres installations agrivoltaïques avec suivi solaire bifacial et structures fixes sur pilotis d’ici mars 2021.
« L’installation est testée dans un verger de poiriers », précise le chercheur Brecht Willockx à pv magazine. Les poiriers sont considérés comme des arbres idéaux pour l’agrivoltaïque, car ils ont besoin d’être protégés de la grêle par l’utilisation de filets paragrêle. « C’est positif pour la pollution du paysage et l’acceptation sociale, car il existe déjà une construction pour la protection qui est remplacée par un système photovoltaïque actif », indique M. Willockx, notant que les poiriers sont des cultures permanentes sans rotation annuelle.
Protection contre la grêle
« Pour protéger de manière optimale les poires contre les dégâts de la grêle, nous avons placé nos modules PV au sommet des arbres dans des dômes bien pensés, explique M. Willockx. Cela a un effet secondaire intéressant : à certains moments de la journée, l’ombre “tombe” entre les rangées d’arbres, tout en les protégeant de la grêle ».
Les modules solaires, qui ont été spécialement conçus par l’équipe de recherche, ont été placés à une hauteur de 4,6 mètres, en se basant sur la hauteur des machines agricoles qui sont couramment utilisées pour les poiriers. Les modules sélectionnés sont dotés de feuilles transparentes et de cellules de silicium conventionnelles de 156 x 156 mm, espacées de manière égale, avec un rendement de 21%.
Le choix des cellules de silicium a été basé sur des considérations économiques et une fiabilité prouvée, ont déclaré les chercheurs. Les modules sélectionnés proviennent de la série Lumina du fabricant slovène Bisol, au prix de 1€/Wp. « Cependant, il faut mentionner que pour des systèmes beaucoup plus grands et l’utilisation dans des applications agriPV, le prix diminuerait considérablement », déclare M. Willockx.
L’équipe de recherche a également créé un nouvel outil de simulation agrivoltaïque pour calculer la production d’énergie et l’interception de la lumière des arbres.
« Avec cet outil, nous avons pu modéliser la configuration des cellules des modules semi-transparents », signale M. Willockx. « Les rangées de cellules en parallèle des rangées d’arbres, donne une distribution homogène de la lumière et offre la meilleure solution pour un système fixe ».
Chacun des modules comporte 36 cellules divisées en quatre rangées de neuf cellules, ce qui donne un niveau de transparence de 40% et une puissance totale de 185 Wc.
« Il y a toujours un compromis entre le niveau de transparence et la puissance PV », rappelle M. Willockx, notant qu’un niveau de transparence plus élevé se traduira par une densité de puissance PV plus faible, et vice versa. « Toutefois, il y a également une limite à la transparence financière : la puissance PV nécessaire et les rendements énergétiques doivent être calculés en fonction des coûts structurels fixes pour être financièrement intéressants… Ceci, combiné aux niveaux de transparence nécessaires à la croissance des cultures, explique la complexité de la conception des installations agriPV ».
Le système comporte trois rangées de modules, pour une puissance totale de 13,3 kWc. Selon les chercheurs, cette installation est suffisamment grande pour prendre en compte les effets de frontière lumineuse à des fins de recherche.
« Nos collègues de l’ingénierie en biosciences de la KU Leuven, sous la direction du professeur Van de Poel, surveillent le microclimat, y compris la température et l’humidité de l’air, la température des feuilles, et étudient plus avant l’effet sur le rendement et la qualité des poires », précise M. Willockx.
Les chercheurs prévoient de publier leurs résultats dans un avenir proche.
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Agriculteur. Très intéressé pour une plantation de 10ha de Kiwi