Les serres équipées de panneaux solaires transparents collectent l'énergie en absorbant uniquement ces ondes lumineuses
"Les plantes n'utilisent que quelques longueurs d'ondelumière pour la photosynthèse, et l'idée est de créer des serres qui produisent de l'énergie à partir de cette lumière inutilisée, tout en laissant passer la majeure partie de la lumière photosynthétique », explique Brendan O'Connor, auteur de l'étude et professeur adjoint de génie mécanique et en génie aérospatial à l’État de Caroline du Nord. « Nous pouvons le faire en utilisant des cellules solaires organiques car elles nous permettent d'ajuster le spectre de lumière absorbée par la cellule solaire - afin que nous puissions nous concentrer sur l'utilisation de longueurs d'onde de lumière qui ne sont pas utilisées par les plantes. Cependant, jusqu’à présent, il n’était pas clair quelle quantité d’énergie une serre pourrait récolter si elle utilisait ces cellules solaires organiques translucides et sélectives en longueur d’onde.
Les chercheurs ont utilisé un modèle informatiquepour évaluer la quantité d'énergie qu'une serre peut produire si des cellules solaires organiques translucides sont installées sur son toit, et si cette énergie sera suffisante pour compenser la quantité d'énergie dont la serre a besoin pour fonctionner efficacement. Le modèle a été développé pour estimer la consommation d’énergie des serres de tomates situées en Arizona, en Caroline du Nord et au Wisconsin.
« La majeure partie de la consommation d'énergie dans les serresprovient du chauffage et du refroidissement, notre modèle s'est donc concentré sur le calcul de la charge énergétique nécessaire pour maintenir la plage de température optimale pour la croissance des tomates », explique O'Connor.
En Arizona, les serres peuvent devenir énergétiquementneutre, sans nécessiter une source d'énergie extérieure et en même temps ne bloquant que 10% de la bande de lumière photosynthétique. Cependant, si les fabricants veulent bloquer plus de lumière photosynthétique, ils peuvent générer deux fois plus d'énergie que la serre n'a besoin. En Caroline du Nord, une serre peut devenir énergétiquement neutre, bloquant 20% de la lumière photosynthétique. Dans le Wisconsin, les serres ne pouvaient pas devenir énergétiquement neutres à l'aide de cellules solaires translucides - trop d'énergie est nécessaire pour garder la serre chaude en hiver. Cependant, les cellules solaires peuvent satisfaire jusqu'à 46% des besoins en serre.