Comment les LED sont conçues pour révolutionner l'agriculture en serre de haute technologie

Il ne sera pas surprenant de découvrir que les consommateurs du monde développé demandent de plus en plus de légumes de saison tout au long de l'année, même lorsque le climat local ne permet tout simplement pas ce type de croissance. Les tomates, les concombres et les légumes-feuilles sont particulièrement recherchés. C'est pourquoi la culture sous serre est devenue un facteur majeur dans l'approvisionnement alimentaire du monde développé.

Par conséquent, le nombre de serres commerciales et la superficie qu'elles occupent explosent. Aux Pays-Bas, par exemple, les serres occupent environ 0,25 pour cent de la superficie du pays tout entier. Et les Pays-Bas ne sont même pas le plus grand producteur de légumes de serre en Europe. Cette position est détenue par l'Espagne. Et le plus grand producteur de légumes de serre au monde est désormais la Chine.

Ce type d'élevage a un impact important sur l'environnement. Les serres commerciales doivent être éclairées et chauffées de manière à optimiser la croissance. Et jusqu'à 35% du coût des tomates de serre provient de ce chauffage et de cet éclairage.

Une question importante est donc de savoir comment minimiser l'énergie nécessaire pour faire pousser ces cultures. Une réponse évidente consiste à convertir les serres de l'éclairage à incandescence traditionnel, généralement des lampes au sodium à haute pression, en des LED plus économes en énergie.

Cela peut sembler une évidence économique, mais l'industrie a mis du temps à effectuer ce changement en raison du coût initial élevé des LED. La question à laquelle les agriculteurs se sont posés est de savoir s'ils récupéreront un jour le coût initial d'un tout nouveau système d'éclairage.

Aujourd'hui, ils obtiennent une réponse grâce au travail de Devesh Singh et de ses amis du Hannover Center for Optical Technologies de l'Université de Hanovre en Allemagne. Ces personnes ont comparé les coûts du cycle de vie des lampes au sodium haute pression traditionnelles à ceux des LED pour l'éclairage des serres.

Et ils disent que les avantages sont clairs. Ils calculent que le coût cumulé des lampes au sodium haute pression dépasse celui des LED après seulement sept ans et qu'après 16 ans, le coût cumulé des lampes au sodium haute pression est plus du double du coût équivalent des LED.

Il n'est pas difficile de voir d'où vient cette économie. Bien que les lampes au sodium haute pression soient individuellement moins chères que les LED, elles doivent être changées tous les ans contre 19 ans pour les LED. Et, bien sûr, les LED consomment considérablement moins d'électricité et gaspillent peu de chaleur.

Mais la partie la plus intéressante de l'analyse de Singh and co réside dans le potentiel des LED à changer la façon dont les légumes sont cultivés. Les lampes au sodium à haute pression émettent de la lumière sur toute la partie visible du spectre et jusque dans l'infrarouge où une grande partie de l'énergie est perdue sous forme de chaleur. En revanche, les LED peuvent être réglées pour émettre de la lumière dans des parties très spécifiques du spectre.

Les physiologistes des plantes savent depuis longtemps que la chlorophylle absorbe principalement dans les parties bleue, verte et rouge du spectre, mais absorbe un peu dans l'orange et le jaune. Il est donc logique de produire de la lumière uniquement dans ces parties du spectre. C'est facile avec les LED, bien sûr, mais impossible avec les lampes au sodium

Parallèlement, divers chercheurs ont montré que les schémas de floraison et de germination sont influencés par la lumière verte et que la fréquence de la lumière influence également la biomasse de certaines plantes ainsi que leur contenu nutritionnel.

Par exemple, des niveaux plus élevés de lumière rouge augmentent le rendement en tomates et la teneur en vitamine C de la moutarde, des épinards et des oignons verts. Le feu vert contribue également à la croissance et au développement des plantes, selon Singh and co.

On ne comprend pas bien comment la lumière de diverses fréquences influence la croissance des plantes, la biomasse et le contenu nutritionnel. C'est pourquoi les scientifiques du monde entier étudient actuellement ce phénomène dans le but de l'exploiter à l'avenir.

Pour le moment, la stratégie des serriculteurs semble claire : se convertir à l'éclairage LED le plus rapidement possible. L'investissement devrait s'amortir en quelques années et les avantages qui devraient être possibles pour influencer les rendements et la qualité de la production devraient commencer à se manifester dans les prochaines années.

C'est un sujet complexe avec de nombreuses subtilités. Les arguments en faveur de la consommation d'aliments cultivés localement ne manquent pas en raison des coûts de transport moins élevés. Les serres permettent une plus grande variété de fruits et légumes pour un climat donné. Les LED offrent aux agriculteurs une plus grande flexibilité à moindre coût et une empreinte environnementale réduite. Ce sont certainement des objectifs qui valent la peine d'être visés.

Réf : arxiv.org/abs/1406.3016 : LED pour un éclairage de serre économe en énergie

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