Les serres font équipe avec les plantes dans le domaine de la conversion d’énergie
Répondre à la demande mondiale croissante de nourriture et d’énergie, tout en atténuant le changement climatique, représente l’un des plus grands défis de notre époque. L’agriculture et les bâtiments font partie des plus grands consommateurs d’énergie et, par conséquent, des plus grands producteurs d’émissions. Bien que l’agriculture sous serre puisse augmenter considérablement la production alimentaire par hectare par rapport à l’agriculture en plein champ, elle est plus gourmande en énergie. Mais grâce à leurs grandes surfaces baignées par la lumière du soleil, les serres se trouvent également dans une position unique pour tirer parti de la lumière du soleil afin de produire une électricité plus propre, ce qui présente des avantages considérables pour l’agriculture et l’environnement. Dans le cadre du projet PanePowerSW, financé par l’UE, des chercheurs commercialisent leur verre solaire transparent, PanePower Solar Window, un produit qui peut être utilisé dans tous les domaines, des serres aux fenêtres des bâtiments commerciaux.
Stimuler la production d’énergie de différentes manières
Les cellules solaires convertissent la lumière du soleil en électricité en absorbant des photons provenant de larges régions du spectre électromagnétique. Les photons excitent les matériaux photovoltaïques (PV) en délogeant certains électrons, ce qui induit la circulation d’un courant électrique. Le marché du PV s’intéresse aux concentrateurs solaires luminescents (LSC) depuis les années 1970, en vue d’améliorer l’efficacité de la production d’électricité. Les LSC absorbent les photons qui ne permettent pas d’alimenter les matériaux PV existants et les réémettent à des longueurs d’onde qui le permettent. PanePowerSW a tiré profit des LSC à décalage spectral pour accroître non seulement le rendement des cellules solaires, mais aussi la quantité de rayonnement induisant la photosynthèse chez les plantes. Utiliser des matériaux transparents qui laissent passer les photons est plutôt contre-intuitif, sachant que l’absorption des photons est nécessaire pour produire de l’électricité. Selon Nick Kanopoulos, PDG de Brite et coordinateur du projet PanePowerSW, «la grande réussite de PanePowerSW réside dans ses nouveaux nanomatériaux LSC à décalage spectral dans l’ultraviolet (UV). Nous détournons les photons UV qui ne sont utiles ni aux panneaux PV, ni à la croissance des plantes, et les retransmettons dans les plages rouge et bleue du spectre visible, qui présentent un intérêt dans les deux cas. Cela permet à la lumière visible de traverser les panneaux, tout en augmentant la production d’électricité et la photosynthèse, ce qui rend cette technologie idéale pour être utilisée dans les serres.»
Des rendements plus élevés, des coûts plus faibles et moins d’émissions
PanePowerSW a optimisé la formulation des nanomatériaux LSC et conçu son verre solaire transparent afin qu’il réponde aux critères d’adoption universels du marché. Le produit a été validé en étant déployé dans une serre pilote. Les essais sur le terrain ont montré une réduction des coûts d’exploitation énergétiques allant jusqu’à 80 % et résultant de la vente d’électricité au réseau, un chiffre qui devrait être encore plus élevé dans les pays disposant d’un ensoleillement plus important. «La culture du raisin dans notre serre pilote a donné lieu à une empreinte CO2 négative par kilogramme de raisin produit: une première mondiale pour l’agriculture, avec un potentiel illimité en termes de mise à l’échelle», ajoute Nick Kanopoulos. Une ligne de production de pointe entièrement automatisée et dédiée à l’impression de nanomatériaux à base d’encre permettra à Brite de proposer son verre solaire à un coût nettement inférieur à ce qui était possible auparavant. Nick Kanopoulos ajoute: «La technologie de fabrication peut être facilement installée avec les outils des lignes de fabrication existantes, ce qui rend notre proposition extrêmement évolutive. Quant aux matériaux utilisés pour la fabrication de notre verre solaire, ils sont tous respectueux de l’environnement et entièrement recyclables. En bref, PanePowerSW peut assurer un approvisionnement alimentaire durable pour la planète, avec un impact environnemental positif.» PanePowerSW pourrait bientôt donner un coup de fouet au marché mondial de l’agriculture sous serre, contribuant ainsi à un approvisionnement régulier nous permettant de remplir nos assiettes avec des aliments produits de manière durable.
Mots‑clés
PanePowerSW, PV, solaire, électricité, verre, serre, agriculture, LSC, nanomatériaux, impression à jet d’encre, concentrateur solaire luminescent, concentrateurs solaires luminescents, photovoltaïque
