L’agriculture et l’énergie sont deux des secteurs les plus essentiels du monde moderne. La nourriture que nous mangeons et l’électricité que nous consommons sont vitales pour vivre et continuer d’avancer.

La disponibilité des terres et le changement climatique deviennent des questions de plus en plus essentielles. Il n’est donc pas surprenant que l’utilisation efficace de l’espace soit devenue un sujet brûlant.

Alors que nous nous détournons des combustibles fossiles, les sources d’énergie renouvelable sont des moyens de plus en plus viables de répondre à nos besoins futurs. Selon l’étude « Solar Futures » du département de l’Énergie des États-Unis, « il est désormais possible d’envisager un avenir dans lequel l’énergie solaire fournira 40 % de l’électricité du pays d’ici 2035, et d’en tracer la voie ».

Mais comme les terres se font rares, où installer ces fermes solaires ?

C’est là que l’agrivoltaïque entre en jeu. Une approche qui combine harmonieusement groupes photovoltaïques et activités agricoles. Elle permet aux agriculteurs d’améliorer leur revenu agricole grâce à la production d’énergie, tout en améliorant l’approvisionnement en énergie propre et renouvelable.

Nous allons explorer les nombreux moyens qui permettent à l’agrivoltaïque de coexister pacifiquement avec d’autres activités agricoles, et découvrir comment les panneaux solaires peuvent même améliorer et optimiser les récoltes.

Qu’est-ce que l’agrivoltaïque ?

L’agrivoltaïque, également connue sous le nom d’agrivoltaïsme, d’agriculture agrivoltaïque, d’agrisolaire ou de partage solaire, est définie par le département de l’Agriculture des États-Unis comme « l’utilisation des terres à la fois pour l’agriculture et pour la production d’énergie solaire photovoltaïque ». L’intégration de panneaux solaires photovoltaïques à la production agricole peut s’avérer un moyen efficace de maximiser l’utilisation des ressources et d’augmenter la productivité des exploitations agricoles.

Dans un système agrivoltaïque type, les panneaux solaires sont utilisés pour fournir de l’ombre aux cultures ou au bétail qui se trouvent en dessous : pendant que les panneaux captent la lumière du soleil et la convertissent en électricité, l’ombre contribue à créer un microclimat plus favorable. Les groupes photovoltaïques réduisent également l’excès de chaleur et l’évaporation de l’eau et protègent les plantes des conditions météorologiques extrêmes.

Il existe plusieurs types de systèmes agrivoltaïques, chacun étant conçu pour des installations et des conditions de terrain différentes.

1)  Panneaux photovoltaïques montés au sol

Les groupes de panneaux solaires montés au sol constituent l’application photovoltaïque la plus courante. Il s’agit de l’approche la plus simple, avec des panneaux connectés en longs groupes montés sur des cadres en acier. La garde au sol varie généralement de 20 cm (côté bas) à 3 m (côté haut), car les panneaux s’inclinent pour capter un maximum de lumière du soleil.

En supposant que l’espacement entre les groupes soit suffisant pour permettre la croissance des plantes, les panneaux photovoltaïques montés au sol sont compatibles avec de nombreuses utilisations sur le terrain, dont le pâturage du bétail (également appelé « pâturage solaire »), l’horticulture, l’apiculture et la régénération de la biodiversité.

2)  Panneaux photovoltaïques surélevés

Les groupes agrisolaires surélevés fonctionnent de la même manière que ceux montés au sol. La différence est qu’une hauteur supplémentaire est créée entre les panneaux et le sol.

Plus couramment utilisé dans les zones où il y a moins de terre disponible, ce type d’installation offre suffisamment d’espace pour que des plantes plus hautes puissent pousser sous les panneaux, comme des vignes, des arbres fruitiers et des céréales. Naturellement, les coûts d’installation sont plus élevés, mais les panneaux surélevés deviennent de plus en plus courants étant donné que les agriculteurs cherchent à maximiser leur productivité.

3)  Installation sur toit

Ce type de groupe solaire est couramment utilisé sur les toits des bâtiments résidentiels et commerciaux dans le monde entier.

Dans un contexte agricole, les panneaux photovoltaïques sur toit peuvent être installés sur des serres ou d’autres bâtiments agricoles, permettant ainsi de pratiquer l’horticulture, la floriculture et l’aquaculture en dessous. Il s’agit d’une approche particulièrement utile lorsque l’installation vise à compenser ou à couvrir les besoins énergétiques d’une serre. Elle contribue également à protéger le bâtiment des dommages causés par les intempéries et les insectes.

4)  Panneaux solaires flottants

Même si ce type est le moins courant de la liste en raison de sa complexité accrue, l’agrivoltaïque peut même être installée sur l’eau dans un groupe de panneaux solaires flottants. Cette solution permet de poursuivre l’aquaculture sous les panneaux et tout autour ou de maximiser les ressources en eau qui seraient autrement sous-utilisées. En outre, ce type d’aménagement peut réduire l’évaporation de l’eau, ralentir la croissance des algues et réduire l’érosion des berges.

Les nombreuses applications de l’agrivoltaïque

Comme nous l’avons vu, le photovoltaïque peut s’intégrer à de nombreux types d’activités agricoles. Tant que l’on tient correctement compte du type de culture, de l’ensoleillement, des besoins en humidité et des cycles d’entretien, l’agriculture photovoltaïque peut être intégrée dans les domaines suivants :

• Champs de culture ou d’arboriculture
• Champs utilisés pour l’élevage
• Pêcheries et étendues d’eau utilisées pour l’aquaculture
• Serres de production de fruits, de légumes ou de fleurs

Quels sont les avantages de l’agrivoltaïque ?

L’agrivoltaïque a été conçue dans l’optique d’obtenir des résultats positifs. Elle présente un grand nombre d’avantages pour l’agriculteur :

●   Source de revenus supplémentaire

L’électricité produite par l’agrivoltaïque peut être utilisée localement ou revendue au réseau national. Dans tous les cas, elle permet à l’agriculteur de réaliser des économies, voire des bénéfices, diversifiant ses activités agricoles et apportant une protection supplémentaire contre les mauvaises récoltes ou les variations saisonnières.

●   Amélioration de l’efficacité de l’utilisation des terres

Traditionnellement, la production d’énergie solaire et l’agriculture auraient pu être vues comme des activités concurrentes pour les terres. L’agrivoltaïque les présente au contraire comme complémentaires.

En fait, l’agrivoltaïque peut augmenter l’efficacité de l’utilisation des terres.

Prenons un exemple. Si un agriculteur utilise un champ pour cultiver du blé et un autre champ pour installer un groupe solaire, il pourra exploiter les deux à 100 %. En revanche, si les deux champs sont utilisés pour un système combiné de blé et d’agrivoltaïque solaire, un rendement individuel de 80 % permettra d’atteindre une production totale de 160 % de la production initiale.

Comme vous pouvez le constater, ce type de double utilisation des terres élimine la concurrence entre les projets d’énergie renouvelable et la production alimentaire et permet d’obtenir une productivité globale maximale.

●   Protection contre les conditions météorologiques extrêmes

Les conditions météorologiques extrêmes sont de plus en plus fréquentes : il est donc important de prendre des mesures de protection. Les groupes de panneaux photovoltaïques peuvent protéger les cultures qu’ils abritent de la grêle ou des tempêtes et fournir une ombre rafraîchissante aux animaux qui paissent. Ces effets augmentent le rendement global et réduisent la nécessité d’acheter des équipements supplémentaires de protection contre les intempéries.

●   Réduction de l’évaporation de l’eau et préservation de l’eau d’irrigation

L’ombre créée par les panneaux solaires diminue naturellement l’évaporation de l’eau du sol, ce qui contribue à réduire les besoins en irrigation. Selon le niveau d’ombrage, vous pouvez compter sur une économie de 14 à 29 % de l’humidité du sol.

●   Augmentation des rendements agricoles

Pour certains types de cultures, l’effet d’ombrage des panneaux solaires peut améliorer la qualité et les rendements, en réduisant le stress causé par un ensoleillement excessif.

Les résultats d’une série d’études ont montré une augmentation de 150 % de la récolte d’un type de poivron et une hausse de 90 % du rendement des tomates cerises. Bien entendu, l’impact réel sur le rendement varie en fonction de la température de l’air, de l’humidité, de l’emplacement et d’autres facteurs.

●   Utilisation des terres moins productives

La production d’énergie solaire est beaucoup plus adaptable que les cultures : elle n’est pas affectée par le type de sol, le niveau d’humidité ou la santé chimique. Cela signifie que vous pouvez installer des groupes photovoltaïques pour tirer le meilleur parti de terres qui seraient autrement improductives.

●   Amélioration de la flexibilité des exploitations

En utilisant l’énergie produite localement par un groupe photovoltaïque, il devient possible d’installer une serre à l’endroit le plus pratique de la ferme, au lieu de se limiter aux emplacements des lignes électriques existantes.

●   Réduction de l’empreinte carbone

Certaines activités agricoles nécessitent d’importantes quantités d’énergie : pour alimenter les machines et les dispositifs de chauffage, de refroidissement ou de climatisation. L’agrivoltaïque peut être utilisé comme source d’énergie renouvelable, remplaçant les sources d’énergie polluantes et réduisant votre empreinte carbone.

●   Protection de la biodiversité

En particulier dans les climats arides, il a été constaté que l’herbe poussait davantage dans les zones situées sous les panneaux solaires, entraînant une augmentation de 90 % de la masse végétale en fin de saison. Ceci contribue à une biodiversité plus saine, surtout lorsque les groupes photovoltaïques sont conçus pour attirer les papillons et les abeilles.

L’avenir de l’agrivoltaïque

Il est clair que l’adoption de l’agrivoltaïque est susceptible d’augmenter à mesure que les terres disponibles se raréfient et que les besoins en énergie augmentent. Cela annonce une série d’évolutions probables de la technologie.

●   Contrôle par ordinateur

Les panneaux photovoltaïques les plus récents peuvent être contrôlés à distance et inclinés pour maximiser leur production tout au long de l’année. Les systèmes de contrôle modernes facilitent également l’identification des problèmes d’entretien et permettent aux installations solaires de fonctionner de manière optimale.

●   Micro-réseaux intelligents

Un micro-réseau est essentiellement un réseau électrique local et indépendant, capable de fonctionner en étant isolé du réseau principal.

Un micro-réseau intelligent va encore plus loin en intégrant une gestion intelligente des ressources électriques pour optimiser les ressources, maintenir le stockage d’énergie nécessaire et suivre la production d’énergie en temps réel.

L’agrivoltaïque : émergente ou émergée ?

L’agrivoltaïque peut apporter de nombreux avantages aux agriculteurs, aux communautés locales et à notre planète.

Une mise en œuvre efficace nécessite une planification minutieuse, par exemple en suivant les cinq C. Mais bien menée, une approche harmonieuse de l’énergie solaire et de l’agriculture peut permettre d’augmenter la production agricole, de diversifier les revenus et de fournir une nouvelle source d’énergie verte.

Alors que les projets de recherche continuent à nous aider à affiner nos approches et à élaborer les bonnes pratiques, l’agrivoltaïque est en passe de devenir l’avenir de l’agriculture.