Agrivoltaïsme: quels systèmes pour quelle utilisation?

Les installations agrovoltaïques peuvent être classées en deux catégories: les systèmes fermés et les systèmes ouverts. Dans les systèmes fermés, les panneaux solaires sont intégrés aux serres. Dans le cas des systèmes ouverts, ils sont installés au-dessus ou entre les parcelles agricoles, c’est-à-dire à l’horizontale ou à la verticale.

En Suisse, les installations en plein air qui entravent ou remplacent la production agricole ne sont pas autorisées. En effet, dans notre pays, cette dernière a toujours la priorité. Seules les installations de recherche peuvent être installées sur des surfaces en plein air.

Installations agrivoltaïques horizontales

«Les installations solaires placées au-dessus de terres agricoles conviennent principalement aux vergers basse-tige et aux plantations de baies», explique Dominik Füglistaller, chargé de cours en agroécologie et en gestion des ressources à la Haute école spécialisée bernoise. En effet, pour ce genre de cultures, il existe souvent déjà une infrastructure de protection qui peut être aménagée pour les modules solaires.» Les cultures de baies ou de fruits nécessitent en outre des installations de refroidissement, ce qui constitue un moyen judicieux d’utiliser l’électricité solaire directement sur place. Selon l’expert, il existe un moment propice pour installer un système solaire dans les champs plantés d’arbres fruitiers: «Lorsqu’une partie des arbres doit être remplacée.»

Les avantages des installations agrivoltaïques horizontales:

• Fonction de protection: elles protègent les cultures contre la grêle et les fortes précipitations, et peuvent même, dans certains cas, remplacer les filets anti-grêle.
• Meilleur microclimat: l’agrivoltaïsme permet d’influencer le microclimat des cultures. Par exemple, les jours ensoleillés, il fait moins chaud sous les modules solaires.
• Travail plus agréable: la récolte des fruits ou des baies est plus agréable grâce à l’ombre projetée par les modules solaires.
• Utilisation combinée: si nécessaire, d’autres fonctions, telles qu’un système de récupération d’eau, peuvent être intégrées au système solaire.

Les installations agrivoltaïques horizontales sont généralement installées à une hauteur de deux à cinq mètres au-dessus du sol. Plus cet espacement est grand, plus la surface située en dessous peut être utilisée de manière flexible. Toutefois, ces systèmes sont plus complexes sur le plan technique et nécessitent des investissements plus importants.

Il est également possible de planifier des installations solaires surélevées et équipées de modules légèrement inclinés dans les pâturages. Elles y offrent de l’ombre et une protection contre les intempéries aux vaches et aux autres animaux. En Suisse, elles sont encore rares pour l’instant. Cela s’explique par les exigences réglementaires strictes: pour pouvoir bénéficier d’une autorisation, une installation agrivoltaïque doit, dans notre pays, apporter un avantage démontrable à la production agricole – dans ce cas précis au bien-être animal, par exemple.

Installations agrivoltaïques verticales

Dans les systèmes verticaux, l’exploitation agricole ne se fait pas sous les modules solaires, mais entre eux. «Ils conviennent notamment à l’élevage en pâturage et aux prairies», explique Dominik Füglistaller. «Dans les pâturages, ils servent de séparateurs et remplacent les clôtures traditionnelles.» Dans les prairies, les modules solaires peuvent également être installés au milieu des champs. Cela a pour effet secondaire positif de créer des zones de biodiversité. «Afin de maintenir une distance suffisante par rapport aux panneaux solaires, des bandes d’herbe haute sont laissées sur place lors de la tonte, ce qui permet à divers animaux de s’y réfugier.»

Les avantages des installations agrivoltaïques verticales:

• Coûts réduits: les systèmes verticaux sont généralement moins coûteux que les systèmes horizontaux, car leur sous-structure est plus simple.
• Placement plus flexible: grâce à leur installation plus simple, les modules solaires verticaux peuvent être déplacés plus facilement si nécessaire.
• Orientation ciblée: les modules solaires verticaux peuvent être orientés de manière à produire de l’électricité de façon plus régulière tout au long de la journée, par exemple en les orientant est-ouest.
• Protection contre le vent: les modules solaires verticaux agissent comme des brise-vent et limitent ainsi le dessèchement et l’érosion du sol.

De plus, selon Dominik Füglistaller, la règle suivante s’applique aux systèmes verticaux comme à toutes les installations solaires agricoles: «Elles sont particulièrement utiles lorsqu’il y a un raccordement au réseau et un consommateur d’électricité solaire à proximité.»

Serres équipées de modules solaires

Lorsque l’on parle d’installations agrivoltaïques fermées, il s’agit de systèmes situés sur ou à l’intérieur de serres. En principe, les modules solaires peuvent être intégrés à la structure du toit ou de la façade. Cela présente l’avantage de pouvoir réutiliser la sous-structure existante. Cependant, l’ombrage peut entraîner d’importantes pertes de rendement. C’est pourquoi on trouve de plus en plus de solutions spéciales, telles que des modules solaires translucides ou suspendus.

Comment l’agrivoltaïsme évolue-t-il?

Le potentiel de l’agrivoltaïsme reste considérable. Quelles innovations se profilent à l’horizon? Dominik Füglistaller estime que les grands changements ne résident plus dans la technologie, mais principalement dans la réglementation, les possibilités d’utilisation ainsi que l’utilisation et le stockage de l’électricité solaire. Il cite trois tendances:

1. Une plus grande acceptation: «Aujourd’hui, les conditions-cadres légales relatives à l’agrivoltaïsme varient considérablement d’un canton à l’autre. Cela tient également au fait que la population et les autorités ne l’acceptent pas encore partout. Cependant, depuis que l’on voit de plus en plus d’installations solaires agricoles, cette acceptation progresse rapidement, de sorte que même les cantons les plus réticents devraient peu à peu lever leurs obstacles.»
2. Nouvelles possibilités d’utilisation: «Plusieurs idées innovantes sont actuellement à l’étude pour déterminer où il serait judicieux d’implanter des installations agrivoltaïques. Parmi ces nouveaux sites potentiels, on peut citer par exemple les terres agricoles situées à proximité de voies ferrées. Grâce à des transformateurs, l’électricité solaire pourrait être injectée directement dans le réseau ferroviaire. Les zones de protection des nappes phréatiques exploitées de manière extensive présentent également un intérêt. Ici, la biodiversité et la production d’électricité pourraient aller de pair et l’électricité pourrait être acheminée vers les stations de pompage voisines, qui consomment beaucoup d’énergie.»
3. Consommation propre élevée: «Les systèmes de stockage constituent un enjeu majeur dans le domaine de l’agrivoltaïsme. Outre les systèmes de stockage sur batterie fixes, cela comprend également les voitures électriques appartenant aux entreprises et, à l’avenir, les tracteurs électriques dotés d’une fonction de recharge bidirectionnelle. Cela permet d’augmenter à la fois la consommation propre et la rentabilité des installations solaires. De la même manière, l’autarcie des exploitations agricoles s’accroît.»