L'agriculture verticale - une contribution à l'approvisionnement en protéines de la population mondiale croissante
Pour s'assurer que les protéines alimentaires ne deviendront pas rares à l'avenir malgré des conditions météorologiques extrêmes et un stress environnemental croissant, six instituts Fraunhofer se concentrent sur les systèmes de culture en intérieur dans le cadre du projet phare "FutureProteins" (sources de protéines alternatives). Comment réussir à faire pousser de l'herbe de blé, de la luzerne et des pommes de terre à l'intérieur, sans terre, en utilisant uniquement l'éclairage artificiel ? Ces méthodes sont-elles non seulement écologiquement durables, mais aussi économiquement viables ? Le Fraunhofer IWU se concentre sur cet aspect, car le prix est crucial pour l'acceptation des innovations de produits dans le secteur alimentaire. Dans les régions où la pauvreté est importante, des prix élevés pourraient rendre ces produits inaccessibles.
Agriculture verticale : Utiliser les espaces intérieurs pour la production agricole
Le système automatisé de sélection végétale OrbiPlant®, mis au point par le Fraunhofer IME, montre comment les produits agricoles peuvent être cultivés sans terre dans des systèmes contrôlés et fermés. Un système intégré de tapis roulant en forme de vague permet d'étendre verticalement la zone de culture. Ce système OrbiPlant® très flexible optimise l'espace limité disponible dans les environnements urbains pour cultiver diverses plantes indépendamment du temps, de l'heure de la journée ou de la saison.
Le Fraunhofer IWU apporte son expertise en matière d'efficacité énergétique
L'agriculture verticale ne restera pas un marché de niche. Les projections estiment que le marché pourrait atteindre jusqu'à 24 milliards de dollars d'ici 2030 - une raison suffisante pour s'interroger sur la viabilité économique de cette technologie. L'un des principaux facteurs de coût de l'agriculture verticale est le contrôle climatique et l'éclairage nécessaires. Si l'éclairage artificiel permet une productivité élevée et une indépendance vis-à-vis des conditions météorologiques, il génère également des coûts et des émissions de CO2, même lorsque la technologie LED entre en jeu. L'emplacement spécifique, ainsi que la conception et le dimensionnement du système d'alimentation en énergie, sont donc des facteurs critiques pour la rentabilité de l'ensemble de l'installation.
Dans le cadre du projet "FutureProteins", le Fraunhofer IWU apporte sa vaste expertise en matière de production à haut rendement énergétique et d'intégration des sources d'énergie renouvelables.
Les simulations énergétiques garantissent une efficacité maximale sur différents sites
Compte tenu des conditions spécifiques des sites de Berlin, d'Islande, du Burkina Faso et d'Inde, l'équipe de recherche du Fraunhofer IWU a d'abord élaboré des scénarios énergétiques pour ces sites. La petite ville de Dalvík, en Islande, connaît toute l'année un climat froid et des hivers longs et sombres. Kongoussi, au Burkina Faso, a été choisie pour représenter les régions rurales, chaudes et sèches. La mégalopole indienne de Chennai, par exemple, a connu de graves pénuries d'eau en 2019. Berlin représente les zones climatiques tempérées. Chaque lieu nécessite un concept (scénario) adapté pour les technologies d'approvisionnement en énergie, telles que l'énergie solaire et éolienne locale, et le stockage de l'énergie, tel que l'hydrogène. À Berlin, par exemple, une combinaison d'énergie solaire et de stockage par batterie pourrait être efficace, tandis qu'en Islande, l'énergie géothermique pourrait être une option viable en raison des conditions climatiques.
Après avoir créé les scénarios, l'équipe du Fraunhofer IWU, avec l'aide des chercheurs du Fraunhofer IGB, a traité les données pour les préparer aux étapes suivantes. Les données comprenaient, par exemple, les besoins en énergie des principaux composants et la quantité de biomasse produite. L'équipe a ensuite construit des modèles de simulation de plusieurs stratégies d'approvisionnement en énergie. Ces modèles ont permis une analyse détaillée des différents scénarios et l'identification de la meilleure approche pour chaque région. Les chercheurs ont ensuite calculé le dimensionnement des composants individuels, en tenant compte de facteurs tels que la demande d'énergie, la disponibilité des sources d'énergie renouvelables et les conditions climatiques locales. Enfin, ils ont optimisé l'ensemble du système en termes de coûts et d'émissions de gaz à effet de serre afin de parvenir à des solutions écologiquement et économiquement durables pour l'approvisionnement en énergie des systèmes d'agriculture verticale.
Recommandations spécifiques au site - Centrale électrique H2 à Chemnitz
Dans l'agriculture verticale, les coûts de l'éclairage et de la climatisation représentent plus des deux tiers des dépenses totales d'exploitation pour la culture de l'herbe de blé. Il est donc essentiel de réduire autant que possible les coûts énergétiques, en particulier dans des endroits comme Berlin, où les prix de l'énergie sont très élevés en comparaison internationale. Les systèmes photovoltaïques (PV) autoproduits combinés au stockage de l'énergie peuvent réduire la quantité d'électricité qu'il est nécessaire d'acheter. En Allemagne, le coût de la production d'électricité pour un système photovoltaïque installé sur le toit d'un bâtiment et une unité de stockage par batterie varie entre 0,10 et 0,20 € par kWh, en fonction de l'emplacement et de la taille du système de stockage de l'énergie. Dans des pays comme le Burkina Faso, d'autres systèmes de stockage d'énergie, tels que l'hydrogène, peuvent présenter un grand intérêt. Le réseau électrique y est instable et fréquemment touché par des pannes. Dans ces zones rurales, les opérateurs devraient s'efforcer d'obtenir une plus grande indépendance énergétique. Une technologie prometteuse pour le stockage de l'énergie excédentaire est l'électrolyse de l'eau utilisant des énergies renouvelables. Lorsque l'on a besoin d'électricité, l'hydrogène produit peut alors être converti (à nouveau) en énergie électrique à l'aide d'un système de piles à combustible.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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