Le solaire en tant que source denergie dans les systemes agroalimentaires
Le solaire en tant que source d’énergie dans les systèmes agroalimentaires
| ►Retour au portail WE4F |
Introduction
L’énergie solaire est l’énergie que la terre reçoit du soleil, principalement sous forme de lumière visible et d’autres rayonnements électromagnétiques. L’énergie solaire fait partie des sources d’énergie renouvelable immédiatement disponibles, mais sa disponibilité et ses caractéristiques varient fortement d’une région à l’autre.
Le potentiel d’énergie solaire est plus élevé dans les régions proches de l’équateur et, donc, dans de nombreux pays du Sud. Dans les régions hors réseau en particulier, l’utilisation de l’énergie solaire dans l’agriculture peut considérablement améliorer les moyens de subsistance en ouvrant l’accès à l’irrigation, au refroidissement, au séchage et à d’autres dispositifs de transformation agroalimentaire. Malgré tout le potentiel que représente l’énergie solaire dans ces régions pour améliorer les conditions de vie, de nombreux obstacles empêchent encore les utilisateurs finaux d’adopter cette énergie propre, notamment le manque d’informations et l’accès aux financements. Pour surmonter ces obstacles, plusieurs approches d’intégration de l’accès à l’énergie solaire ont été élaborées. En savoir plus…
Technologies
En fonction du potentiel des ressources solaires et de leur qualité, l’énergie solaire ouvre la porte à différents usages, ce qui a donné naissance à une grande diversité de technologies solaires. Celles-ci peuvent être passives ou actives, en fonction de la manière dont le rayonnement solaire est capté, converti et distribué. Les technologies solaires actives comprennent les systèmes photovoltaïques solaires et thermiques solaires qui convertissent le rayonnement solaire en énergie utile. Les techniques solaires passives consistent à concevoir les bâtiments, les matériaux et les espaces de manière à optimiser l’utilisation de l’énergie solaire, par exemple, en orientant un bâtiment vers le soleil ou en sélectionnant des matériaux présentant de bonnes propriétés d’isolation ou de conductivité thermique. En savoir plus…
L’énergie photovoltaïque solaire peut être utilisée pour alimenter les pompes des systèmes d’irrigation (voir la section suivante), améliorer les rendements agricoles et économiser les coûts associés à d’autres carburants comme le diesel. Elle peut également alimenter des réfrigérateurs (voir ci-dessous), pallier le problème des coupures de courant qui interrompent la chaîne du froid, améliorer l’accès à des équipements de refroidissement dans les régions hors réseau et limiter les pertes post-récolte. En savoir plus…
L’énergie thermique solaire est utilisée dans les processus de transformation agroalimentaire comme le séchage. Contrairement au séchage au soleil, le séchage solaire évite que la récolte ne soit contaminée par les impuretés du sol et accroît l’efficacité énergétique, qui peut également être renforcée en utilisant l’énergie photovoltaïque pour alimenter des systèmes d’aération artificiels.
Technologies à énergie solaire pour l’irrigation
Parmi les énergies renouvelables, l’énergie solaire est l’option la plus attractive pour l’irrigation. Avec la baisse substantielle du prix des modules solaires ces dernières années, les systèmes d’irrigation à énergie solaire (SPIS) sont devenus beaucoup plus intéressants d’un point de vue économique.
Solar-Powered Water Pump
There are different approaches of integrating renewables in pumping systems. The solar powered water pump, running on photovoltaic energy, shows especially good results in equatorial regions, where insulation is highest all year long. It uses solar energy to pump up water from the source to an elevated storage tank. Once water is needed for irrigation, it is released gravitationally at a certain pressure dependent on the height difference from the tank to the irrigated area, which can be regulated by pipe diameter and length, and the type of emitters employed. As solar panels become cheaper, this technology is increasingly accessible to most smallholder farmers in the Global South, allowing expansion of agricultural production to originally off-grid areas, and enhancing stepwise rural electrification through mini-grid projects. Read more…
Micro-Solar Utilities for Small-Scale Irrigation
However, despite the abundance of solar resources in countries of the Global South, a lack of information and of financing options hinders especially smallholder farmers from adopting solar-powered irrigation systems. In Senegal, farmers currently use the labour-intensive method of flood irrigation with wells and buckets, or cost- and energy-intensive diesel-powered motor pumps. Nevertheless, the country has immense solar resources that can be used to provide clean energy for irrigation practices. Earth Institute’s solution allows a small group of farmers to use a central solar energy unit to power multiple AC pumps for irrigation. This approach takes advantage of the benefits of solar without the high costs associated with DC-powered pumps and battery storage. Being accessed by farmers with prepaid electricity cards, this micro solar utility allows customers to cover their appliance loans in small payments, overcoming the major obstacle that hinders farmers from the adoption of the technology, which is Financial Instruments and Financing for Sustainable Agrifood Systems. The three shared systems that were implemented until 2016 served 21 farms, which have experienced 29 percent average increase in agricultural production, and resulted in 24 tons of CO2 equivalent. The project is now seeking partnerships for scaling up, adoption and local maintenance contracts. Read more…
Technologies à énergie solaire pour le refroidissement
Dans les climats chauds, le refroidissement est un élément essentiel des chaînes de valeur agricoles. Les régions concernées ont rarement accès à un réseau électrique fiable (fondamental pour la chaîne du froid), ce qui signifie que les produits ne peuvent pas atteindre les marchés locaux et mondiaux dans des conditions acceptables. L’utilisation de l’énergie solaire pour alimenter des technologies de refroidissement est donc une solution particulièrement intéressante pour augmenter les revenus des agriculteurs tout en réduisant les pertes post-récolte.
The Solar Ice maker
The solar ice maker uses solar energy to feed a refrigeration system where water can be frozen and used in refrigeration devices. This technology can find different kinds of uses: it can be used for milk chilling, cooling down vegetables during harvest, and much more. Examples of different value chains where solar ice making devices have been employed are listed further below under Case Studies. Read more ...
The Water Chiller
Another cooling example that involves ice making is the Water Chiller. Using a renewable energy source like solar energy it can freeze water and create cold air that is blown to a storage room for commodities like vegetables.
Technologies à énergie solaire pour le séchage
Le séchage permet d’empêcher la détérioration des produits périssables tels que les fruits, les légumes, les tubercules ou même la viande et le poisson, grâce à l’énergie thermique du soleil. Dans les pays qui ne disposent pas de technologies industrielles de conservation, des solutions simples comme le séchage solaire sont très prometteuses.
Le séchage solaire consiste à accumuler l’énergie du soleil à l’intérieur d’un dispositif de collecte de la chaleur, afin de créer un flux d’air chaud par convection naturelle ou forcée. Il utilise donc l’énergie thermique du soleil. Lorsqu’il passe sur les aliments, l’air chaud et sec élimine l’humidité, qui se dissipe dans l’atmosphère par une cheminée installée à l’autre extrémité. En fonction des caractéristiques du produit final, le séchage solaire peut être plus ou moins sophistiqué. Les séchoirs solaires traditionnels utilisent la convection naturelle de l’air chaud, tandis que les approches innovantes sont équipées d’un ventilateur à énergie photovoltaïque qui déplace l’air artificiellement à l’intérieur du séchoir pour accroître son efficacité. Contrairement au séchage conventionnel au soleil, le séchage solaire a généralement lieu dans un endroit clos afin de protéger les produits contre les impuretés extérieures. La complexité des différents types de séchoirs solaires varie : le séchage direct, le séchage indirect, le séchage mixte et le séchage hybride sont les principales solutions disponibles en fonction des besoins. En savoir plus…
Solar Box Dryer
The solar box dryer consists of a box with a glass cover on top, inclined at an angle to allow maximum solar radiation to enter. The inner walls of the box are covered with an aluminium sheet with black coating to absorb the radiation entering through the transparent top. The products to be dried are spread on three trays made of stainless-steel wire mesh inside the box. At the lower part of the construction, a rectangular opening at the front wall allows the entrance of air, which through convection enters the box, dries the products, and leaves with the extracted moisture through a chimney made of galvanized iron sheets at the top. It has a small capacity and the drying rates are relatively slow, leading to discoloration of the products, which makes this simple technology suitable for domestic but not commercial use. Read more…
Solar Cabinet Dryer
A little bit more complex than the solar box dryer is the relatively more expensive solar cabinet dryer. It consists of two parts: a collector to heat the incoming ambient air using solar radiation and a drying chamber in which food to be dried is spread on a number of trays on different layers. Using glass wool for insulation and aluminium and galvanized iron for heat conduction, the dryer allows indirect heating, which is recommended for drying herbal products, usually sensitive to direct sunlight. In contrast to the solar box, the cabinet dryer is recommended for community use and small-scale income generating industries. Read more…
Solar Tunnel Dryer
While the above-mentioned technologies use air circulation uniquely from natural convection, the solar tunnel dryer includes a small blower running on photovoltaic energy to force air circulation through the solar collector and the drying chambers. Arranged in the form of a tunnel, dryer boxes and solar collectors capture solar energy and heat the product on the trays, while the air forced through the tunnel removes the moisture even under unfavourable conditions. These dryers are recommended for large scale drying for commercial uses. Read more…
Solar-Biomass Hybrid Cabinet Dryer
The hybrid biomass-solar version includes a biomass stove installed adjacent to the collector system of the basic solar cabinet dryer. Using a supplementary fuel as biomass can enhance the drying capacity of the simple solar cabinet dryer, allowing higher drying temperatures, recommendable for drying fish and meat products. Read more…
Acteurs et innovations
Différents innovateurs ont développé et adapté les technologies présentées ci-dessus aux besoins locaux. La résolution des principaux obstacles qui empêchaient l’adoption de dispositifs à énergie solaire a incité les acteurs à trouver des solutions innovantes facilitant l’accès à toutes sortes d’utilisateurs finaux. Cette section présente des innovations pour l’irrigation, le refroidissement, le séchage et d’autres technologies de transformation agroalimentaire et comprend un chapitre consacré à des solutions innovantes pour l’adoption de technologies à énergie solaire.
Innovations à énergie solaire pour l’irrigation
Plusieurs innovateurs ont démontré tout le potentiel de l’énergie solaire pour les techniques de pompage et d’irrigation. Les approches créatives vont des systèmes d’irrigation hydroponiques solaires aux modèles de paiement à la carte à bas coût et facilitent l’accès dans les régions ne disposant pas d’une alimentation électrique fiable. L’utilisation de l’énergie solaire est particulièrement plébiscitée par les petits exploitants des pays du Sud où le rayonnement solaire est une ressource abondante et gratuite.
Solar Powered Pumps for Improved Irrigation
iDE and its partners have developed a new product category of solar powered pump for irrigation. The so-called Sunflower pump includes a highly efficient piston pump powered by an 80-watt PV panel, featuring a 40 % reduction in weight and volume while retaining its efficiency. Meant to help smallholder farmers increase their production and reduce the involved costs for labour and the use of other fuels, the technology development is however only one component of bringing the solar pump to scale. IDE has identified five key factors needed to bring a clean irrigation solution to scale, including the use of an appropriate technology, a viable business plan, an accompanying finance model, an established supply chain and marketing and educational resources. Read more…
A Hydroponic Green Farming Initiative
The Jordanian innovator ECO Consult first won the Powering Agriculture Award in 2013 for the development of an integrated hydroponic irrigation model combined with photovoltaic farming. This model not only allows the saving of energy costs but also of water resources, which are scarce in Jordan. Since 2013, the interest among farmers and households in Jordan has grown significantly with this technology promising an increase of agricultural produce and new sources of income and employment opportunities. Read more…
Low-Cost Pay-Per-Use Irrigation Using Solar Trolley Systems
In India, where water availability for irrigation depends on monsoon patterns, it is necessary to pump ground water in order to keep growing and producing, and thus generating income. Given a lack of electricity access, the most reliable energy source for pumping is diesel fuel, which has many drawbacks (environmental pollution, ever-increasing costs, among others). With the purpose of avoiding these obstacles to farmer’s economic prosperity, Claro Energy has come up with a pay-per-use irrigation service that uses a portable solar pump. Using a pre-paid card system, farmers can remotely activate affordable, convenient and on-demand pumping service with no upfront capital costs that can irrigate larger amounts of farmland during the dry season. Furthermore, the funds saved can be invested in more efficient technologies, increasing farmers’ productivity and income while decreasing GHG emissions. Read more…
Affordable, High-Performance Solar Irrigation for Smallholder Farmers
Another pay-as-you-go (PAYG) model has been adopted by the Kenyan innovator KickStart: as solar-powered irrigation technologies still remain expensive in Kenya, adopting a PAYG model allows flexible financing options, which not only make this technology affordable for poor smallholder farmers, but also increases the awareness of clean energy by mainstreaming accessibility. This turns out in a higher demand for sustainable energy, and thereby encourages financing institutions to invest in this kind of technologies, enabling the transition from rain-fed subsistence farming to year-round commercial agriculture. Transforming food and income security of smallholder farmers and broader rural communities, the PAYG model helps people lift themselves out of poverty and allows expand smallholders’ role in water management. Read more…
PV-Integrated Drip Irrigation and Fertigation Systems
As water resources are scarce in the MENA region, the inefficient use of irrigation water and fertilizers for crop production have large impacts on soil health. In order to ensure a sustainable use of water and soil, the Italian NGO Institute for University Cooperation (ICU) has supported the promotion of a solar-powered drip fertigation system in Jordan and Lebanon. This has allowed farmers to cultivate larger areas as more water is available for irrigation, and to safeguard soils from salinization, since fertilizer application becomes more efficient, which also saves the farmers money and thereby increases their income. The result has encouraged local partners onsite to invest in this promising innovation. Read more…
Scaling the Distribution of Tailored Agro-Solar Irrigation Kits to Smallholder Farmers
Only 6 percent of African arable land is under irrigation, while climate makes the majority of the continent unsuitable for rainfed cultivation. This leads to low crop yields and a generalized disconnection from the agriculture value chain. However, the few farmers who irrigate rely on expensive diesel pumps or carry the water by hand. This has led the innovator SunCulture to recognize the potential of solar-powered irrigation, and to develop the AgroSolar Irrigation Kit (ASIK), for cheaper and easier access to solar-powered irrigation. SunCulture has started training technicians, agronomists and hopes to expand the distribution partnerships across the entire continent. Read more…
Renewable Microgrids for Off-Grid Fish Hatcheries and Surrounding Communities
In Bangladesh, off-grid fish hatcheries rely extensively on diesel and kerosene to provide electricity for water pumping and lighting. Both energy sources are costly, pollute the environment and threaten the food chain and human health. The International Development Enterprises iDE have developed a business model attractive for investors to promote a clean energy solution: the implementation of solar and hybrid solar/wind micro-grids. This innovation does not only increase and enhance the productivity of the hatcheries but also provides domestic energy access, increasing the hours of lighting and allowing the use of fans and refrigerators. Read more…
Sunflower Pump: Asset-Financed Solar Irrigation Pumps for Smallholder Farmers
The PAEGC innovator Futurepump developed the SunFlower Pump, which is an easy-to-maintain solar irrigation pump, built around a simple piston pump arrangement. In collaboration with Kenya’s Equity Bank, which has made the product available to customers through consumer financing, Futurepump has established a loan system making the Sunflower Pump become cheaper and easier to access by Kenyan smallholder farmers, allowing an increase of nearly 50 % of agricultural production by irrigating their fields. Read more…
Micro-Solar Utilities for Small-Scale Irrigation
As irrigation practices in Senegal are often labour- or cost-intensive, the Earth Institute at Columbia University, partnering with the MDG Center West and Central Africa (WCA) has developed a central solar energy unit to power multiple alternate current (AC) pumps for irrigation. The proposed solution takes advantage of the benefits of solar without the high costs associated with direct current (DC) powered pumps and battery storage. Using prepaid electricity cards, small farmers can easily afford this PAYG irrigation service, resulting in higher revenues from lower costs and higher production rates. Read more…
Innovations à énergie solaire pour le refroidissement
Sur la base des mêmes principes que ceux énoncés ci-dessus pour la machine à glace solaire, des approches créatives ont été mises au point pour le refroidissement solaire. Elles permettent de préserver les aliments dans les régions sans accès fiable à une électricité abordable et, donc, de réduire les pertes post-récolte et d’améliorer la sécurité alimentaire. Elles favorisent également la hausse des revenus et l’indépendance, et participent à l’atténuation du changement climatique.
ColdHubs
ColdHubs are large walk-in storage rooms for fresh vegetables which include a refrigeration system that runs on solar power. Developed by ILK Dresden and the Smallholder Foundation, this innovation can save huge amounts of perishable food (storage capacity of up to 2 tons) and works off-grid, being especially suitable for rural areas, where large amounts of food need to be stored before joining the market. Read more…
Innovations à énergie solaire pour le séchage
Différents acteurs et innovateurs ont adapté les technologies de séchage ci-dessus aux besoins spécifiques de différentes chaînes de valeur. L’utilisation de l’énergie photovoltaïque solaire améliore l’efficacité énergétique et permet aux populations les plus pauvres des zones rurales d’accéder à l’électricité. Elle réduit en outre les coûts de conservation des aliments, ce qui permet de limiter les pertes post-récolte et d’améliorer les revenus au moyen de processus à valeur ajoutée.
