Agrivoltaïsme : l'énergie solaire photovoltaïque au service de l'agriculture

« 40 % de production d’électricité renouvelable en 2030 en France ». Tel est l’objectif ambitieux fixé par la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte (LTECV), promulguée le 17 août 2015. Les énergies vertes se développent, notamment le photovoltaïque, et un concept innovant émerge : l’agrivoltaïsme. Le principe ? Tirer parti des surfaces agricoles en y installant des panneaux solaires fixes ou orientables. Les objectifs ? Utiliser cette électricité pour les cultures et les animaux et, dans un second temps, produire de l’électricité.

Ce modèle émergent séduit de plus en plus d’agriculteurs, de par sa réponse prometteuse aux enjeux agricoles, énergétiques et climatiques du pays. Présenté comme nouveau pilier de la stratégie solaire française par Emmanuel Macron en février 2022, l’agrivoltaïsme reste toutefois une filière naissante au stade d’expérimentation, qui demande à être rapidement encadrée. Mais alors, comment fonctionne cette pratique ingénieuse ? Quels sont ses avantages ? Hellio détaille le sujet.

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Agrivoltaïsme : combiner le photovoltaïque à l'agriculture

Dans le mix électrique, différentes sources d’énergie concourent à la production électrique « verte » (bas carbone) : l’éolien, la biomasse, l’hydraulique, la géothermie… et le solaire. L’agrivoltaïsme fait partie de la branche du solaire photovoltaïque, qui vise à transformer le rayonnement issu du soleil en électricité.

Les panneaux sont généralement fabriqués en silicium, performant pour capter les rayons et convertir la lumière en courant continu. Des onduleurs ou micro-onduleurs se chargent ensuite d'en faire un courant alternatif.

Note : parmi les énergies renouvelables (EnR), on retrouve également le solaire thermique, qui permet de produire de la chaleur.

Définition de la notion d’agrivoltaïsme

La technologie photovoltaïque doit être exploitée et démocratisée tout en sauvegardant les terres agricoles. Pour ce faire, en 2017, la Commission de régulation de l’énergie (CRE) lance un appel d’offres portant sur la réalisation et l’exploitation d’installations de production d’électricité innovantes à partir de l’énergie photovoltaïque, aussi appelé AO CRE « Innovation ».

Le cahier des charges associé caractérise les installations agrivoltaïques comme « permettant de coupler une production photovoltaïque secondaire à une production agricole principale en permettant une synergie de fonctionnement démontrable ». Il s’agit, à l’heure actuelle, de la seule définition fournie par un organisme d’État.

Une étude nationale menée par l’Ademe en 2021 livre toutefois une définition plus précise de l’agrivoltaïsme. Elle s’appuie sur « la notion de synergie entre production agricole et production photovoltaïque sur une même surface de parcelle. L’installation photovoltaïque doit ainsi apporter un service en réponse à une problématique agricole ».

L’Ademe met en évidence 4 possibilités de services :

• L’adaptation au changement climatique,
• L’accès à une protection contre les aléas,
• L’amélioration du bien-être animal,
• Une solution agronomique spécifique pour les besoins des cultures.

Attention : la pose de structures solaires photovoltaïques ne doit pas entraîner de dégradation importante de la production agricole, ni en quantité ni en qualité. Le maintien des revenus issus de l’exploitation est également une condition sine qua non à l’obtention d’une qualification « agrivoltaïque ».

Tout comme l’Ademe, le leader du mouvement Sun'Agri rappelle en effet que la production d’énergie solaire photovoltaïque n’est pas la priorité, mais un bénéfice de second plan. La volonté de préserver les surfaces agricoles tout en stimulant leur capacité de résilience prévaut.

À noter que d’autres néologismes fleurissent pour désigner le concept : agrophotovoltaïque, agri-solaire, ou encore solar sharing en anglais.

Le décret "agrivoltaïsme" du 8 avril 2024 vient préciser les modalités des installations agrivoltaïques et des centrales photovoltaïques au sol sur des terrains agricoles, naturels ou forestiers (dans des zones non cultivées). Ainsi, la production agricole des installations agrivoltaïques doit rester l’activité principale de la parcelle (surface photovoltaïque restreinte), être significative (rendement agricole minimale), générer un revenu durable et être réversible.

Fonctionnement des projets photovoltaïques sur terrain agricole

Dans les grandes lignes, le mécanisme de l’agrivoltaïsme est relativement simple. Concrètement, il s’agit de positionner des panneaux solaires au-dessus de vergers, de champs de légumes ou encore de pâturages pour protéger les cultures — ou le bétail — des aléas climatiques. En contrepartie, les modules absorbent une énergie gratuite et inépuisable, celle du soleil, pour générer de l’électricité.

De prime abord, cette pratique a tout l’air d’être gagnant-gagnant. Mais pour que le couplage photovoltaïque-agriculture fonctionne dans un cercle vertueux, une combinaison intelligente des deux activités est indispensable. La difficulté réside alors dans la sélection du type de structure adaptée à la culture. Et ce, afin de conserver la vocation nourricière des surfaces agricoles et de créer une synergie positive. Les porteuses et porteurs de projets agrivoltaïques doivent donc impérativement s’assurer de cette compatibilité.

Les différentes installations agrivoltaïques

Pour aider les développeurs de projets et agriculteurs à y voir plus clair, l’Ademe a passé au crible une cinquantaine d’infrastructures dans son étude. Cette collecte de retours d’expérience met ainsi en lumière dix systèmes photovoltaïques pour lesquels des fiches techniques récapitulatives ont été établies.

Les types d’installations solaires sont multiples :

• Centrales photovoltaïques au sol : les panneaux solaires sont disposés à même le sol. Ils sont rehaussés ou espacés selon la nature de la production végétale ou du cheptel, à la différence d’une centrale solaire classique.
• Ombrières : ces structures surélevées garantissent un niveau d’ensoleillement suffisant pour les cultures et autorisent la circulation d’engins agricoles. Il existe des ombrières fixes, parfois appelées serres ouvertes, ou des mobiles. Dans ce cas, on parle aussi de persiennes, ou d’ombrières dynamiques.
• Modules verticaux bifaciaux : ces panneaux à deux faces sont montés à la verticale, pour réduire l’empreinte au sol et faciliter la conduite des tracteurs et autres machines motorisées.

Arboriculture, maraîchage, viticulture, élevage de ruminants… la technique agrivoltaïque doit être soigneusement choisie en fonction de la parcelle agricole. Quoi qu’il en soit, l’Ademe rappelle qu’une étude au cas par cas demeure essentielle pour chaque projet.

À toutes fins utiles, l’Ademe a également identifié des solutions qui ne sont pas, à proprement parler, agrivoltaïques. Il s’agit des couplages d’intérêt potentiel pour l’agriculture : ces projets sans action synergique impliquent notamment l’accès à du matériel technique, comme les serres ou les granges, où sont installés des capteurs photovoltaïques.

D'autres types d'installations photovoltaïques ne font pas partie de la notion d'agrivoltaïsme : 

• Bâtiment agricole photovoltaïque : les panneaux sont installés sur la toiture d'un hangar par exemple
• Centrales photovoltaïques classiques au sol : sur terrains agricoles, naturels ou forestiers (uniquement dans des zones incultes ou non-cultivées)

Quel avenir pour l'agrivoltaïsme ? 

Cette filière est confrontée à des objectifs de taille pour les années à venir, tels qu’énoncés dans les programmations pluriannuelles de l’énergie (PPE). Et ce, dans le but de respecter les engagements de la loi relative à la transition énergétique à l’horizon 2030, mis en place pour faire face à l’urgence climatique.

Ainsi, pour le parc solaire photovoltaïque, la PPE 2019-2028 prévoit une puissance installée de :

• 20,1 GW en 2023,
• 35,1 à 44 GW en 2028.

Fin 2020, la puissance solaire de l’ensemble des modules photovoltaïques au sol et sur toitures de l’Hexagone avoisinait les 11 GW. Dans le même temps, 16 000 à 21 000 hectares de foncier supplémentaires seraient nécessaires pour tenir l’objectif 2028, d’après l’Ademe (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie).

De fait, le gouvernement a mis un coup d’accélérateur sur le développement des systèmes photovoltaïques, avec plusieurs dispositifs de soutien : tarifs d’achat, compléments de rémunération, et prime à l’autoconsommation. Au fil des ans, les terrains dégradés — comme les anciens sites industriels —, jusqu’alors plébiscités par l’État pour l’installation de centrales solaires au sol, se font plus rares. La concurrence se durcit, et la prospection se complexifie.

Dès lors germe l’idée de se tourner vers les parcelles agricoles. Catalyseur de curiosité, ce qu’on appelle « agrivoltaïsme » commence à prendre de l’ampleur dans certains pays d’Europe. À ce titre, environ 200 installations photovoltaïques sur terrain agricole ont été recensées par l’Ademe en France et à l’étranger.

Décret agrivoltaïsme 2024 : un nouveau cadre réglementaire pour le photovoltaïque

Le décret agrivoltaïsme du 8 avril 2024 complète la loi APER (accélération de production des énergies renouvelables) de mars 2023. Celui-ci apporte un encadrement pour le développement de l’agrivoltaïsme et du photovoltaïque au sol.

Critères des projets agrivoltaïques

Plusieurs précisions sur les critères d'un projet agrivoltaïque ont été apportées par ce décret. La parcelle agricole doit notamment

• Rester l’activité principale de la parcelle (surface photovoltaïque limitée à 40 %)
• Être significative (rendement agricole minimale de 90 %)
• Générer un revenu durable
• Être réversible

Critères des projets photovoltaïques

Concernant les projets photovoltaïques au sol ne peuvent être réalisés que dans des zones délimitées par les chambres d'agriculture à travers des documents-cadres :

• Terrains incultes (en friche, broussailleux ou impropre à la culture)
• Parcelles inutilisées depuis une décennie ou plus (avant l'entrée en vigueur de la loi Aper)
• Parcelles ayant un potentiel favorable pour accueillir de tels projets

Prêt à mettre l’énergie solaire au service de votre exploitation agricole ?

Quels sont les avantages de l’agrivoltaïsme ?

Depuis plusieurs décennies, le monde agricole souffre et connaît des difficultés économiques. Les obstacles se multiplient : hausse des coûts de l’énergie, phénomènes météorologiques extrêmes, volatilité des prix agricoles, surface cultivable en baisse… Un grand nombre ont dû mettre la clé sous la porte : en 40 ans, la France a perdu 1,6 million d’agricultrices et d’agriculteurs exploitants, d’après l’Insee. Dans ce contexte, l’agrivoltaïsme représente un levier de diversification intéressant. C’est notamment un atout face au réchauffement climatique.

Un outil de protection contre les intempéries et les températures extrêmes

Vagues de chaleur, sécheresse, inondations, orages de grêle, incendies… la planète se réchauffe, et les épisodes climatiques extrêmes se multiplient, en France comme à l’étranger.

En ce sens, l’agrivoltaïsme semble une véritable source de progrès agronomique, puisque la technique garantit un maintien, voire une amélioration des rendements agricoles.

En été, les panneaux photovoltaïques offrent ombre et fraîcheur aux ruminants et aux plantes, à la manière d’un parasol. Grâce à cette couverture, l’évapotranspiration des végétaux ralentit, ce qui entraîne une réduction de la fréquence des arrosages, et donc, une baisse de la consommation d’eau. Les cultures abritées échappent également aux brûlures du soleil, aux averses de grêle et aux vents violents. En hiver, les panneaux permettent de garder la chaleur, protégeant ainsi les légumes et les fruits contre les gelées.

D’autant plus que les systèmes d’ombrières mobiles sont pilotables. En effet, il est possible de modifier l’orientation des panneaux en fonction des besoins des végétaux et des prévisions météorologiques, afin de leur offrir plus ou moins d’ensoleillement ou de pluie.

Une opportunité économique

Les panneaux solaires photovoltaïques produisent de l’électricité qui peut être valorisée par les agriculteurs et agricultrices. Ils offrent ainsi une source de revenus complémentaires en fonction du modèle économique mis en place : vente partielle ou totale de l’électricité, loyer versé à l’agriculteur par l’opérateur agrivoltaïque, accès à une structure agricole à moindre coût… Un bon moyen de pérenniser l’exploitation grâce à des gains garantis dans la durée.

Une électricité verte et locale qui profite aux agriculteurs et à la planète

L’électricité produite par les modules photovoltaïques provient d’une source d’énergie renouvelable. Plus propre que les énergies fossiles (fioul, gaz, charbon, dérivés de pétrole), elle participe à la réduction des émissions de gaz à effet de serre de la filière électrique. Autres bienfaits environnementaux : le caractère réversible de la pratique agrivoltaïque, et la limitation de l’artificialisation des sols.

Cette électricité verte générée sur place peut aussi être autoconsommée. Cela signifie qu’elle est utilisée dans le cadre de l’activité agricole pour alimenter le matériel, par exemple la pompe d’irrigation. Ainsi, le spécialiste de la presse agricole la France Agricole indique que le taux d’autoconsommation photovoltaïque d’un agriculteur est de l’ordre de 80 %.

À lire aussi pour aller plus loin : le rapport de la CRE (Commission de régulation de l'énergie) sur les coûts et rentabilités du grand photovoltaïque en métropole continentale.

Les aides disponibles pour les projets agrivoltaïques

Se lancer dans l’aventure agrivoltaïque représente un investissement conséquent. De fait, plusieurs mécanismes de soutien financiers ont été définis pour permettre aux exploitantes et exploitants de valoriser l’électricité produite.

La prime à l’autoconsommation

L’autoconsommation de l’électricité photovoltaïque avec vente du surplus donne droit à une subvention de l’État. Elle est accessible aux entreprises dotées d’un système photovoltaïque en toiture d’une puissance inférieure ou égale à 100 kWc. En revanche, pas d'aide pour les centrales solaires au sol.

Le versement de la prime s’effectue désormais en une fois (contre 5 ans auparavant), et son montant varie selon la puissance installée. Entre 36 kWc et 100 kWc, par exemple, le développeur peut percevoir 100 € par kWc en 2024.

L’obligation d’achat

L’électricité verte est rachetée par EDF, ou par une entreprise locale de distribution. Ces contrats de revente sont signés en obligation d’achat à un prix fixé pour une durée de 20 ans.

Les tarifs diffèrent en fonction :

• De la puissance-crête de l’installation,
• Du mode de revente de l’électricité : en surplus ou en totalité dans le réseau électrique.

Ce dispositif est disponible :

• En guichet ouvert pour les installations photovoltaïques sur toiture de serre ou d’un bâtiment agricole, dont la puissance s’élève à 100 kWc maximum,
• Via un appel d’offres opéré par la CRE, pour les installations de puissance supérieure à 100 kWc.

Le complément de rémunération

Il est possible de vendre l’électricité photovoltaïque sur le marché de l’électricité, plutôt qu’à un acheteur obligé. En cas de prix de vente trop bas, c’est-à-dire inférieur à celui déterminé par le développeur pour assurer la rentabilité du système agrivoltaïque, l’État intervient en versant un complément de rémunération.

Pour pouvoir bénéficier du dispositif, le porteur de projet doit être sélectionné dans le cadre d’un appel d’offres.

Les aides locales

Certaines collectivités proposent des aides pour soutenir le développement de l’agrivoltaïsme et la transition énergétique. C’est par exemple le cas de la Région Nouvelle-Aquitaine, qui avait lancé un appel à projets photovoltaïque en milieu agricole en 2022.

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