Agrivoltaïsme : la production solaire et agricole font-elles bon ménage ?

La population mondiale ne cesse d'accroître. Parallèlement, les effets du changement climatique, dont le réchauffement du climat s'accentue. En effet, les secteurs agricole et énergétique se retrouvent avec de nombreux défis à relever.

L'agrivoltaïsme semble apporter une solution aux préoccupations dans ces domaines. Cela consiste à associer la production d'énergie électrique à la production agricole grâce à la mise en place de systèmes photovoltaïques.

Ces installations sont censées offrir de l'ombre aux cultures et/ou aux animaux afin de les protéger des rigueurs du climat, tout en assurant la production d'électricité. SirEnergies vous permet ici de savoir si la production photovoltaïque et celle agricole font bon ménage.

Comment se porte la filière agrivoltaïque dans le monde ?

L'agrivoltaïsme se généralise à travers le monde. Encore embryonnaires dans certains pays, les systèmes agrivoltaïques sont avancés dans d'autres.

Les débuts de l'agrivoltaïsme

Suite à différents travaux, les physiciens allemands Adolf Goetzberger et Armin Zastrow lancent le concept d'agrivoltaïsme en 1981. Au départ, les deux scientifiques ont élaboré une configuration type.

Les panneaux photovoltaïques étaient installés à 2 mètres du sol et distants les uns des autres de trois fois leur hauteur au minimum. Avec une inclinaison des panneaux correspondant à la latitude, les physiciens constatent que le rayonnement solaire capté est constant durant toute la journée. L'agrivoltaïsme venait ainsi d'être lancé.

L'agrivoltaïsme en Asie

C'est en Asie que les promesses d'Adolf Goetzberger et Armin Zastrow ont commencé par être tenues. Les premiers projets agrivoltaïques d'envergure se développent en l'occurrence au Japon.

Paradoxalement, dans le pays du Soleil levant, les panneaux photovoltaïques s'installent plus dans les villes que dans les zones agricoles. D'autres pays asiatiques comme la Malaisie et la Corée du Sud ont adopté l'agrivoltaïsme depuis quelques décennies.

Le mix de la production agricole et de la production d'énergie solaire est de plus en plus promu en Europe.

L'agrivoltaïsme en France

En France, l'agrivoltaïsme se pratique par des exploitants agricoles depuis 2009, à la suite de recherches menées dans le cadre du projet Sun'Agri. Ce projet est la manifestation de la volonté des pouvoirs publics d'expérimenter le concept agrivoltaïque en France. Il a été mené grâce à un partenariat entre la société spécialiste de l'énergie photovoltaïque Sun'R et l'INRA (Institut national de la recherche agronomique), devenu depuis 2020 INRAE (Institut national de la recherche pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement).

Afin de mettre en place des systèmes agrivoltaïques, les chercheurs se sont basés sur le système de cultures étagées. Les panneaux photovoltaïques constituent alors l'étage supérieur en dessous duquel se trouvent des cultures. D'après les conclusions des travaux de Sun'Agri, l'agrivoltaïsme permet d'avoir un rendement agricole similaire à celui obtenu dans une exploitation en plein air. Le projet a également permis d'identifier les limites d'un système photovoltaïque d'ombre fixe.

Par conséquent, des systèmes dynamiques sont expérimentés et donnent des résultats probants. L'agrivoltaïsme est en pleine évolution en France, avec des partenariats qui se nouent entre les exploitants agricoles, les organismes…

En janvier 2021, le réseau des chambres d'agriculture, la FNSEA (Fédération nationale des syndicats d'exploitants agricoles) et EDF ont conjointement signé une charte de bonnes pratiques du secteur agrivoltaïque. En juin 2021, l'association France Agrivoltaïsme est créée dans le but de promouvoir les systèmes agrivoltaïques.

Quelle relation entre la production photovoltaïque et la production agricole ?

Le rendement d'un projet agrivoltaïque dépend de l'installation de panneaux solaires et de son adéquation avec les cultures ou les animaux. Sans être un spécialiste de l'agronomie, vous devinez sans doute que toutes les cultures ne doivent pas être couvertes. Certaines plantes ont plus besoin d'ombre que les autres.

Et c'est à elles que convient une toiture photovoltaïque. Il est toutefois possible d'installer une centrale photovoltaïque sur une exploitation agricole sans pour autant faire de l'ombre aux cultures qui n'en n'ont pas besoin.

Vous pouvez par exemple faire poser les panneaux solaires sur un hangar ou un magasin s'il y en a sur les lieux. Pour être une réussite, la mise en place d'un système agrivoltaïque doit être le fruit de la collaboration entre des techniciens de l'agronomie et de ceux de l'énergie solaire.

Chaque projet d'agrivoltaïsme est spécifique puisque l'orientation et la distance par rapport au sol des panneaux doivent être étudiées en fonction de l'activité agricole et de la situation géographique.

Une installation photovoltaïque, servant à protéger les cultures de la canicule, du gel et des pluies torrentielles, peut améliorer la qualité des produits. Cela permet de prolonger le cycle de vie de plantes comme la vigne. Pour leur part, les exploitations agricoles conviennent à la production d'énergie solaire principalement parce qu'elles offrent une grande superficie.

Agrivoltaïsme : quid de l'exposition bifaciale ?

De façon générale, les panneaux photovoltaïques sont installés de sorte à exposer une face au rayonnement solaire. Afin d'en tirer pleinement parti, certains spécialistes en la matière privilégient l'exposition bifaciale. Cela consiste à poser les panneaux de façon verticale ou inclinée en vue de capter l'énergie du soleil sur les deux faces.

Ce mode d'installation est adopté pour des projets d'agrivoltaïsme. Les panneaux verticaux servent à réduire l'emprise du système de production énergétique sur le sol. Ils sont le plus souvent espacés de 7 à 15 mètres afin de faciliter la circulation des engins agricoles.

L'installation bifaciale permet de profiter des deux faces des panneaux. La production d'énergie électrique pourrait alors être plus importante que dans le cas d'une installation classique.

Comment profiter de la production photovoltaïque en agrivoltaïsme ?

La production d'énergie électrique sur des exploitations agricoles est une bonne idée a priori. L'essentiel est cependant de mettre l'électricité produite à profit tout en garantissant la protection des cultures contre les agressions climatiques.

Consommez la production électrique et vendre le surplus

Bien installé, un système agrivoltaïque permet de produire de l'électricité dans des proportions variant selon la superficie. Vous pouvez faire de l'autoconsommation pour répondre aux besoins énergétiques de votre exploitation agricole.

La production photovoltaïque peut servir à alimenter des équipements fonctionnant à l'électricité et des locaux. Cela peut être aussi utilisé pour chauffer les cuves en viticulture. Lorsque la production dépasse vos besoins, le surplus d'énergie est injecté dans le réseau public. Vous serez alors payé suivant le tarif réglementaire qui varie en fonction de la puissance fournie.

Vendez exclusivement la production électrique

Vous pouvez décider de vendre toute la quantité d'énergie électrique produite par votre système agrivoltaïque. Cette option paraît être la meilleure si vos besoins en énergie dans la ferme sont moindres.

L'électricité produite dans le cadre d'un projet d'agrivoltaïsme s'achète par EDF via sa filiale EDF Obligation d'Achat. Le tarif est réglementé, garanti sur 20 ans et fixé tous les 3 mois.

Si la puissance est supérieure à 100 kWc, un appel d'offres est lancé pour définir le prix du kilowattheure. Il s'organise auprès de la CRE (Commission de Régulation de l'Énergie).

Louez la toiture photovoltaïque

La location de la toiture constituée de panneaux photovoltaïques répond à la notion de tiers investisseur. Vous pouvez y recourir si vous remplissez les conditions requises. La location de la toiture photovoltaïque d'une exploitation agricole peut prendre deux formes. Nous avons d'une part le bail à construction et de l'autre le bail emphytéotique.

Dans le premier cas, en tant que propriétaire de ferme, vous nouez un partenariat avec une société qui financera en partie les travaux. Cette société pourra alors exploiter le système photovoltaïque pendant la durée prévue dans le contrat. À terme, vous deviendrez propriétaire de l'installation et pourrez alors vous servir de la production énergétique.

Dans le cas d'un bail emphytéotique, la société partenaire finance la totalité des travaux de mise en place du système. Elle pourra ainsi se servir de l'installation pendant le délai prévu dans le contrat. Elle devra néanmoins vous verser des loyers, chaque année ou une seule fois, en début de la collaboration. Ce type de bail se caractérise par une longue durée.

Plus qu'un nouveau concept, l'agrivoltaïsme est une solution face aux problématiques environnementales qui concernent les secteurs de l'énergie et de l'agriculture. Dans une ferme, la production d'énergie peut aller de pair avec la production agricole. Pour cela, faites appel aux spécialistes de l'installation de systèmes photovoltaïques dans des exploitations agricoles.