Conçue en 1981 par les physiciens allemands Adolf Goetzeberger et Armin Zastrow et massivement répandue au Japon depuis le début des années 2000, l’agrivoltaïsme consiste à placer des panneaux photovoltaïques au-dessus des surfaces cultivables et des prairies. Si, pour certains, mêler la production d’électricité et le développement d’une culture ou d’un élevage constitue une aubaine pour le monde paysan, d’autres au contraire y voient une menace pour la pérennité de l’activité agricole.

À première vue, l’idée d’installer des sortes de parasols géants en surplomb des terres agricoles ou des pâturages est séduisante et n’offre que des avantages. Elle améliore le rendement des cultures et le confort des animaux d’élevage. Elle contribue à l’avènement d’un monde agricole plus vert. Elle offre également une source de revenus supplémentaires pour les éleveurs et les agriculteurs dont la sécurité financière est devenue de plus en plus précaire au fil des années.

Mais qu’en est-il en réalité ? Avant de répondre à cette question, il convient de distinguer l’agrivoltaïsme d’autres technologies comme les serres photovoltaïques ou les installations sur les toitures des bâtiments agricoles. Contrairement aux dernières citées, son objectif premier n’est pas de produire de l’électricité, mais bien de répondre à deux défis majeurs : pallier les aléas climatiques qui ont un impact de plus en plus négatif sur les cultures et les pâturages et éviter d’artificialiser des terres arables pour y installer des panneaux solaires. L’agrivoltaïsme regroupe deux principales applications technologiques : les ombrières en prairie et les systèmes photovoltaïques surélevés sur des surfaces cultivables.

Élevage et photovoltaïsme, un couple gagnant-gagnant ?

Les ombrières photovoltaïques sont des structures conçues pour fournir de l’ombre tout en produisant de l’énergie. Initialement utilisées pour couvrir les parkings et abriter les voitures, elles s’avèrent également pertinentes pour les agriculteurs qui cherchent une solution pour leurs animaux d’élevage (bétail, chevaux, cochons, moutons, etc.). Ceux-ci peuvent s’y réfugier en cas de fortes chaleurs en été ou lors d’intempéries (grêle, pluie, neige, vent fort). Une étude a ainsi démontré que l’ombrage des panneaux photovoltaïques réduit l’intensité de stress thermique des vaches laitières au pâturage en été (1). De plus, cette application peut intégrer des panneaux bifaciaux qui produisent de l’électricité sur les deux faces. Cela permet un gain de 4 à 10% de production supplémentaire par rapport à un système fixe monofacial.

Le revers de la médaille est que la pratique du pâturage sous panneaux photovoltaïques pourrait avoir des effets négatifs sur la santé des animaux. Même si les rayonnements électromagnétiques émis par les équipements photovoltaïques (panneaux, câbles, onduleurs) sont à priori relativement faibles, il n’existe pas de consensus scientifique concernant des effets à long terme d’une exposition faible, mais régulière. Pour retrouver le niveau naturel des radiations terrestres, il faudrait un écartement du sol de 2 ou 3 mètres pour des panneaux photovoltaïques domestiques et de plus de 10 mètres pour des installations de très grande taille.    

Des cultures plus rentables ?

Les systèmes agrivoltaïques sur des surfaces cultivables fonctionnent sur deux étages : la production agricole au sol (légumes, salades, vignes, etc.) et la production photovoltaïque sur une structure porteuse surélevée à minimum 4 mètres du sol et permettant un libre accès à l’utilisation du champ. Sa surface d’emprise au sol se limite à des pylônes souvent espacés entre eux de plus de 6 mètres de manière à laisser un spectre lumineux atteindre les plantes en croissance. Les cultures sont ainsi protégées contre les températures extrêmes (gel et canicule) et les intempéries qui peuvent avoir des conséquences désastreuses pour la production. De plus, comme les panneaux solaires sont pilotés de manière automatique à partir d’algorithmes complexes, le bien-être des plantes est optimisé à chaque instant. D’après de nombreuses études, cette technologie a permis de réaliser des économies d’eau de 30 à 40% sur les salades, d’améliorer la qualité de certains produits comme les fourrages et les framboises et d’allonger le cycle de vie des vignes.

Mais ici également, de nombreuses inconnues subsistent. L’installation d’une centrale photovoltaïque est assez complexe et doit prendre en compte plusieurs aspects comme la disposition des panneaux solaires, le type de terrain ou la fiabilité des dispositifs de sécurité pour être réellement efficace. Il manque encore un retour d’expérience suffisant pour connaître le rendement de ces systèmes sur d’autres cultures que les salades comme les épinards, les carottes, les betteraves ou les pommes de terre. Sans compter l’aspect esthétique : une marée de panneaux photovoltaïques au-dessus des champs n’est pas forcément du goût ce tout le monde !

(1) Evaluation of solar photovoltaic systems to shade cows in a pasture-based dairy herd, Sharpe K.T., Heins B.J., Buchanan E.S., Reese M.H., 2021

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