L'une des exigences auxquelles tout matériau adapté au revêtement des serres doit répondre est de garantir, sur la base de ses propriétés optiques, le bon équilibre lumineux de l'installation.

Lors du choix du matériau d'enceinte, l'objectif principal de ce type d'installation est de faire en sorte que le plus de lumière possible entre. Grâce à cela, nous optimisons les coûts d'éclairage en donnant la priorité à l'utilisation de la lumière naturelle par rapport aux sources de lumière artificielle. Mais pour atteindre ce maximum et garantir que l'installation soit économe en énergie et productive, non seulement la transparence du matériau choisi doit être prise en compte, mais d'autres facteurs entrent en jeu.

Des concepts tels que la densité de flux de photons photosynthétiques (PPFD), le rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) ou la lumière proche infrarouge (NIR) sont des éléments à contrôler car ils influencent le bon fonctionnement de la serre. Pour améliorer la production, nous aurions besoin de plus de PAR (spectre lumineux compris entre 400 nm et 700 nm), car cela influence la photosynthèse. Ou nous utiliserons le NIR pour faire chauffer l'air et l'installation, ce qui a une conséquence directe sur le comportement climatique de la serre.

Après différents projets de recherche, il a été observé qu'il existe une relation directe entre l'intégrale du rayonnement reçu par la culture et sa production, une augmentation moyenne d'environ 1 % étant établie pour chaque unité de pourcentage d'augmentation de ladite intégrale. Cette mesure de la lumière est connue sous le nom de Daily Light Integral (DLI), qui indique la quantité quotidienne de PAR accumulée sur une période de 24 heures (1 jour).

Facteurs influant sur la collecte quotidienne de lumière solaire

Mais en dehors de cette valeur, de nombreux autres facteurs influent sur la quantité de lumière qui atteint les plantes au niveau des feuilles. Il en existe de nombreux types, par exemple :

• L'angle d'incidence et l'irradiation solaire.
• Situation géographique.
• Structure portante de l'installation.
• Obstructions internes.

Angle d'incidence du soleil et situation géographique

Pour une pénétration optimale de la lumière solaire dans la couverture de la serre, l'angle du Soleil par rapport à la surface de la Terre joue un rôle très important dans les lectures de l'effet de serre DLI. Cet angle varie tout au long de la journée et de l'année, car la Terre tourne sur elle-même et autour du Soleil.

La latitude nord d'environ 40 pieds traverse les zones de serre les plus fréquentées du monde, telles que l'Espagne, l'Italie, la Grèce, la Turquie, le sud de la Russie, le Kazakhstan, le centre de la Chine, le nord de la Californie et le Colorado.

Cela signifie que si, par exemple, nous sommes dans l'hémisphère nord, à une latitude de 39º-42º aux États-Unis en hiver, les plantes de la même serre ne recevront qu'un quart de DLI en été. Avec ce type de variation, il est impératif que pendant les mois d'hiver, nous fassions de notre mieux pour faire entrer autant de lumière PAR disponible que possible dans la serre. Dans cette installation théorique, si, par exemple, nous cultivons des plantes qui ont besoin d'un minimum de DLI par jour pour un développement et une floraison appropriés, nous devons réfléchir au matériau de couverture le plus approprié pour y parvenir. Pour y parvenir, il serait logique de penser que l'enceinte idéale pour la serre serait un matériau transparent, tel que le verre plat, mais ce n'est pas si simple.

Ensuite, nous expliquons pourquoi et pourquoi d'autres matériaux tels que le polycarbonate ondulé (LC) sont plus adaptés.

Les matériaux de revêtement plats sont moins performants que les matériaux ondulés pour une raison physique. Comme il est nécessaire de mesurer la lumière tout au long de la journée (y compris l'intervalle entre le lever et le coucher du soleil), l'angle d'incidence du soleil sur la surface du toit joue un rôle très important dans la transmission globale de la lumière PAR à la serre. Lorsque le soleil est à son point le plus bas dans le ciel au lever et au coucher du soleil, les toits plats des serres réfléchissent plus de lumière qu'ils n'en transmettent.

Il est vrai qu'à midi, alors que le soleil est à son point culminant toute la journée, une vitre plate transmet 1 % de lumière supplémentaire, mais le problème survient avant cette heure et, en raison du mouvement solaire, les quantités de lumière réfléchie augmentent. En revanche, un polycarbonate ondulé est capable d'augmenter sa transmittance moyenne de la lumière dans la serre.

Matériau pour couvrir les serres à long terme

Tableau comparatif LC/verre incolore et verre incolore

D'après les données du laboratoire de lumière de l'université de Wageningen (Pays-Bas)

En analysant le comportement des deux matériaux, nous constatons que si, à angle d'incidence direct, les panneaux de verre et de polycarbonate présentent une transmittance lumineuse similaire, à faible angle d'incidence, le polycarbonate ondulé de 0,8 mm transmet près de 50 % de lumière en plus.

En effet, le profil ondulé est capable de capter la lumière du soleil à faible angle et de la rediriger vers l'intérieur au lieu de la réfléchir vers l'extérieur.

Aux latitudes de 45º à 55º (Europe centrale et septentrionale, nord des États-Unis, sud du Canada et nord de la Chine), cet avantage est encore plus significatif pendant les 5 mois critiques de l'hiver dans l'hémisphère nord, entre novembre et mars, puisque le soleil brille presque toute la journée à un angle de 15º-25º par rapport à l'horizon.

Le polycarbonate ondulé réfracte la lumière à de faibles angles d'incidence, réduit la réflexion et facilite une meilleure pénétration de la lumière dans la serre que tout autre matériau.

Structure de support et obstructions internes.

Bien entendu, la transmission de la lumière n'est pas le seul facteur à prendre en compte. Les éléments structuraux créent des ombres et le vitrage incolore génère un impact lumineux direct qui peut endommager les plantes.

Les fabricants de polycarbonate peuvent maintenir la même transmission lumineuse élevée que le polycarbonate ondulé, mais en ajoutant des agents diffusants ou en créant des surfaces en relief diffusant la lumière. Ce facteur permet de répartir uniformément la lumière dans tout le couvert végétal, créant ainsi un environnement de croissance idéal sans risque accru de brûlure des plantes dû à un faisceau de lumière intense.

De plus, la lumière diffuse réduit l'accumulation de chaleur dans la serre. Cela permet de maintenir une température adaptée à la culture, tout en garantissant un confort thermique au travailleur.

Tous ces avantages s'ajoutent aux propriétés habituelles du polycarbonate ondulé, telles que :

• Léger
• Résistance aux chocs
• Durabilité pour résister aux intempéries.