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Un terrain peut faire plusieurs choses. Il peut faire pousser des arbres et des cultures. Il peut supporter une maison, une tour de bureaux ou une usine. Il peut s’agir d’un parking. Mais il ne peut pas faire toutes ces choses en même temps. Des choix doivent être faits. Il ne sert à rien d’ériger le plus haut immeuble d’habitation du monde s’il n’y a pas assez de nourriture pour les personnes qui y vivront. Il ne sert à rien de mettre des panneaux solaires partout s’ils ne laissent pas de place disponible pour les cultures ou les habitations.
Le multitâche est un mot qui s’est glissé dans notre vocabulaire ces derniers temps. Les ordinateurs peuvent avoir plusieurs onglets ouverts en même temps et être toujours capables de discuter en ligne. À mesure que le monde devient plus densément peuplé, la terre devra également être polyvalente. Voici quelques exemples de la façon dont cela peut fonctionner.
Le solaire rend la terre plus productive
Dans le Wisconsin, un million d’acres de terres agricoles sont utilisées pour cultiver du maïs qui est ensuite converti en éthanol. Dans un rapport publié la semaine dernière par Paul Mathewson et Nicholas Bosch de Clean Wisconsin, les chercheurs font des observations surprenantes. Voici l’introduction de leurs découvertes.
Le Wisconsin utilise déjà plus de 1 000 000 d’acres de terres agricoles pour la production d’énergie sous forme de maïs utilisé pour produire de l’éthanol. L’éthanol est une forme de production d’énergie beaucoup moins efficace que le solaire photovoltaïque (PV). En utilisant le retour sur investissement énergétique (EROI) comme métrique, le solaire PV est d’environ 8 EROI, tandis que l’éthanol dérivé du maïs est d’environ 1,2 EROI. En utilisant cette métrique, 88% de l’énergie générée par le solaire PV va à la société, tandis que 12% sont compensés par les besoins de production.
En revanche, 20 % de l’énergie générée par l’éthanol de maïs va à la société, tandis que 80 % sont compensés par les besoins de production. En supposant un EROI moyen, la production nette d’énergie par acre est 100 à 125 fois plus [emphasis added] pour le solaire PV que pour l’éthanol à base de maïs. Pour atteindre les objectifs sans carbone du Wisconsin, 240 000 à 285 000 acres seront nécessaires pour le PV solaire avec la technologie d’aujourd’hui. Cela représente 1,7 à 2,0 % des terres agricoles de l’État et moins de 1/3 des terres actuellement utilisées pour cultiver du maïs pour l’éthanol.
Clean Wisconsin dit que ces 1 million d’acres de terres agricoles du Wisconsin qui cultivent du maïs pour l’éthanol pourraient produire 100 fois plus d’énergie si elles étaient plantées avec des fermes solaires à la place. « Nous craignons de retirer trop de terres agricoles de la production pour installer des panneaux solaires », déclare Mathewson dans un communiqué de presse accompagnant la nouvelle étude. « Mais nous utilisons déjà beaucoup de terres pour récolter principalement de l’énergie sous forme de maïs transformé en éthanol. Cette analyse montre comment, avec l’énergie solaire, nous pouvons récolter plus d’énergie en utilisant beaucoup moins de terres. »
Montrez-nous l’argent !
La culture du maïs est proche d’une religion au cœur de l’Amérique. L’argent que les agriculteurs gagnent grâce à la production de maïs fait souvent la différence entre gagner sa vie et faire faillite. Alors pourquoi voudraient-ils changer un système qui paie les factures depuis des générations ? La stabilité du revenu est une des raisons. L’agriculture peut être difficile parce qu’un agriculteur ne sait jamais d’une année à l’autre combien d’argent une ferme va gagner.
Une enquête nationale de 2021 de l’Université Purdue a affirmé que la moitié des offres reçues par les agriculteurs pour louer leurs terres pour la production solaire étaient de 750 $ l’acre ou plus, a déclaré Amy Barrilleaux de Clean Wisconsin. Examinateur du Wisconsin. « Le maïs fluctue d’une année à l’autre et les bénéfices des agriculteurs sont compliqués par les paiements gouvernementaux, mais nous pensons que les bénéfices nets du maïs sont généralement inférieurs à 600 $ par acre, ce qui place une bonne année de maïs dans la partie inférieure des baux solaires. »
« Pour construire un avenir plus sain pour nos enfants dans les communautés rurales et urbaines, nous avons un besoin urgent de plus de projets solaires dans le Wisconsin », déclare Chelsea Chandler, directrice du programme climat, énergie et air de Clean Wisconsin. « Cette étude démontre que nous pourrions utiliser une fraction des terres actuellement utilisées pour cultiver du maïs pour l’éthanol et construire à la place des fermes solaires qui créent une énergie propre et abondante.
Le résultat de tout cela est que la culture du maïs pour fabriquer de l’éthanol peut être bonne pour les revenus agricoles – principalement à cause des subventions gouvernementales – mais c’est une mauvaise affaire pour le pays parce que c’est tellement gaspilleur et inefficace. Dans le monde à venir, l’efficacité aura une priorité beaucoup plus élevée pour la société humaine. Dans les transports, le véhicule typique propulsé par un moteur à combustion interne ne convertit qu’environ un quart de l’énergie d’un gallon d’essence ou de diesel en progrès vers l’avant. Dans un véhicule électrique typique, au moins 80 % de l’énergie stockée dans une batterie est convertie en mouvement. Tout comme les véhicules électriques font plus avec moins, il en va de même pour notre industrie agricole.
Lumière rouge, lumière bleue
Crédit image : André Daccache/UC Davis
Nous considérons la lumière du soleil comme une seule chose, mais c’est une combinaison de plusieurs longueurs d’onde, y compris celles que l’œil humain ne peut pas voir. Des chercheurs de l’Université de Californie à Davis mènent des expériences avec de la lumière aux deux extrémités du spectre visible. Leurs recherches montrent que la lumière bleue est la meilleure pour les panneaux solaires, tandis que la lumière rouge est la meilleure pour la croissance des cultures. « Pourquoi est-ce que [agriculture] doit être un jeu à somme nulle si nous pouvons optimiser le terrain pour les deux ? » demande Majdi Abou Najm, professeur agrégé à UC Davis, qui est co-auteur d’un rapport récent.
Les photons ont des propriétés différentes, explique-t-il. Les bleus ont une énergie plus élevée que leurs homologues rouges, ce qui donne une lumière avec une longueur d’onde plus courte et une fréquence plus élevée. Bien que cela donne à la lumière bleue la secousse nécessaire pour générer de l’énergie, la pulsation supplémentaire entraîne également des températures plus élevées. « Du point de vue des plantes, les photons rouges sont les plus efficaces », déclare Abou Najm. « Ils ne rendent pas la plante chaude. »
Grâce à la modélisation informatique, les chercheurs ont découvert que l’application d’ondes lumineuses rouges aux plantes augmentait la photosynthèse et l’assimilation du carbone tout en réduisant la transpiration. En d’autres termes, « les cultures peuvent obtenir la même quantité de CO2 en utilisant moins d’eau », dit-il. L’un des principaux objectifs de l’étude, explique Abou Najim, est « d’inciter l’industrie à créer une nouvelle génération de panneaux solaires ».
Il y a cependant un inconvénient. Les cultures qui poussent sous les panneaux solaires sont partiellement ombragées, ce qui peut réduire les rendements – ce que l’agriculteur ne veut pas entendre. L’été dernier, les chercheurs ont planté des tomates de transformation – une culture courante de la vallée de Sacramento – sur de petites parcelles de taille égale. L’un était recouvert d’un filtre rouge, un autre d’un bleu, tandis que le troisième était laissé à découvert comme témoin.
Après environ quatre mois, dont une canicule record début septembre, les deux parcelles filtrées ont chacune produit environ un tiers de moins que celle découverte. Pourtant, une fois triées pour la qualité – mûres, non mûres ou «mauvaises» – la parcelle témoin représentait deux fois plus de tomates pourries. « Ainsi, les filtres ont aidé à réduire le stress thermique » et « réduire le gaspillage de plus de moitié ». Ajoutez la valeur de l’électricité produite et le gain net compenserait largement la diminution de la récolte. En co-localisant les cultures et la production solaire, « 100 % devient un nombre très faible lorsque vous pouvez obtenir des rendements de 120 ou 140 % », explique Najm. Fermier moderne.
Il considère l’approche couverte comme un moyen pour les agriculteurs de renforcer la résilience climatique. Le filtrage du soleil aide le sol à retenir l’humidité et à protéger les travailleurs agricoles des rayons nocifs, tandis qu’une transpiration plus faible signifie que moins d’eau est nécessaire pour les cultures. En produisant leur propre électricité, les agriculteurs pourraient compenser la hausse des coûts de l’énergie et inciter l’industrie à adopter également les équipements et les véhicules électriques, ajoute-t-il.
« D’ici 2050, nous aurons [an additional] deux milliards de personnes sur cette planète, et nous aurons besoin de 60 % de nourriture en plus, 40 % d’eau en plus et 50 % d’énergie en plus » que ce qui est produit actuellement, déclare Abou Najm. La recherche doit se produire à un niveau transformateur afin de répondre à ces besoins croissants. En maximisant le spectre solaire, « nous optimisons une ressource indéfiniment durable. Si une technologie entre en jeu qui peut développer ces panneaux, alors le ciel est la limite de notre optimisation. »
Les plats à emporter
Il existe un mythe populaire dans la communauté agricole selon lequel l’énergie solaire et l’agriculture ne font pas bon ménage. C’est peut-être une attitude courante, mais cela ne signifie pas qu’elle est exacte. Les gens croyaient autrefois que l’amiante était une substance miracle et que les avions ne pourraient jamais voler à travers les océans sans s’arrêter pour faire le plein. Comme Mark Twain l’a fait observer un jour, « Ce que vous ne savez pas ne vous blessera pas autant que ce que vous savez qui n’est pas vrai. »
Alors que l’humanité lutte pour contrôler le réchauffement climatique tout en fournissant de la nourriture à tous les habitants de la Terre, une convergence entre le solaire et l’agriculture devra avoir lieu. Ces deux études de recherche montrent comment cela pourrait se produire.
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