Sun’R développe l’agrivoltaïque, « combo gagnant » face au changement climatique

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De Montpellier * – Au nom de la concurrence entre les usages, le solaire photovoltaïque est prié de ne ne pas trop empiéter les sols et de ne pas gêner non plus la lumière, indispensable aux cultures. Dans ce contexte, le projet Sun’Agri, piloté par Sun’R et l’Inra, est une vraie curiosité. A l’encontre de bien des idées reçues, il démontre même l’intérêt de réconcilier agriculture et photovoltaïque.

Projet Sun'Agri, à la Vallette
Projet Sun’Agri, à Lavallette (Hérault)

De la concurrence à la symbiose entre photovoltaïque et agriculture

Qui l’eût cru ? L’inventeur du mot « agrivoltaïque », Christian Dupraz, fut un opposant féroce aux centrales photovoltaïques installées au sol. « Le photovoltaïque n’a pas sa place au sol, dans un contexte d’étalement des villes et de bétonisation rampante menaçant déjà gravement les espaces agraires », explique ce chercheur spécialisé dans l’agroforesterie à l’Inra et ancien élu EELV. Au cours de recherches sur les cultures étagées et les bienfaits de l’ombre sur les plantes, il finit pourtant par se faire une toute autre idée du photovoltaïque…

Des années d’expérimentations

En collaboration ...

avec le développeur/exploitant Sun’R et l’Irstea – Institut national de recherche en sciences et technologie pour l’environnement et l’agriculture -, le chercheur lance en 2009 une expérimentation baptisée Sun’Agri sur un terrain de l’Irstea situé à Lavalette, près de Montpellier.

Le principe : cultiver toutes sortes de légumes et de céréales, à l’ombre d’une installation photovoltaïque orientée est-ouest et perchée à 4,5 mètres de haut. « La conclusion immédiate a été que les plantes produisent autant, voire plus, lorsqu’elles sont partiellement ombragées », explique le chercheur.

Phase 1 de Sun'Agri : panneaux fixes, axe est-ouest, semi ou pleine densité
Phase 1 de Sun’Agri : panneaux fixes orientés est-ouest, à semi ou pleine densité

A surface égale, une production supplémentaire

Pour démontrer les bienfaits de la cohabitation entre agriculture et photovoltaïque, il s’appuie sur le concept de Land efficiency ratio (LER), soit le rapport entre la surface usuellement nécessaire pour réaliser une production (agricole et/ou photovoltaïque…) et la surface effectivement utilisée pour l’expérimentation. Dans le cas de Sun’Agri le LER atteint 1,7 car si la production agricole baisse jusqu’à 30% (dans le cas d’une installation photovoltaïque à pleine densité), la production photovoltaïque, elle, reste identique à une installation classique.

Diminution des besoins en eau

Dès la première phase, l’équipe de chercheurs a pu constater une baisse des besoins en eau des cultures allant de 20 à 30%. « Les plantes transpirent moins lorsqu’elles sont à l’ombre, donc elles consomment moins d’eau, explique Christian Dupras. Dans le cas des salades, par exemple, l’arrosage vise plus à rafraîchir les plantes qu’à les abreuver. Or, l’ombre des panneaux suffit à leur donner assez de fraîcheur. » Les panneaux permettent, par ailleurs, de protéger partiellement les cultures contre les fortes pluies ou la grêle.

Côté photovoltaïque, « l’investissement initial est 30% plus cher du fait de la hauteur inhabituelles des installations », explique Dany Marchand-Maillet, directeur des opération chez Sun’R. « En revanche, on constate que plus les panneaux sont éloignés du sol, mieux ils fonctionnent car ils chauffent moins. Enfin, les installations maraîchères sont souvent proches et raccordées au réseau, ce qui représente une économie potentielle pour le raccordement ».

Phase 2 de Sun'Agri : trackers solaire à un axe, orientation nord-sud, semi-densité
Phase 2 de Sun’Agri : trackers solaire à un axe, orientation nord-sud, semi-densité

Une meilleure maîtrise grâce aux trackers solaires

La phase 2 de Sun’Agri, débutée en mars 2014, implique le fabricant de trackers solaires Optimum Tracker. Les panneaux, désormais installés sur un axe nord-sud, peuvent ainsi suivre la course du soleil et/ou être orientés différemment selon les besoins. Outre la possibilité de moduler la production photovoltaïque selon les besoins du réseau, cette installation dynamique permet également de contrôler l’apport en lumière et en chaleur pour les cultures tout au long de la journée, explique Christian Dupraz. « Au printemps, le positionnement des panneaux à l’horizontal pendant la nuit permet de garder la chaleur. En été, mieux vaut les incliner à la verticale pour que celle-ci s’échappe », détaille-t-il.

Une gestion intelligente des ombrages et des flux de chaleur permet également d’améliorer la production, tant d’un point de vue quantitatif que qualitatif. « En Algérie, les producteurs de tomates sont soumis à des quotas mensuels. En étalant leur production sur plusieurs mois, ils pourraient mieux écouler leur production », explique Christian Dupraz. Autre exemple, plus délicat, celui du vin : « il y a un vrai impact du dérèglement climatique sur la production vinicole dans le sud de la France, explique Dany Marchand-Maillet. Le raisin mûrit trop vite, impactant la qualité du produit final, donc il y a un vrai intérêt à retarder cette maturation en ombrageant les vignes ».

L’expérimentation doit durer au moins jusqu’en 2017 car les pistes de recherches sont nombreuses. La gestion optimale permettant d’optimiser à la fois la production agricole et photovoltaïque reste notamment à trouver.

Un projet soumis à CRE 3

Pour l’heure Sun’R entend déployer un démonstrateur plus important en partenariat avec le domaine viticole de Nidolères, près de Perpignan. L’entreprise a soumis son projet à l’appel d’offres CRE 3 dans la catégorie « centrales au sol ». L’exploitation de 2,2 MW doit couvrir 5 hectares de vignes.

Le potentiel de l’agrivoltaïsme s’exprime tout particulièrement dans les zones de forts stress hydriques. Selon Sun’R, le marché pourrait atteindre plusieurs dizaines de milliers d’hectares de production agricole sur le seul pourtour méditerranéen, soit plusieurs gigawatts de production photovoltaïque, mais les expérimentations sont encore sporadiques.

*A l’occasion de la conférence Derbi 2015 qui a lieu du 1er au 3 juillet à Perpignan, GreenUnivers a été convié par le pôle de compétitivité à participer à un voyage de presse sur le thème des territoires à énergie positive.