Colloque

Application directe de l'énergie géothermique dans les serres : révolutionner l’agriculture durable avec des échangeurs de chaleur sol-air

Ali Hakkaki-Fard

Reyhaneh Nazmabadi

Membre a labase

Ali Hakkaki-Fard : Université Laval

Résumé de la communication

Les légumes cultivés en serre consomment beaucoup plus d’énergie que ceux cultivés en plein champ, ce qui pousse de nombreux producteurs à négliger les besoins en refroidissement, impactant les rendements. La gestion de l’humidité est un autre défi, notamment au Québec, où les serres utilisent la ventilation pour introduire de l’air extérieur à faible taux d’humidité afin de réduire l’humidité intérieure. Cependant, cette méthode accroît les besoins en chauffage, crée des zones froides et entraîne des pertes de CO₂, réduisant la productivité. L’énergie géothermique constitue une solution prometteuse pour offrir un contrôle climatique rentable dans les serres. Les échangeurs de chaleur sol-air (ECS) se démarquent parmi les technologies géothermiques grâce à leurs faibles coûts d’installation et d’exploitation. Les ECS sont composés de tuyaux installés sous la serre, qui captent l’énergie géothermique du sol pour réguler efficacement les conditions intérieures. Les ECS utilisent des ventilateurs pour faire circuler l’air de la serre ou de l’air extérieur à travers le système, où il est refroidi, chauffé ou déshumidifié selon les besoins. Ce processus stabilise la température et l’humidité tout en réduisant la consommation énergétique. Bien que les ECS soient déjà utilisés dans certaines applications au Canada, leur adoption dans les serres est encore rare. Leur potentiel pour le refroidissement, la déshumidification et une partie du chauffage reste sous-exploité.

Résumé du colloque

Le dérèglement climatique amène des défis majeurs pour l’agriculture de demain, en particulier au regard de la volonté du Québec, et plus globalement du Canada, d’atteindre une certaine autonomie alimentaire. Des moyens de production innovants doivent être développés pour y faire face.

Parmi l’ensemble des solutions envisagées, les enceintes de production végétale intérieure (EPVI), soit les serres (S), les fermes verticales (FV) ou encore les fermes containers (FC) sont en plein essor. Elles permettent une production locale, abritée de l’environnement extérieur, soutenant ainsi la sécurité alimentaire, tout en atteignant des rendements plus élevés par surface cultivée que la culture en champs. Ce rendement plus élevé n’est cependant possible qu’en maintenant des conditions spécifiques en termes de température, d’humidité, de concentration de dioxyde de carbone et d’éclairage. Il en résulte une consommation d’énergie accrue. Cette énergie peut provenir de combustibles fossiles (tels que le propane, le gaz naturel et plus rarement le mazout) émettant de grandes quantités de gaz à effet de serre et accélérant le dérèglement climatique. L’énergie peut aussi être issue de barrages hydroélectriques, beaucoup plus neutre en carbone. Toutefois, de fortes demandes, ponctuelles et simultanées (sur plusieurs sites par exemple), peuvent perturber le réseau électrique. D’autres solutions permettant d’atteindre une neutralité carbone existent, comme la biomasse. Cependant, l’approvisionnement énergétique, quelle qu’en soit la source, apporte son lot de contraintes, et, afin de minimiser ses effets, il est nécessaire de réduire la consommation des EPVI en adoptant des principes d’efficacité énergétique. Pour cela, il est nécessaire de développer de nouvelles approches de conception, de mettre au point de nouveaux concepts de systèmes, en plus d’optimiser leur contrôle et leur opération. Ces aspects expérimentaux et énergétiques doivent être corrélés avec l’objectif premier de l’EPVI : la production végétale.