Agrivoltaïsme : principes, avantages et fonctionnement

Associer agriculture et production d’énergie photovoltaïque apparaît comme une réponse aux enjeux climatiques et énergétiques, en contribuant à l’indépendance stratégique du territoire. La production agricole française doit se renouveler sans perdre ses racines, à travers le maintien de son autonomie et des traditions rurales. 

Dans le cadre de la transition énergétique, la France intègre à son paysage de plus en plus d’énergies renouvelables pour moins dépendre des ressources fossiles.

L’agrivoltaïsme représente cette vision d’un futur aux infrastructures plus écologiques, les panneaux solaires étant intégrés à leur environnement, en synergie avec le développement agricole et l’équilibre des écosystèmes. 

Dans cet article, nous allons définir ce type d’installations, mais aussi leurs avantages, leurs cas d’application et la mise en œuvre d’un projet d’installation agrivoltaïque.

Points clés de l’article :

Voici les éléments essentiels à retenir sur l’agrivoltaïsme : 

• L’agrivoltaïsme combine agriculture et production d’énergie photovoltaïque ;
• Il est encadré par la loi APER de 2023 et un décret de 2024 ; 
• Il réduit la dépendance aux ressources fossiles, augmente la sécurité alimentaire et apporte un revenu complémentaire aux agriculteurs ;   
• Les installations doivent respecter les cultures préexistantes et la biodiversité du site ; 
• Elles doivent compléter et non remplacer l’activité agricole et rendre un service direct à l’exploitation ; 
• Les projets ont plusieurs applications : co-cultures, élevages bovins et ovins, remise en état des terrains inexploités, adaptation de bâtiments agricoles.

Qu'est-ce que l'agrivoltaïsme ?

Définition et principe de base

L’agrivoltaïsme se réfère à une installation de production d’électricité photovoltaïque placée en cohabitation avec une activité agricole : culture céréalière, vignes, maraîchage et arboriculture ou élevage. Sa mission est de créer une synergie entre agriculture et énergie renouvelable.

Au cours des dix dernières années, ce sujet est devenu crucial en France, à tel point que le Sénat a publié un document pour permettre le développement de l’agrivoltaïsme. 

La loi n°2023-175 du 10 mars 2023 dite APER définit les installations agrivoltaïques selon les termes suivants : 

“Une installation agrivoltaïque est une installation de production d'électricité utilisant l'énergie radiative du soleil et dont les modules sont situés sur une parcelle agricole où ils contribuent durablement à l'installation, au maintien ou au développement d'une production agricole. (...)”

Plus précisément, l’article L. 314-36 du code de l'énergie explique que l’installation doit répondre à trois conditions d’application pour que la production d’électricité s’intègre au paysage agricole :

• L’installation ne doit pas remplacer ni concurrencer l’activité agricole ;
• Il est important qu’elle puisse être réversible ;
• Elle doit rendre un service direct à l’agriculture.

Cette notion de service rendu est essentielle pour que l’opération soit viable. Ces services peuvent être de différentes natures : 

• Amélioration du potentiel agronomique, c’est-à-dire que l’installation a un impact décisif sur la qualité ou la quantité des cultures ;
• Adaptation au changement climatique, à travers laquelle les modules solaires doivent s’intégrer à une stratégie plus globale de résilience dans le monde agricole ; 
• La protection contre les aléas, notamment ceux liés au réchauffement climatique comme les pics d’ensoleillement et de chaleur l’été ou les épisodes de grêle ; 
• Amélioration du bien-être animal, dans le cas où l’installation se situe sur la même parcelle que des animaux. Il faudra non seulement que les modules s’intègrent à l’existant, mais aussi qu’ils améliorent un aspect du bien-être animal. 

La loi APER est suivie d’un décret d’application paru en 2024. Il s’agit d’un cadre pour le développement des projets photovoltaïques sur les terrains des agriculteurs. 

Ce décret est voué à faire en sorte que les services rendus à l’agriculture par le photovoltaïque soient correctement appliqués et mesurés. 

Ce n’est pas l’agriculteur, mais l'énergéticien qui monte, finance et gère l’installation. Les mesures apportées par le décret agrivoltaïque de 2024 visent notamment à garantir : 

• Une utilisation appropriée des terrains agricoles, naturels et forestiers ; 
• Un cadre juridique précis qui protège les droits des agriculteurs ; 
• Des indications et des références pour mesurer l’impact de la production électrique sur les cultures.

Deux notions émergent de ce décret : celles de revenu durable et de production agricole significative. 

Un revenu agricole est dit durable lorsque la moyenne des productions animales ou végétales après la pose des panneaux photovoltaïques n’est pas inférieure à celle qui existait auparavant. La notion de production agricole significative rejoint cette dernière. 

Contexte de l'agriculture durable et de la transition énergétique

En France, la production agricole doit répondre aux besoins alimentaires croissants des Français : d’ici 2050, il faudra produire 56 % de ressources supplémentaires pour satisfaire la demande. En parallèle, de nouveaux défis se présentent, comme la sécheresse liée aux canicules ou l’appauvrissement des sols. 

L’objectif premier est de réduire notre dépendance aux ressources fossiles grâce à une sobriété accrue dans notre consommation énergétique. Pour accompagner la décarbonation, la diversification des sources de production d’énergie est nécessaire, en priorisant les énergies vertes. 

C’est ici que les panneaux solaires photovoltaïques interviennent. Ils sont une source de production d’électricité discrète et peu coûteuse en main-d'œuvre, qui peut s’intégrer parmi les activités agricoles. 

Cette pratique s’insère dans la ferme du futur comme une réponse aux interrogations sur l’avenir de la production alimentaire et agricole française. 

Les agriculteurs, en tant qu’acteurs essentiels du territoire, jouent un rôle central dans l’intégration de l’installation dans le paysage rural. Cette démarche repose sur une collaboration étroite entre ces derniers et les autres parties prenantes afin de garantir une harmonie entre production agricole et énergétique.  

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Les avantages de l'agrivoltaïsme

Augmentation du rendement agricole et de la sécurité alimentaire

Cette pratique répond au besoin grandissant de développement de la production d’énergies renouvelables et de leur intégration aux infrastructures existantes. Des instituts français comme l’INRAE et l’IDELE, qui pensent l’agronomie de demain, ont mené des études sur différentes combinaisons entre culture et solaire, pour constater les bénéfices de ce système.

Le “recueil de retours d'expériences sur les systèmes PV en terrains agricoles”, disponible sur la librairie en ligne de l’ADEME, fait part des atouts et des faiblesses de chaque type d’association agrivoltaïque. Il en ressort que : 

• L’agrivoltaïsme permet de financer ou d’amortir le coût des infrastructures agricoles en générant un revenu complémentaire, tout en optimisant l’usage des surfaces cultivables ; 
• Les panneaux photovoltaïques apportent une bonne protection contre les aléas climatiques ; 
• Ce système est l’une des voies privilégiées pour atteindre les objectifs de la loi sur la transition énergétique. 

Dans ce recueil, de nombreuses autres questions sont abordées, notamment celle de l’ombrage des structures photovoltaïques, qui nécessite un approfondissement des connaissances agronomiques pour permettre des résultats futurs optimaux. 

Une installation agrivoltaïque est utile précisément au moment où les conditions climatiques se font de plus en plus préoccupantes, exposant le bétail à des épisodes de canicule et de sécheresse répétés. 

Parmi les possibilités, l’association pâturage et solaire fournit une ombre pour la pâture qui bénéficie aux moutons comme à la pousse sous panneaux en cas de forte chaleur. Les installations photovoltaïques imitent les arbres en protégeant les animaux, tout en produisant de l’électricité. 

Réduction des émissions de gaz à effet de serre et de la dépendance aux énergies fossiles

Aujourd’hui, en France, près de 50 000 exploitations agricoles produisent déjà 20 % de l’énergie renouvelable, soit 3,5 % de la production nationale. 

La production énergétique du secteur agricole représente 96 % des biocarburants, 83 % de l'éolien, 26 % du biogaz, 13 % du solaire et 8 % de la biomasse chaleur. L’ADEME prévoit une multiplication par 3 de cette production d'ici 2050, touchant 280 000 exploitations.

Les centrales photovoltaïques au sol, sur toiture ou en ombrières sont des alliées puissantes de la décarbonation : elles permettent de réduire les émissions de dioxyde de carbone sans entraver le développement agricole.

De plus, les panneaux photovoltaïques ne nécessitent que très peu d’entretien, aucune ressource humaine et pas de flux de transport routier, contrairement à la méthanisation qui nécessite le déplacement des intrants. 

Les différentes applications de l'agrivoltaïsme

Co-cultures agricoles et panneaux solaires

Quels sont les types de combinaisons agrivoltaïques ? Le rapport de l’ADEME recense plus d’une dizaine de pratiques : 

• Maraîchage sous serre photovoltaïque ;
• Arboriculture sous ombrière fixe ou serre photovoltaïque ;
• Production végétale de plein champ sous ombrières mobiles ;
• Agrivoltaïsme ovin sous centrale photovoltaïque ;
• Agrivoltaïsme bovin ;
• Trackers photovoltaïques ;
• Protection photovoltaïque aquacole ;
• Panneaux photovoltaïques verticaux bifaciaux ;
• Toitures photovoltaïques.

Du maraîchage à l’élevage de bovins ou d’ovins, en passant par la mise en place d’un bâtiment agricole photovoltaïque, de nombreuses structures existent pour lier production d’électricité verte et activités agricoles. Pour tous ces types d’installations, le principe du service rendu à l’agriculture reste le critère clé à respecter.

Pour chaque configuration, des conditions contractuelles et un accompagnement spécifiques sont nécessaires pour que le propriétaire exploitant puisse prendre les meilleures décisions.

Intégration de l'agrivoltaïsme dans les serres et les exploitations agricoles

La synergie entre activités agricoles et production d’énergie peut avoir lieu à travers plusieurs types d’installations, pour une intégration optimale du système au sein de l’exploitation. En voici quelques exemples : 

• Pour les vignerons : des panneaux photovoltaïques orientables positionnés au-dessus des vignes créent un microclimat protégeant les pieds du gel et de la brûlure du soleil ; 
• Pour les éleveurs bovins : des ombrières solaires inclinables préservent les ressources fourragères et améliorent le bien-être des animaux ; 
• Pour les cultivateurs : des haies solaires clôturent et sécurisent la zone de culture tout en préservant la qualité du sol. Jouer sur la hauteur des panneaux permet également le passage des engins agricoles sans amoindrir la surface agricole exploitable ; 
• Pour les éleveurs ovins ou les propriétaires de friches agricoles : le couplage agrisolaire permet une adaptation du parc en agissant sur la hauteur, la densité et l’écartement des panneaux. 

La revalorisation de terrains pollués

Comme le précise le Sénat, le développement du photovoltaïque doit se concentrer sur une exploitation raisonnée de la surface au sol, avec en priorité les toits ou les terrains dégradés, pour permettre la reconversion des friches ou des terrains pollués et des surfaces cultivées non rentables. 

Le propriétaire du terrain dégradé bénéficie de la rente foncière de cette installation pour revaloriser un terrain agricole pollué par des activités préexistantes ou pour valoriser une surface non exploitable.

Mise en œuvre de l'agrivoltaïsme

Choix des cultures adaptées et disposition des panneaux solaires

Conformément au décret dédié, la disposition des panneaux doit être adaptée aux cultures préexistantes. 

Une étude de faisabilité est présentée en amont. Les initiatives agrivoltaïques doivent être conformes à la réglementation du photovoltaïque au sol et font, pour la plupart, l’objet d’une demande de permis de construire auprès du maire. 

Une fois la zone choisie et l’autorisation obtenue, l’installation se fait en fonction de considérations techniques assurant la rentabilité : 

• L’orientation des panneaux au sud est optimale pour un meilleur ensoleillement et une rentabilité maximale ;
• L’inclinaison des panneaux avec un angle de 60° permet de capter les rayons du soleil en toute saison.

Un installateur certifié est chargé d’installer les panneaux conformément aux conclusions de l’étude et aux termes du contrat. Il est possible d’être accompagné par le label “Projet agrivoltaïque” créé par l’AFNOR qui encadre la mise en place des installations photovoltaïques.

Les bénéficiaires de ce label AFNOR Agrivoltaïque peuvent en profiter dès la conception du dossier et faciliter ainsi l’instruction de ce dernier.

Considérations techniques et économiques pour les agriculteurs

Afin de concrétiser ses ambitions agrivoltaïques, il est crucial d’établir en amont un contrat qui lie le propriétaire du terrain et le développeur photovoltaïque. Quelle que soit la forme juridique de l’exploitation agricole, ce contrat devra respecter et protéger le droit de l’agriculteur, afin de ne pas dénaturer son activité. 

En effet, les agriculteurs sont protégés par différents types de baux agricoles, notamment le bail rural qui s’applique aux terrains, bâtiments ou autres biens immobiliers à usage agricole. 

L’installateur des panneaux ou des modules photovoltaïques garantit le bon déroulement du projet et sa viabilité financière sur toute la période du contrat. L’agriculteur doit quant à lui rester protégé dans son droit. Son activité originale doit être maintenue. 

Quelle que soit la nature du bail, l’essentiel est de trouver un équilibre entre les intérêts des parties prenantes à travers un mécanisme qui sécurise l'énergéticien pour le financement bancaire, mais aussi l’agriculteur via le bail rural. 

La vente de l’électricité via le réseau national permet à l’installateur de la centrale d’assurer sa rentabilité. Via un système d’appel d’offres, l’exploitant de la centrale vend l’électricité au réseau national, afin d’amortir sur la durée du bail le coût de l’investissement initial. 

L’État met à disposition des outils législatifs et des aides financières pour compléter les ambitions agrivoltaïques. Il est également possible de se faire accompagner par la Chambre d’Agriculture, qui connaît le territoire, ou de s’adresser à des experts pour comprendre la rentabilité spécifique du terrain rural.

Quel futur pour l'agrivoltaïsme ?

Des objectifs ambitieux

Face aux changements climatiques, la nécessité d’une neutralité en matière de gaz à effet de serre a mené l’État français à fixer des objectifs ambitieux. 

La part d'énergies renouvelables dans la production d'électricité doit ainsi atteindre 40 % en 2030, alors qu’elle s’élevait à 30,9 % en 2023 selon RTE. Un autre chiffre clé est annoncé par la Programmation pluriannuelle de l’énergie : une puissance d’au moins 100 GW de photovoltaïque en 2050.

Or, le décret du 8 avril 2024 confère aux initiatives agrivoltaïques un rôle crucial dans la décarbonation en France. Le cadre législatif français est donc favorable à ces derniers et favorise leur développement, dans le respect des activités préexistantes.

Une innovation technologique constante

L’émergence de nouvelles technologies permet aussi de stimuler la synergie entre production agricole et énergétique. On peut notamment citer : 

• Les panneaux bifaciaux, capables de produire de l’énergie grâce à leurs deux faces, notamment utilisés pour la conception de haies solaires ; 
• Les systèmes de pilotage à distance, permettant l’adaptation en temps réel de la structure à l’ensoleillement ; 
• Les technologies de suivi automatique, appelées trackers solaires, qui orientent les panneaux en fonction de la course du soleil. 

Une régulation nécessaire pour prioriser l’activité agricole

La production énergétique doit compléter l’activité agricole, mais pas la remplacer. Pour anticiper les dérives, le décret du 8 avril 2024 établit deux dispositions : 

• Le maintien d’un minimum de 90 % du rendement des cultures bénéficiant de ces installations ;
• Une limite de 40 % du taux de couverture des sols par les panneaux photovoltaïques.

Comment financer un projet agrivoltaïque ?

Financer soi-même la construction d’une centrale solaire

Contrairement aux projets photovoltaïques en autoconsommation, la construction d’une installation agrivoltaïque n’ouvre droit à aucune subvention publique. L’agriculteur ou le propriétaire foncier doit donc assumer l’intégralité du financement, incluant l’installation, l’exploitation et le démantèlement du site.

La vente d’électricité permet de générer des revenus à long terme, rendant l’investissement potentiellement rentable sur la durée. L’optimisation du projet (orientation des panneaux, compatibilité avec l’activité agricole) est donc cruciale pour assurer la viabilité économique du projet.

Ferme Solaire

Ferme Solaire propose une alternative, en mettant les porteurs de projets agrivoltaïques et les propriétaires fonciers en relation avec les énergéticiens pour valoriser leur terrain sans avoir à assurer le financement de l’installation.

L’agriculteur trouve un développeur sans devoir avancer les frais : l’intégralité des démarches administratives et financières est prise en charge. Il touche une rente assurée, de 1 000 € à 5 000 € par an par hectare, sur 40 ans et sans aucun investissement. La taxe foncière est à la charge du producteur d’énergie, allégeant encore les coûts pour le propriétaire du terrain.

Ferme Solaire aide également les propriétaires à valoriser les atouts de leur terrain et propose jusqu’à trois offres de développeurs d’énergie, pour leur permettre de sélectionner la solution la plus adaptée à leur besoin.

Que dit le décret publié en avril 2024 ?

Le décret sur l'agrivoltaïsme du 8 avril 2024 établit un cadre juridique clair pour le développement de cette pratique en France : 

• Il souligne que toute installation doit être pensée comme un projet agricole avant tout, dans une optique de complémentarité entre production alimentaire et énergétique ; 
• La superficie non exploitable du fait de l'installation ne doit pas dépasser 10 % de la superficie totale couverte ;
• La baisse de rendement agricole induite par l'installation doit être inférieure à 10 % par rapport à une référence sans panneaux ;
• Ce décret prévoit la mise en place de contrôles pour vérifier le respect des critères, ainsi que des sanctions en cas de non-respect.

FAQ

Comment fonctionne l'agrivoltaïsme ?

Cette pratique combine la production d'électricité solaire avec l'activité agricole sur une même parcelle. Les panneaux solaires sont installés au-dessus des cultures ou des pâturages, permettant l’utilisation des terres agricoles tout en produisant de l'énergie renouvelable.

Quels sont les avantages de l'agrivoltaïsme ?

Ses avantages sont nombreux : 

• Il favorise une utilisation durable des terres à travers la coexistence harmonieuse des activités agricoles et de la production d’énergie verte ; 
• Il contribue à la préservation des terres tout en répondant aux besoins croissants en énergie, tout en respectant l'environnement ;
• Il offre aux agriculteurs une source de revenus supplémentaire, pour renforcer la résilience de leur exploitation face aux changements climatiques.

Qu’est-ce que le taux de couverture ?

Dans le cadre d’une installation agrivoltaïque, le taux de couverture représente la part des cultures sous panneaux recouvertes par l’ombre des panneaux solaires. 

Réglementé par le décret du 8 avril 2024, le taux de couverture idéal doit se situer entre 20 % et 40 % selon le type de culture. 

Quelles cultures poussent le mieux sous des panneaux solaires ?

Les cultures les plus adaptées sont celles qui profitent des conditions microclimatiques favorisées par l'ombre partielle. On peut citer : 

• La vigne ; 
• Certaines cultures maraîchères : épinards, laitues, choux, radis, carottes, etc. ;
• Certains fruits et baies : fraises, framboises, mûres, etc. ; 
• Des cultures fourragères : luzerne, trèfle, etc.

Quelle est la durée de vie d'un panneau solaire ?

La durée de vie d'un panneau solaire agricole est de 20 à 25 ans en moyenne. Ce dispositif est recyclable à 98 %. En France, un organisme d’État, appelé Soren, assure leur recyclage. 

Quels sont les inconvénients de l'énergie solaire photovoltaïque ?

Ce type de production énergétique présente plusieurs inconvénients : 

• Le rendement dépend de l'ensoleillement, ce qui entraîne une intermittence, lors de périodes nuageuses ou la nuit ; 
• Les panneaux solaires nécessitent un investissement initial élevé et une certaine durée d’amortissement ; 
• Leur fabrication et leur recyclage ont un impact environnemental, bien qu’ils soient recyclables en France ;
• L'espace requis pour installer des panneaux solaires à grande échelle peut être un frein, surtout dans les zones urbaines ou les régions densément peuplées. Les ambitions agrivoltaïques constituent une réponse à ce manque d’espace.

Quel est le rendement d'un panneau solaire en hiver ?

En hiver, le rendement d’un panneau solaire en France varie généralement entre 2 et 5 %, selon la zone, l’ensoleillement, l’inclinaison et la qualité du panneau. Le rendement est ainsi 2 à 3 fois moins important qu’en été. La production est réduite à cause des journées plus courtes et du faible ensoleillement.

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Sources : 

https://www.senat.fr/leg/exposes-des-motifs/ppr21-030-expose.html

https://librairie.ademe.fr/

https://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/edition-numerique/chiffres-cles-energies-renouvelables-2022/3-objectif-2030-et-situation-actuelle

https://assets.rte-france.com/prod/public/2024-03/2024-03-29-cp-panorama-electricite-renouvelable-au-31dec2023-vf.pdf

https://www.info.gouv.fr/politiques-prioritaires/planifier-et-accelerer-la-transition-ecologique/decupler-la-puissance-photovoltaique-francaise-d-ici-a-2050

https://agriculture.gouv.fr/publication-au-journal-officiel-du-decret-relatif-au-developpement-de-lagrivoltaisme

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