Présentation
EnglishRÉSUMÉ
L’agrivoltaïsme est un service direct apporté à une production agricole (par exemple la protection contre les aléas climatiques) co-produisant de l’énergie photovoltaïque. La technologie agrivoltaïque dynamique adapte en temps réel la position de panneaux en rotation autour d’un axe en fonction des besoins en photosynthèse des cultures. Cette innovation pose des questions nouvelles dans les transitions énergétique et agricole et les démarches de planification les accompagnant. Cet article approfondit les enjeux d'un agrivoltaïsme raisonné tels que les problématiques de coût, d’impact sur la production agricole, et d’intégration dans un écosystème complexe.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Nathanaël KASRIEL : Chef de cabinet du Président de Sun’Agri, Lyon
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Jérôme CHOPARD : Chercheur modélisateur R&D, Sun’Agri, Lyon
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Jean GARCIN : Ingénieur modélisation et algorithmique, Sun’Agri, Lyon
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Sophie BELLACICCO : Coordinatrice R&D innovation, Sun’Agri, Lyon
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Cécile MAGHERINI : Directrice générale déléguée, Sun’Agri, Lyon
INTRODUCTION
L’adaptation des pratiques culturales aux contraintes environnementales, notamment météorologiques et climatiques, parsème l’histoire de l’agriculture. L’augmentation des phénomènes dus aux effets du changement climatique ont accéléré le développement et l’utilisation des systèmes de protection et d’adaptation (solutions d’irrigation, protection contre le gel, filets paragrêle, filets d’ombrage…) ces dernières années. C’est dans cette ligne que s’inscrit la solution d’agrivoltaïsme dynamique.
Le procédé de croissance d’une plante est un phénomène complexe, influencé par une multitude de variables. En fonction de son stade phénologique, la plante va chercher un optimum dépendant notamment de la quantité de lumière reçue, de la température ambiante, ou de son statut hydrique. La qualité et la quantité des fruits récoltés seront la résultante de ce processus. L’objectif de la technologie d’agrivoltaïsme dynamique est précisément d’influencer les facteurs de lumière et de température pour améliorer la production agricole et la pérenniser dans le temps. Elle présente des résultats probants, avec un maintien des rendements et une amélioration qualitative de la production agricole comparativement à une parcelle témoin, cultivée de façon identique mais sans panneau photovoltaïque.
La structure agrivoltaïque est la combinaison de deux éléments : une partie hardware et une partie software. La partie physique est composée de panneaux photovoltaïques supportés par une structure en acier. Les panneaux sont mobiles, en rotation autour d’un axe, de sorte à tantôt laisser passer la lumière, tantôt faire de l’ombre. La structure en acier supporte les panneaux à plusieurs mètres de hauteur et est construite de façon à assurer la compatibilité avec le machinisme agricole et l’absence d’impact à long terme sur les sols (non-utilisation du béton). La partie logicielle, quant à elle, est un programme de simulation et d’optimisation qui oriente les panneaux photovoltaïques afin de contrôler les conditions microclimatiques en temps réel.
L’un des intérêts de ce système de protection est qu’il s’autofinance par la vente de l’électricité produite. Bien que désoptimisée (les besoins de la plante pour sa photosynthèse sont prioritaires), l’énergie est produite dans des quantités comparables aux centrales solaires fixes, et à un coût équivalent aux grandes toitures photovoltaïques.
Vu sous l’angle énergétique, l’émergence de ce type de solution est une donnée nouvelle à prendre en compte dans les stratégies de développement du photovoltaïque, en particulier dans un contexte où EDF, dans une charte publiée avec la FNSEA, estime que les objectifs nationaux nécessitent d’aller au-delà des terrains déjà artificialisés. Le bon développement de l’énergie solaire passe par la prise en compte de plusieurs facteurs, parmi lesquels son coût pour la collectivité, l’équité territoriale, mais aussi l’acceptabilité locale des projets.
Les récents débats ont montré l’importance de ce dernier point. En effet, Jeunes Agriculteurs ou la Confédération Paysanne ont fait part de leur réticence face à un agrivoltaïsme qui serait non encadré, tandis que la FNSEA a elle-même communiqué sur les risques d’un agrivoltaïsme qui ne serait pas développé en lien avec le monde agricole. Un travail législatif et réglementaire s’impose : en définissant l’agrivoltaïsme comme un outil à vocation agricole dans la loi d’abord ; en clarifiant l’instruction administrative des projets ensuite ; en mettant en place un régime de contrôle et de sanction qui emporte l’adhésion des parties prenantes enfin.
Cet article présente les aspects majeurs de la technologie d’agrivoltaïsme dynamique ainsi que les principaux résultats obtenus sur les dispositifs expérimentaux cette dernière décennie. Il se poursuit par la mise en contexte de la technologie dans le paysage agricole en détaillant ses atouts en matière de protection des cultures. Enfin, il analyse le cadre réglementaire français actuel et propose une route à suivre pour garantir un développement pérenne de l’agrivoltaïsme dans nos territoires.
Domaine : Agrivoltaïsme
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : Production agricole, panneaux photovoltaïques, IA
Domaines d’application : Agriculture, production d’énergie renouvelable
Principaux acteurs français :
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Pôles de compétitivité, Cluster : Capenergies, DERBI, AgrisudOuest Innovation, France Agrivoltaisme
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Centres de compétence : INRAE, CIRAD
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Industriels : TSE, Ombrea, REMTec (filiale française), AKUO
Autres acteurs dans le monde : Fraunhofer, Migal, NextoSun, Insolight
Contact : https://sunagri.fr/
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
2. Impact de l’agrivoltaïsme sur la production agricole
Les plantes cultivées en agriculture sont le résultat de millions d’années d’évolution et d’un millier d’années de sélection. Elles transforment l’eau et le dioxyde de carbone en biomasse en utilisant l’énergie lumineuse du soleil. Cette biomasse est ensuite récoltée par l’agriculteur pour la consommation humaine ou animale. Etant des organismes fixés, les plantes doivent en permanence ajuster leur croissance et leur développement pour essayer d’adapter l’activité photosynthétique aux conditions fluctuantes de leur environnement.
L’installation d’une ombrière faite de panneaux photovoltaïques pilotables au-dessus des cultures introduit une modification du microclimat sur la parcelle et du comportement des plantes. Plus précisément, les panneaux vont avoir un impact sur la quantité de lumière reçue par les plantes et la température des organes (figure 2). Les études menées sur l’ombrage ainsi que les retours d’expériences conduits sur les installations expérimentales de Sun’Agri permettent de mieux comprendre l’impact d’une ombrière photovoltaïque pilotée sur les cultures et comment en tirer parti pour mitiger l’impact du changement climatique sur les exploitations agricoles.
2.1 Fonctionnement des plantes
Au cours de son développement, la plante va mettre progressivement en place l’ensemble des organes nécessaires à son développement puis à sa reproduction. La phénologie est l’étude des événements qui rythment le cycle de vie de la plante, en particulier les aspects qui sont influencés par les variations saisonnières du climat et tout particulièrement la température .
Le débourrement...
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Impact de l’agrivoltaïsme sur la production agricole
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CLELAND (E.E.), CHUINE (I.), MENZEL (A.), MOONEY (H.A.), SCHWARTZ (M.D.) - Shifting plant phenology in response to global change. - In :Trends in Ecology & Evolution, pp. 357‑365 (2007). 10.1016/j.tree.2007.04.003
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(2) - LINKOSALO (T.), LECHOWICZ (M.J.) - Twilight far-red treatment advances leaf bud burst of silver birch (Betula pendula). - In : Tree Physiology, pp. 1249‑1256 (2006). 10.1093/treephys/26.10.1249
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(3) - FRANKLIN (K.A.) - Shade avoidance. - In : New Phytologist, pp. 930‑944 (2008). 10.1111/j.1469-8137.2008.02507.x
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(4) - CHAVES (M.M.), COSTA (J.M.), ZARROUK (O.), PINHEIRO (C.), LOPES (C.M.), PEREIRA (J.S.) - Controlling stomatal aperture in semi-arid regions – The dilemma of saving water or being cool? - In : Plant Science: an International Journal of Experimental Plant Biology, pp. 54‑64 (2016). 10.1016/j.plantsci.2016.06.015
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(5) - DARRIET (P.), PONS (A.), ALLAMY (L.), SCHUTTLER (A.), VAN LEEUWEN (K.), THIBON (C.) - Quels impacts attendus du changement climatique sur les composés aromatiques...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
AFNOR Label « Projet Agrivoltaïque » (2020) https://certification.afnor.org/energie/label-agrivoltaique-positif
Charte Cultivons Demain : https://cultivons-demain.fr/wp-content/uploads/2020/10/Charte-Cultivons-Demain-LD.pdf
HAUT DE PAGE
WO2015145351A1 : Procédé de production d’énergie électrique adapté aux cultures (accordé en Europe, aux États-Unis, en Chine, en Afrique du Sud et en Australie).
FR1850890 : Système agrivoltaïque et procédé de culture de végétaux (porte sur des idées prospectives permettant de mieux cibler l’ombrage au sol ; rendu public en août 2019).
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