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L鈥檕bjectif g茅n茅ral de la pr茅sente activit茅 de recherche est d鈥櫭﹙aluer la faisabilit茅 茅conomique et la performance d鈥檜ne serre semi-ferm茅e sous les conditions nordiques de l鈥檈st du Canada par l鈥檜tilisation de la g茅othermie et d鈥櫭ヽhangeurs de chaleur. Ce concept innovateur permettrait de:

• Obtenir un contr么le optimal de la temp茅rature et de l鈥檋umidit茅 dans la serre tout au long de la saison de production;
• Accro卯tre la concentration en CO2 dans la serre durant la p茅riode de forte radiation solaire et par cons茅quent les rendements en fruits;
• R茅duire l鈥檜tilisation d鈥櫭﹏ergie fossile et accro卯tre l鈥檈fficacit茅 d鈥檜tilisation de l鈥櫭﹏ergie (EUE) de la culture;
• R茅duire l鈥檈mpreinte environnementale reli茅e 脿 la production en serre.

La production de culture en serre est un secteur important de l鈥檌ndustrie agricole canadienne atteignant une valeur 脿 la ferme de 2,3 milliards de dollars pour une surface en serre totale d鈥檈nviron 2000 hectares.  Cependant, cette industrie hautement intense en consommation d鈥櫭﹏ergie a consomm茅 plus de 40 PJ d鈥櫭﹏ergie fossile (260 milliards, 12% de l鈥櫭﹏ergie totale utilis茅e par l鈥檌ndustrie agricole, Statistique Canada 2005) et rel芒ch茅 environ 2 millions de tonnes de CO₂ et d鈥檃utres polluants de l鈥檃ir dans l鈥檃tmosph猫re. L鈥櫭﹏ergie est principalement utilis茅e pour contr么ler la temp茅rature, r茅duire l鈥檋umidit茅 de l鈥檃ir, augmenter l鈥檌ntensit茅 lumineuse et l鈥檃pport en CO₂. Depuis la hausse importante des co没ts de l鈥櫭﹏ergie au cours des derni猫res ann茅es, les d茅penses en 茅nergie sont devenues la composante majeure du co没t de production en serre (20%-40%), r茅duisant la profitabilit茅 et mena莽ant s茅rieusement la viabilit茅 de la serriculture.

Au cours des dix derni猫res ann茅es, diverses strat茅gies ont 茅t茅 茅labor茅es pour r茅duire l鈥檜tilisation d鈥櫭﹏ergie fossile et am茅liorer l鈥檈fficacit茅 d鈥檜tilisation de l鈥櫭﹏ergie (EUE) des cultures en serre : nouveaux mat茅riaux de recouvrement et nouvelles structures de serre; meilleure isolation de la serre;  茅cran thermique; meilleur positionnement des r茅seaux de distribution de chaleur; contr么le informatis茅 de la temp茅rature bas茅 sur des mesures plus pr茅cises du microclimat de la culture; int茅gration de la temp茅rature sur plusieurs jours; recours 脿 des sources d鈥櫭﹏ergie alternatives telles que le solaire, la biomasse, les biogaz et l鈥櫭﹏ergie 茅olienne. La revue de la litt茅rature a clairement d茅montr茅 que l鈥檜tilisation de l鈥櫭﹏ergie g茅othermique pour la production en serre, tout comme les d茅veloppements r茅cents sur les serres ferm茅es ou semi-ferm茅es, peuvent contribuer 脿 r茅duire substantiellement l鈥檈mpreinte environnementale li茅e 脿 cette industrie, et augmenter la comp茅titivit茅 canadienne par la r茅duction de la consommation 茅nerg茅tique. Au Canada, la production en serre de l茅gumes biologiques cultiv茅s en sol g茅n猫re de hauts niveaux d鈥檋umidit茅 au cours de la saison froide 脿 cause de l鈥檌mportante 茅vaporation d鈥檈au depuis le sol.  Par cons茅quent, les co没ts 茅nerg茅tiques li茅s au contr么le de l鈥檋umidit茅 de l鈥檃ir sont plus 茅lev茅s pour les producteurs biologiques que pour les producteurs conventionnels cultivant hors sol.

M锚me si quelques syst猫mes g茅othermiques ont 茅t茅 r茅cemment install茅s dans des serres, il y a peu de connaissances sur la performance r茅elle de ces syst猫mes sur une base annuelle.  脡tant donn茅 le manque d鈥檈xpertise sp茅cifique au secteur serricole, la plupart des syst猫mes g茅othermiques ne sont pas optimaux en termes de design, de surface d鈥櫭ヽhange, de circulation et de temp茅rature de l鈥檃ir. La distribution de chaleur et le contr么le de l鈥檋umidit茅 dans une serre en culture biologique sont aussi des param猫tres 脿 optimiser. Le principal objectif de cette activit茅 est d鈥櫭﹖udier l鈥檈fficacit茅 de l鈥檜tilisation d鈥檜n 茅changeur de chaleur ouvert eau/air (rideau de gouttelettes d鈥檈au) et d鈥檜n syst猫me g茅othermique pour contr么ler l鈥檋umidit茅 et la temp茅rature de l鈥檃ir. Ce syst猫me permettra alors la fermeture ou la semi-fermeture de la serre pour augmenter l鈥橢UE par le biais d鈥檜ne teneur plus 茅lev茅e en CO₂ pendant les p茅riodes de pointe en ensoleillement (un meilleur rendement), de pr茅venir les pertes de chaleur qui surviennent lors de l鈥檃茅ration pour d茅shumidifier la serre (茅conomie d鈥櫭﹏ergie), de prot茅ger les plants contre les maladies et les insectes nuisibles provenant de l鈥檈xt茅rieur (meilleur rendement), et de chauffer et refroidir les cultures avec des 茅changeurs de chaleur (茅conomie d鈥櫭﹏ergie).  

Plus sp茅cifiquement, les objectifs de ce projet sont de

1. R茅duire par l鈥檜tilisation de l鈥櫭﹏ergie g茅othermique l鈥檈mpreinte environnementale li茅e 脿 la production biologique en serre
2. 脡valuer l鈥檌mpact des serres semi-ferm茅es sur le niveau de CO₂, le d茅ficit de pression de vapeur (DPV) et la performance des plants (croissance et rendement)
3. 脡tudier l鈥檈ffet de l鈥檜tilisation d鈥檜n 茅changeur de chaleur ouvert eau/air (rideau de gouttelettes d鈥檈au) pour contr么ler la temp茅rature et l鈥檋umidit茅
4. 脡valuer les aspects 茅conomiques li茅s aux deux technologies pour une serre ferm茅e ou semi-ferm茅e de production biologique en sol.

Les exp茅riences seront men茅es dans deux serres pilotes commerciales pour assurer un transfert technologique imm茅diat et adapter ce syst猫me durable de production biologique au contexte commercial de production.

Sur le premier emplacement commercial, l鈥橝bri v茅g茅tal (2000 m²), un syst猫me g茅othermique a 茅t茅 install茅 r茅cemment, fournissant 220kWh et un coefficient de performance th茅orique de 4.0. L鈥櫭﹖ablissement de l鈥檈fficacit茅 r茅elle du syst猫me sera abord茅 au cours de la premi猫re ann茅e dans le but d鈥檃m茅liorer la performance au cours des ann茅es qui suivront. Aux Serres Jardin-nature, l鈥檜n des leaders en production en sol de tomates biologiques en Am茅rique du Nord ayant aussi 茅tabli sa propre division de recherche et d茅veloppement,  un syst猫me novateur utilisant la chaleur d鈥檜ne nappe d鈥檈au voisine (2 m de profondeur) combin茅e 脿 un rideau de gouttelettes d鈥檈au sera d茅velopp茅 et valid茅 pendant trois saisons de production. Cette entreprise a recherch茅, depuis son d茅marrage, des moyens de r茅duire son impact sur l鈥檈nvironnement par le choix des syst猫mes de chauffage qu鈥檈lle utilise ou par la gestion de la fertilisation et de l鈥檌rrigation. 脡tant de nature proactive, elle a d鈥檃bord utilis茅 l鈥櫭﹏ergie r茅siduelle provenant d鈥檜ne usine voisine de p芒tes et papier, et depuis 2005, elle comble ses besoins en chauffage par la combustion de biomasse. Fid猫le 脿 sa vision, elle explore aujourd鈥檋ui d鈥檃utres moyens de r茅duire son impact environnemental.  脌 ces technologies sont li茅s des avantages 茅conomiques comme une baisse du co没t d鈥檕p茅ration, la p茅rennit茅, et la flexibilit茅 tout autant que la durabilit茅. Les r茅sultats de cette activit茅 d茅termineront si la production en serres ferm茅es ou semi-ferm茅es sous des conditions de production canadiennes peut permettre d鈥櫭ヽonomiser l鈥櫭﹏ergie, r茅duire les gaz 脿 effet de serre et augmenter la productivit茅 des cultures biologiques en serre.

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