Plus de mauvaises nouvelles pour les combustibles fossiles : le solaire sur les toits rencontre l'agrivoltaïque

Un nouveau bâtiment futuriste à Denver, dans le Colorado, accueillera un panneau solaire sur le toit qui soutient l'agriculture urbaine dans le domaine émergent de l'agrivoltaïque sur les toits.

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Les panneaux solaires sur les toits se disputaient l'espace avec la tendance des toits verts, et pendant un moment, il semblait qu'aucun toit n'était assez grand pour eux deux. Eh bien, c'était alors. Le domaine émergent de l'agrivoltaïque est sur le point de passer des champs aux toits, et le résultat pourrait être une prolifération de micro-fermes solaires sur les toits à travers le pays.

L'idée derrière un toit vert est assez simple. Au lieu de finir un toit plat avec une membrane synthétique, vous pouvez faire pousser une couche de plantes. La végétation refroidit les bâtiments par temps chaud, et elle peut également avoir un effet d'entraînement sur l'environnement urbain en piégeant le CO2 et en empêchant le ruissellement des tempêtes. Les partisans soulignent également que la couche vivante aide à prolonger la durée de vie de la membrane sous-jacente.

Les toits verts sont généralement plantés de sedum et d'autres espèces non indigènes nécessitant peu d'entretien. Plus récemment, les toits verts ont également favorisé les espèces indigènes et la biodiversité. Dans le Minnesota, par exemple, des chercheurs ont découvert que plusieurs espèces originaires des prairies rocheuses de l'État conviennent parfaitement aux toits verts.

"Les plantes qui poussent dans les prairies des falaises rocheuses sont adaptées à des conditions de croissance très similaires à celles que l'on trouve sur de nombreux toits verts, y compris un milieu de culture mince et une forte exposition au vent, au soleil et à la sécheresse", notent-ils.

Les chercheurs avertissent que les espèces indigènes dans leur environnement naturel peuvent envoyer des racines profondément dans le sol à la recherche d'eau. Cependant, l'équipe prend également note des preuves anecdotiques que les plantes s'adaptent à l'environnement du toit et poussent leurs racines horizontalement.

L'idée de combiner des panneaux solaires avec des toits verts a commencé à susciter l'intérêt, et une étude sur les toits solaires plus verts en Australie datant de 2021 a confirmé quelque chose que les chercheurs solaires au sol ont déjà noté : la végétation sous un panneau solaire crée un refroidissement effet qui augmente l'efficacité de la conversion solaire, car les panneaux solaires fonctionnent plus efficacement à des températures plus fraîches.

L'étude visait principalement à évaluer les services écosystémiques urbains fournis par les toits verts. Les chercheurs ont étudié deux toits identiques avec des panneaux solaires sur le toit, l'un avec un toit vert et l'autre sans. L'étude a produit des données comparatives sur la capacité des toits verts à refroidir les bâtiments, ainsi que sur les améliorations de la biodiversité urbaine et la rétention des eaux pluviales, entre autres résultats.

Les choses sont devenues particulièrement intéressantes avec l'ajout de panneaux solaires au mélange. Du côté des plantes, l'étude a révélé que certaines plantes poussaient bien mieux à l'ombre des panneaux solaires que dans d'autres environnements. Cela est cohérent avec les découvertes dans le domaine agrivoltaïque, qui démontrent que certaines cultures fonctionnent mieux dans le microclimat rafraîchissant et protecteur créé par les panneaux solaires.

Du côté solaire, les chercheurs ont calculé que les panneaux solaires de la combinaison solaire sur toit et toit vert surpassaient les panneaux solaires uniquement par une marge significative de 13,1 % dans l'ensemble.

Le World Green Infrastructure Network a examiné l'étude et a dévoilé la relation symbiotique entre les toits verts économes en énergie et l'énergie propre des panneaux solaires sur les toits.

"Les températures de surface ont été considérablement réduites sur le toit vert - dans certains cas jusqu'à 20°C pendant l'été, suggérant une réduction potentielle des effets d'îlot de chaleur urbain", ont-ils noté. "L'isolation était un autre avantage du système intégré, empêchant le transfert de chaleur à l'intérieur du bâtiment et retenant la chaleur pendant les périodes plus fraîches."

« Dans l'ensemble, le système solaire photovoltaïque intégré à toit vert a surpassé le système solaire photovoltaïque conventionnel, confirmant que l'infrastructure verte est l'une des solutions les plus simples et les plus efficaces qui, grâce à ses multiples avantages, peut aider à rendre nos villes plus résistantes au changement climatique », ont-ils conclu. .

Pendant ce temps, l'activité consistant à cultiver des aliments sur les toits à grande échelle a également commencé à s'implanter. La société de myrtilles du New Jersey Full Blues, par exemple, a appliqué son processus de culture exclusif à un vaste toit à New York.

Un autre exemple est la société primée Brooklyn Grange, qui a établi une immense ferme sur le toit du centre de congrès Jacob Javits à Manhattan, comprenant un verger et une forêt alimentaire ainsi que des cultures maraîchères.

L'idée d'ajouter l'énergie solaire au mélange de fermes sur les toits a commencé à prendre forme en 2015, lorsque la société de culture hydroponique Gotham Greens a construit un système de deux acres de serres sur les toits d'une savonnerie à Chicago. L'entreprise a continué à développer son modèle d'agriculture sur les toits depuis lors.

Toute cette activité a jeté les bases de l'introduction de la technologie agrivoltaïque dans l'agriculture sur les toits.

Pour ceux d'entre vous qui découvrent le sujet, l'agrivoltaïque fait référence aux panneaux solaires conçus pour s'adapter à l'agriculture à grande échelle. Les projets initiaux concernaient généralement les habitats des pollinisateurs et les pâturages. Maintenant, le domaine s'est diversifié dans les cultures vivrières pour les humains ainsi que dans la restauration des écosystèmes.

L'entreprise solaire du Colorado, Sandbox Solar, s'est forgé un nom en tant qu'innovateur en agrivoltaïque, en partie grâce au financement de la recherche du ministère américain de l'Agriculture.

Un projet particulièrement intéressant concerne une rangée de serres à la ferme du Colorado Spring Hill Greens. Sandbox a repéré une opportunité de placer des panneaux solaires bifaciaux sur des bandes de terre entre les serres, qui étaient autrement inutilisables. Les panneaux bifaciaux sont montés verticalement pour capter la lumière ultraviolette réfléchie par les serres.

Des serres aux panneaux solaires bifaciaux, il n'y a qu'un pas vers la tendance agrivoltaïque sur les toits.

L'année dernière, une équipe de chercheurs en Chine et au Japon a modélisé la capacité de l'agrivoltaïque sur les toits à résoudre le lien alimentation-énergie-eau. Ils ont estimé que la ville de Shenzhen, en Chine, avait suffisamment de toits pour cultiver suffisamment de laitue pour approvisionner la ville pendant un an. La demande en ressources en eau pour irriguer un tel système serait cependant substantielle. Les chercheurs ont également évalué que le système de panneaux solaires sur le toit ne fournirait que 0,2 % de l'électricité de la ville.

L'Université de l'Arizona pourrait avoir des données concrètes à fournir dans les années à venir. L'école travaille sur un projet solaire et agricole sur le toit depuis 2017. L'installation solaire sur le toit a été achevée en 2020 et ils sont arrivés au stade de la plantation en août 2021. Des capteurs et d'autres instruments de collecte de données ont également été installés en 2021.

Jusqu'à présent, l'accent est mis sur la culture de plantes vivaces et annuelles indigènes du désert, notamment l'asclépiade et l'acacia blanc. "Les graines ont été fournies par Strategic Habitat Enhancements, une organisation locale appartenant à des femmes qui s'est assurée que toutes les graines étaient récoltées de manière durable dans le désert de Sonora", note l'école.

Bousselot travaille également sur un projet solaire sur le toit avec agriculture urbaine, situé dans le nouveau bâtiment Hydro de la Colorado State University à Denver, alors restez à l'écoute pour en savoir plus.

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Photo : Le nouveau Hydro Building de Denver servira de site de recherche pour l'agriculture solaire et urbaine sur les toits (avec l'aimable autorisation de l'Université d'État du Colorado).

Tina est spécialisée dans la durabilité militaire et d'entreprise, les technologies de pointe, les matériaux émergents, les biocarburants et les problèmes d'eau et d'eaux usées. Les opinions exprimées sont les siennes. Suivez-la sur Twitter @TinaMCasey et Spoutible.

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