Modélisation et Optimisation dynamique de système agrivoltaïque ...

Démarche :Le travail de thèse s’inscrit dans un contexte climatique de type méditerranéen où la productivité descultures est classiquement altérée par les effets négatifs des très faibles humidités relatives de l’air etdes pics de températures voire des excès de rayonnement. On examinera si ces effets peuvent êtreévités ou atténués par un ombrage temporaire sans pénaliser la photosynthèse ni la croissance descultures à l’échelle de la journée. L’orientation mobile des panneaux permettra d’explorer plusieursscénarios d’ombrage temporaire.La démarche combine expérimentations, analyses et modélisation selon trois axes qui pourront êtreabordés en parallèle :Le premier axe de travail s’attachera à la modélisation du bilan radiatif sous le dispositifphotovoltaïque. Il s’agira de prédire le rayonnement intercepté par la culture en fonction de ladisposition de celle-ci et de la position et de l’orientation (modulable) des panneaux solaires. Unepremière modélisation sera réalisée au pas de temps horaire en négligeant toute adaptationmorphologique et physiologique éventuelle de la culture. Cette analyse permettra de définir unecourbe d’asservissement théorique optimale de l’orientation des modules photovoltaïques (voire dela disposition de la culture) définie par une interception maximale du rayonnement par la culture. Lamodélisation pourra intégrer par la suite les résultats observés en termes d’adaptation de la culture.Le second axe du travail consistera à caractériser plus complètement le microclimat sous lespanneaux solaires. Au-delà du rayonnement intercepté par les parties photosynthétiques, ons’intéressera aux autres paramètres qui sont déterminants pour la croissance de la plante etl’utilisation de l’eau : température des organes en croissance ou transpirant et vitesse du vent. Cesparamètres seront comparés à ceux mesurés sur des cultures témoins.Le troisième axe de travail concernera l’analyse de l’adaptation éventuelle des plantes et de leurproductivité en réponse aux modifications microclimatiques apportées par le dispositifphotovoltaïque mobile et constituera le cœur de l’étude. Un premier volet concernera la réponseorgano-morphogénétique des plantes aux conditions d’ombrage modulées dans le temps. Lesprocessus physiologiques primaires seront étudiés tels que le développement et la croissance desorganes (incluant une estimation du développement racinaire), la transpiration et la photosynthèseen lien avec l’allocation de l’azote. La problématique essentielle consistera à savoir si lesmodifications de croissance et d’utilisation de l’eau pour la transpiration qui pourront être observéessous les panneaux mobiles sont le simple résultat des modifications microclimatiques ou si lesplantes s’adaptent à ces conditions. En particulier, on évaluera si l’efficience de conversion durayonnement intercepté pour l’élaboration de la biomasse peut être améliorée avec l’ombrage sousles panneaux mobiles, ou encore si la modification de l’amplitude thermique jour-nuit affecte ladynamique de croissance dans les jeunes stades. Un second volet reposera sur la mise en équationdes réponses observées aux paramètres microclimatiques et leur intégration dans des modèles decultures en vue d’optimiser l’asservissement des panneaux mobiles suivant ces réponses.Le travail portera sur 1 ou plusieurs espèces étudiées par les unités impliquées dans le projet (vigne,laitue, haricot…). Un travail de modélisation préalable permettra de définir plusieurs stratégiesd’asservissement de l’orientation des panneaux photovoltaïques. Le dispositif expérimental seraadapté à ces premiers résultats afin de tester plusieurs stratégies d’asservissement.