Agrivoltaïsme : est-ce la panacée dans les champs ? On pèse le pour et le contre

Ces dernières années, on entend de plus en plus parler d’« agrivoltaïsme », dont l’Ademe recense environ 200 projets en cours pour la France. Un cadre réglementaire et législatif a également été récemment adopté pour cette filière émergente. Un système agrivoltaïque correspond à l’association de panneaux solaires et d’une culture, sans induire ni dégradation importante de la production agricole ni diminution des revenus de cette production.

il s’agit aussi de soutenir l’adaptation des systèmes de culture aux changements climatiques (protection ou atténuation des aléas comme la grêle, la chaleur, la sécheresse ou encore amélioration du bien-être animal). Une étude publiée dans la revue Nature estime que si 1 % de la surface utilisée pour l’agriculture était combinée à la production photovoltaïque, la totalité de la demande mondiale en électricité serait couverte.

L’agrivoltaïsme soulève de nombreuses interrogations

Même s’il permet une productivité élevée d’énergie, l’agrivoltaïsme soulève de nombreuses interrogations, notamment celles liées au modèle agronomique des exploitations agricoles, ainsi qu’à leur modèle économique et leurs capacités foncières. C’est à ces aspects que nous allons nous intéresser.

Nous laisserons ainsi de côté les questions sur l’impact paysager et les perceptions des riverains vis-à-vis de ces nouvelles exploitations (notamment les perturbations visuelles engendrées et leurs potentielles conséquences sur la valeur du foncier). Perceptions qui varient en fonction des aménagements (comme la plantation de haies entourant les installations) et de la compréhension par les habitants du mix énergétique soutenable pour répondre aux besoins et à la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Des effets contrastés sur la production agricole

On distingue aujourd’hui trois types de systèmes agrivoltaïques :

• Des structures composées de rangées de panneaux solaires à proximité du sol, avec des espaces cultivables entre les rangées pour accueillir le matériel agricole.
• Des structures photovoltaïques proches du sol, associées à de l’élevage ou de l’aquaculture (avec des panneaux flottants).
• Des structures surélevées permettant l’accès aux engins agricoles sous les centrales photovoltaïques – il s’agit de la configuration la plus onéreuse, mais aussi la plus adéquate pour limiter l’impact sur la production agricole.

L’installation de systèmes agrivoltaïques influe sur les radiations solaires, la température et l’humidité du sol situé sous les panneaux. La diminution du rayonnement reçu semble être le facteur majeur impactant les performances des cultures agricoles, étant en moyenne 30 % inférieur sous les centrales agrivoltaïques.

Le rendement de certaines cultures (céréales) a tendance à diminuer tandis que d’autres (légumineuses, framboises) ont un meilleur potentiel de rendement grâce à ces conditions ombragées.

De manière générale, on peut dire que les cultures annuelles héliophiles (céréales en tête) implantées sous installation agrivoltaïque présentent des rendements altérés, mais une croissance favorisée en période de forte chaleur.

Sur quelles parcelles installer de l’agrivoltaïsme ?

Face à l’augmentation de la fréquence des aléas climatiques induisant des stress thermiques et hydriques, l’agrivoltaïsme pourrait être positif pour une meilleure résistance ou résilience des cultures.

La densité et le pourcentage de recouvrement au sol (c’est-à-dire le pourcentage de sol couvert) des panneaux solaires sont à définir en fonction des potentielles pertes de rendement pour des années sans aléas climatiques (sans conditions stressantes pour les plantes ; par exemple, sans grêle ni sécheresse) afin de gérer ce risque.

Les sols fertiles, avec des potentiels de rendement élevés (comme les sols profonds riches en limon des plateaux et vallées du nord-ouest de l’Europe), ne seraient pas les plus appropriés pour l’installation de centrales photovoltaïques, puisqu’elles pourraient induire une baisse de production de cultures nécessitant un besoin important de lumière. L’enjeu est donc à la fois d’identifier les meilleures associations cultures-panneaux photovoltaïques et de définir les systèmes de culture et les territoires (au regard de leurs sols et de leur climat) les plus appropriés pour l’agrivoltaïsme.

Pour les zones d’élevage en prairie, l’implantation de panneaux solaires surélevés s’avère intéressante, notamment en période estivale. En effet, les installations ne semblent pas impacter la production d’herbe et participent au bien-être des animaux en réduisant le stress thermique (les animaux bénéficiant de zones d’ombrage).

Quels impacts sur la biodiversité ?

La mise en place de centrales agrivoltaïques peut modifier les propriétés du sol à l’échelle de la parcelle agricole, et donc la biodiversité locale à court et long terme (mais pas nécessairement négativement). La réalisation d’études d’impact environnemental semble donc nécessaire pour assurer un équilibre entre conservation de la biodiversité et extension des centrales agrivoltaïques.

L’artificialisation des sols par les installations productrices d’énergie renouvelable est également un enjeu important.

Actuellement, la législation française considère que les exploitations agricoles concernées par une installation agrivoltaïque ne sont pas comptabilisées « dans la consommation d’espaces naturels, agricoles et forestiers dès lors que les modalités de cette installation n’affectent pas durablement les fonctions écologiques du sol ».

Ceci peut s’expliquer par des techniques d’installations et de démantèlement spécifiques qui ne modifieraient pas de manière irréversible la vocation initiale du terrain et les fonctions du sol.

Freins et leviers à l’échelle de l’exploitation agricole

L’agrivoltaïsme constitue une forme de diversification d’activités pour les agriculteurs qui peut s’avérer soutenable, notamment pour les systèmes de production pour lesquels l’ombrage additionnel des panneaux est bénéfique ; on pense par exemple aux systèmes maraîchers ou composés de prairies permanentes.

Une étude économique des systèmes agrivoltaïques a ainsi montré que la valeur de l’électricité produite par l’énergie solaire, couplée à la production de cultures tolérantes à l’ombre, génère une augmentation de plus de 30 % par rapport aux exploitations agricoles conventionnelles.

Comparé aux cultures dédiées à la production de biocarburants (colza, betteraves), il s’avère plus productif (x 10 en termes d’énergie produite par hectare) et impactant dans la réduction des émissions de GES, les cultures bioénergétiques requérant des apports en fertilisants chimiques de synthèse (100 à 200 unités d’azote par hectare) et plusieurs étapes de transformation.

La mise en place de l’agrivoltaïsme peut d’autre part constituer un levier dans la réduction indirecte des émissions de gaz à effet de serre (GES), en équilibrant la consommation d’énergie fossile, par autoconsommation d’électricité et une réduction des émissions GES par quantité d’énergie produite sur une exploitation. L’agrivoltaïsme constituerait en outre une opportunité pour les exploitations, davantage consommatrices d’énergie électrique et émettrices de GES.

Des risques de spéculation

L’agrivoltaïsme réglementé, conciliant la production agricole et la production d’électricité et sécurisant le bail rural entre le propriétaire et l’agriculteur, permettrait de réduire le risque de développement de centrales photovoltaïques consommatrices de surface agricole.

Cependant, le loyer versé par les énergéticiens en contrepartie d’installations solaires peut être dix fois plus élevé que ce que peut rapporter la location des terres à un exploitant (le fermage). Cette attractivité peut inciter une spéculation et engendrer une augmentation de la valeur des terres et/ou de l’exploitation agricole. La réduction de ce risque, récemment encadré par la loi AER, passe par la définition d’un mode organisationnel entre l’investisseur, le propriétaire et l’agriculteur.

Quel avenir pour l’agrivoltaïsme ?

Si l’agrivoltaïsme suscite un certain engouement, il est nécessaire de rappeler que la priorité du photovoltaïsme reste la valorisation des friches et les zones d’activités économiques dont les sols ont largement été artificialisés.

L’agrivoltaïsme peut trouver sa place dans les territoires ruraux au regard de la filière des biocarburants (éthanol de blé et de betterave, diester de colza), consommateurs de surfaces agricoles (plus d’un million d’hectares en France), d’énergie et davantage émetteurs de GES, répondant à d’autres usages, comme l’alimentation des moteurs thermiques des engins lourds (pour la construction, certains travaux agricoles, le transport, etc.) difficilement remplaçables par des moteurs électriques.

La filière agrivoltaïque doit ainsi se structurer en s’assurant du maintien de la vocation première de l’agriculture (produire des aliments) ; pour cela, elle peut notamment s’appuyer sur le label « Projet agrivoltaïque » créé par l’Afnor, le guide pour l’agrivoltaïsme appliqué à l’élevage des ruminants par l’Idele, et le développement de travaux de recherche réalisés avec une diversité d’acteurs (énergéticiens, conseillers, agriculteurs et habitants).

À propos des auteurs :
Michel-Pierre Faucon. Enseignant-chercheur en écologie végétale et agroécologie – Directeur à la recherche UniLaSalle Beauvais, UniLaSalle.
Marc Legras. Directeur des Formations – UniLaSalle, UniLaSalle.
Romain Gloaguen. Enseignant-Chercheur en Agronomie, UniLaSalle.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.