La photosynthèse, mécanisme chimique par lequel les plante absorbent du carbone grâce à l’énergie de la lumière solaire, n’a besoin que d’une partie du spectre solaire. Les modules solaires de Voltiris, société basée à l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) , laissent passer la partie du spectre utile aux plantes,  le reste du spectre étant utilisé classiquement pour produire de l’énergie. Ci dessous un article largement inspiré du texte de Célia Caron de l’EPFL

La croissance de tomates, concombres, poivrons ou autres légumes friands de lumière et de chaleur passe par un savant équilibre entre rendement, économie et écologie. Or les serres indispensables pour ces cultures  sont très consommatrices d’énergie, encore très largement d’origine fossile. « Actuellement, les coûts annuels de chauffage d’une serre standard de 5 hectares se montent à plus d’1,5 million de francs  suisses.  Une serre émet la même quantité de CO2 que près de 2000 personnes », souligne Nicolas Weber, CEO de Voltiris.   La jeune pousse de l’EPFL propose une technologie qui pourrait contribuer à atteindre l’objectif de l’Union des maraîchers suisses : ne plus utiliser d’énergie fossile d’ici 2040 .

Les plantes n’utilisent qu’une partie des longueurs d’ondes de la lumière solaire. Les panneaux de Voltiris emploient le reste pour produire de l’énergie en les focalisant sur des cellules photovoltaïques. Cette structure optimisée par un système de suivi du soleil, permet d’obtenir un rendement similaire aux panneaux solaires traditionnels. Les premiers légumes produits sous ce dispositif sont sortis de terre cet été dans deux installations situées en Valais et dans les Grisons. Grâce à deux innovations, la start-up réussit le tour de force d’obtenir un rendement journalier similaire à des panneaux solaires traditionnels avec seulement 50% des rayons (vert et proche infrarouge), le reste étant utilisé par les cultures.

Les deux installations pilotes de Conthey et des Grisons ont fourni la première récolte.© 2022 Voltiris

Essentielle à la photosynthèse, mais aussi au phototropisme (croissance en direction de la lumière) et au photopériodisme (réponse d’un organisme aux changements saisonniers de la durée du jour), la lumière du soleil est essentielle au développement des végétaux. Les panneaux de Voltiris laissent passer ces longueurs d’onde utiles aux végétaux. Le reste  du spectre (vert et proche infrarouge) est réfléchi et focalisé sur un module photovoltaïque. L’électricité est produite sans impact sur le rendement agricole, puisque 100% de la lumière nécessaire aux cultures est transmise.

Les miroirs dichroïques – qui présentent une coloration différente selon les conditions d’observation- fixés sous la charpente s’apparentent aux traitements anti-reflet sur les verres de lunette. Mais un des éléments qui rend le système unique et aussi performant est son système optique optimisé et breveté qui concentre de manière efficace la lumière filtrée du soleil. Le second brevet porte sur un dispositif de suivi du soleil  qui permet d’allonger le temps de production de l’énergie de 40%.

Grâce à ces deux innovations, la société réussit le tour de force d’obtenir un rendement journalier similaire à des panneaux solaires traditionnels avec seulement 50% des rayons (vert et proche infrarouge), le reste étant utilisé par les cultures. «À terme, nous prévoyons de traiter le verre réfléchissant différemment en fonction des spécificités de certaines cultures afin d’optimiser le rendement », précise le CEO. L’installation, légère, se loge dans l’espace vide situé entre la toiture de la serre et le haut des plantes.

Entre 60 et 100% des besoins en énergie couverts

 »   Les tests sur les installations pilotes sont encourageant puisque ces panneaux moirés montrent qu’il serait possible de réduire les émissions de CO2 d’une serre d’environ 50%, tout en couvrant entre 60 et 100% des besoins en énergie selon le système de chauffage déjà en place. «Les émissions ne sont pas réduites d’autant car notre système va commencer par remplacer l’électricité qui est en général plus générée de manière plus « propre » que le gaz», précise Jonas Roch, CTO. Un avantage écologique et économique, une fois que le coût des installations est amorti, « ce qui devrait être le cas après quatre à sept ans », note Nicolas Weber.

Cette innovation s’inscrit dans un contexte favorable puisque la Confédération a mis en place des incitations à la baisse de l’utilisation des énergies fossiles pour le chauffage des serres, avec notamment une subvention pour de nouvelles installations plus vertes. La jeune entreprise prépare de nouvelles installations aux Pays-Bas et à Genève avant une commercialisation en deuxième partie de l’année prochaine.

Voltiris