L’agrivoltaïque est l’utilisation de panneaux solaires en agriculture pour produire à la fois de la nourriture et de l’électricité. Dans le monde, cette pratique porte plusieurs noms : agrisolaire, agrophotovoltaïque, partage solaire et agriculture PV.
De nombreux experts estiment que l’agrivoltaïque peut réduire les obstacles à la sécurité alimentaire et à la transition vers une énergie propre. Bien que cette pratique n’en soit qu’à ses débuts, elle devrait se développer au fur et à mesure de l’essor de l’énergie solaire au cours des prochaines décennies.
Comment fonctionne l’agrivoltaïque
L’agrivoltaïque consiste à installer des panneaux solaires au sol à une plus grande hauteur que dans les panneaux solaires habituels, laissant le sol en dessous pour la production agricole.
Aux États-Unis, 90 % de la croissance solaire prévue d’ici 2050 se produira dans les zones rurales, selon le ministère américain de l’énergie (DOE). L’utilisation judicieuse des terres rurales par des pratiques telles que l’agrivoltaïque est la clé du développement du solaire. Elle permet de réduire son impact sur les communautés agricoles et la faune rurale tout en augmentant l’acceptation de l’énergie solaire auprès du grand public.
Les panneaux fournissent de l’électricité hors réseau à la ferme et/ou de l’électricité raccordée au réseau à la communauté locale. La nourriture produite sous les panneaux permet d’augmenter les récoltes pour le marché ou de fournir du fourrage et de l’ombre pour les animaux en pâture. Grâce aux programmes de facturation nette ou à la location de leurs terres à des promoteurs solaires, les agriculteurs tirent un avantage économique à la fois des cultures et de l’énergie qu’ils produisent.
Avantages de l’agrivoltaïque
L’utilisation des terres à des fins multiples présente de nombreux avantages. En additionnant ces avantages, une étude sur les pratiques agrivoltaïques a montré que la productivité des terres augmentait de 70%.
Réduction des pertes d’eau, augmentation des rendements
En fournissant de l’ombre, les panneaux solaires réduisent l’évaporation de l’humidité du sol en dessous – dans une étude, la perte d’humidité a été réduite de 40%. L’ombre fournie par les panneaux solaires peut être utilisée pour le stockage de l’eau, et l’eau utilisée pour le nettoyage des panneaux solaires peut ensuite être recyclée pour l’irrigation des cultures. Réciproquement, la végétation sous les panneaux réduit le stress thermique et augmente l’efficacité énergétique des panneaux.
Le bétail et les cultures sous les panneaux ont également besoin de moins d’eau. Une étude a révélé que lorsque les températures augmentaient à la fin du printemps, les agneaux broutant sous les panneaux solaires avaient besoin de près d’un litre d’eau de moins par jour que les agneaux broutant dans des champs ouverts. L’étude a également révélé que même si les pâturages solaires produisaient 38 % d’herbe en moins, la perte était compensée par leur contenu nutritionnel plus élevé, ce qui permettait une production d’agneaux similaire à celle des champs ouverts. La perte d’eau étant moindre, même certaines cultures intolérantes à l’ombre, comme le maïs, ont vu leur rendement augmenter.
Soutien aux agriculteurs
Dans le monde entier, les terres agricoles sont confrontées à de nombreuses menaces : érosion des sols, élévation du niveau de la mer, désertification et, aux États-Unis, croissance urbaine et suburbaine. Selon l’American Farmland Trust, d’ici 2040, quelque 18,4 millions d’acres (presque la taille de la Caroline du Sud) seront perdus au profit du développement résidentiel et industriel. Près des deux tiers de ces terres agricoles sont gérées par des personnes de plus de 55 ans, Les jeunes se heurtent à des obstacles économiques pour se lancer dans l’agriculture. C’est l’une des principales raisons pour lesquelles les terres agricoles sont vendues pour être développées plutôt que de continuer à être exploitées.
Parmi les recommandations de l’American Farmland Trust, on trouve en tête de liste les pratiques « solaires intelligentes », notamment l’encouragement de l’agrivoltaïque, afin de rendre l’agriculture plus rentable et plus abordable pour la prochaine génération de producteurs alimentaires.
Résoudre les conflits d’utilisation des terres
Les questions d’utilisation des sols sont souvent cruciales pour la poursuite du développement de l’énergie solaire. Les énergies renouvelables nécessitent en moyenne 10 fois plus de terres que les combustibles fossiles par unité d’énergie. De plus, les panneaux solaires sont soumis à des contraintes de site, devant être installés là où le soleil brille, alors que les combustibles fossiles peuvent être transportés et brûlés dans des zones moins exposées à l’interaction humaine, ou à proximité des communautés à faible revenu et des communautés de couleur dont les voix sont souvent ignorées dans les décisions d’implantation.
Étant donné que les « ressources énergétiques distribuées » telles que l’énergie solaire sont visibles pour un public plus large, le développement de l’énergie solaire peut susciter une opposition publique qui attire l’attention des médias et des politiciens. Une dépendance accrue à l’énergie solaire peut également créer des tensions « vertes sur vertes », opposant la préservation de la biodiversité rurale à la promotion de l’énergie propre – des tensions que l’agrivoltaïque peut atténuer. En préservant les terres agricoles tout en développant le solaire, l’injustice économique et raciale de l’utilisation des combustibles fossiles est également réduite.
Projets agrivoltaïques
Les suggestions visant à combiner l’énergie solaire et l’agriculture remontent aux années 1980, l’agrivoltaïque, en tant que mot et pratique, ne date que de la première décennie du 21e siècle. A ce jour, la plupart des projets agrivoltaïques sont à petite échelle, encore au stade de la recherche et du développement, avec quelques opérations atteignant le succès commercial.
Le Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) du ministère de l’énergie répertorie plus de deux douzaines de sites participant à son programme InSPIRE (Innovative Site Preparation and Impact Reductions on the Environment), couvrant des projets allant des fleurs sauvages favorables aux pollinisateurs aux tomates.
Bétail
L’une des intégrations les plus courantes de l’agriculture avec les panneaux solaires, et celle qui offre le plus grand potentiel de production d’électricité, consiste à permettre aux animaux de paître sur la terre située sous les panneaux solaires. Cette opération peut être réalisée à grande échelle sans nécessiter de gros équipements agricoles.
Le pâturage du bétail a également l’avantage de contrôler la croissance de la végétation sous les panneaux. En raison de leur taille, les moutons sont bien adaptés au pâturage sous les panneaux, mais lorsque les panneaux sont suffisamment hauts, les vaches peuvent également y passer. Sachant que les vaches laitières consomment en moyenne 25 gallons d’eau par jour, les avantages des panneaux solaires en termes d’économie d’eau peuvent être énormes.
Cultures
De nombreux projets agrivoltaïques concernent également l’horticulture intensive (fruits et légumes) ou la production de céréales et de légumineuses. Des panneaux solaires ont été installés au-dessus de vignobles en Italie et en Inde, par exemple. En Belgique, les pommes de terre tolérantes à l’ombre sont présentées comme un moteur potentiel de la croissance de l’agrivoltaïque.
Aux États-Unis, les myrtilles en corymbe qui poussent dans le Maine se sont révélées adaptées à l’agrivoltaïque. En Arizona, un projet à l’extérieur de Biosphere 2 fait pousser des blettes, du chou frisé, des choux, des oignons et d’autres plantes qui prospèrent à l’ombre partielle. Et parmi les nombreux autres projets, des chercheurs de l’université de l’Illinois Urbana-Champaign font pousser des cultures en ligne, du fourrage et des cultures spéciales afin de diversifier la dépendance de l’État vis-à-vis du maïs et du soja.
Les défis de l’agrivoltaïque
L’agrivoltaïque n’est pas sans défis. Le ruissellement de l’eau de pluie sur les panneaux solaires modifie la distribution de l’eau dans une ferme, ce qui peut affecter la croissance des cultures. L’augmentation de l’humidité sous les panneaux, due à la diminution de l’évaporation, peut introduire des maladies ou des parasites. Et, peut-être le plus important, les coûts d’investissement d’un système solaire photovoltaïque constituent un obstacle pour de nombreuses exploitations agricoles.
Relever ces défis peut aider les systèmes agrivoltaïques à progresser, améliorant ainsi la sécurité alimentaire et énergétique des communautés qui adoptent cette pratique.
