Technique du photovoltaïque par Hortense Foillard

Agrivoltaïsme : principes, avantages et fonctionnement

Agrivoltaïsme : principes, avantages et fonctionnement

Agrivoltaïsme : principes, avantages et fonctionnement

L’agrivoltaïsme, association de l’agriculture et de la production d’énergie photovoltaïque, apparaît en réponse au contexte de réchauffement climatique : l’agriculture française a besoin de se renouveler sans perdre ses racines. 

Dans le cadre de la transition énergétique, la France intègre à son paysage énergétique de plus en plus d’énergies renouvelables pour moins dépendre des énergies fossiles. Éolienne, photovoltaïque ou hydroélectrique : toutes ces sources de production d’énergie verte viennent soutenir une croissance économique durable du pays. 

L’agrivoltaïsme représente ainsi cette vision d’un futur aux infrastructures plus écologiques, les panneaux solaires étant intégrés au paysage, mais sans contredire ni entraver le développement agricole des territoires et l’équilibre des écosystèmes. 

Dans cet article, nous allons voir ce qu’est l’agrivoltaïsme, ses avantages, ses cas d’application et comment mener un projet d’installation agrivoltaïque. 

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, maraîchage ou élevage. 

Au cours des dix dernières années, l’agrivoltaïsme est devenu un sujet de plus en plus important en France, à tel point que le Sénat a publié un document cadre pour permettre le développement des projets agrivoltaïques

La loi n°2023-175 du 10 mars 2023 relative à l’accélération de la production d’énergies renouvelables (loi 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 le projet devra répondre à trois conditions d’application pour que la production photovoltaïque s’intègre au paysage agricole :

  • L’installation ne doit pas remplacer ni concurrencer l’activité agricole ;
  • De plus, il est important que le projet puisse être réversible ;
  • Enfin, l’installation doit rendre un service direct à l’agriculture.

Cette notion de services rendus à l’agriculture est essentielle pour que le projet soit viable. Les services rendus à l'agriculture par le photovoltaïque peuvent être de différentes natures : 

  • Amélioration du potentiel agronomique, c’est-à-dire que l’installation photovoltaïque a un impact décisif sur la qualité ou la quantité des cultures ;
  • Adaptation au changement climatique, c’est-à-dire que 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 ; 
  • Amélioration du bien-être animal, dans le cas où l’installation photovoltaïque 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 sur l’agrivoltaïsme est suivie d’un décret d’application à paraître courant 2024, c’est-à-dire un document cadre pour le développement de l'agrivoltaïsme et 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. En effet, un projet photovoltaïque est, indépendamment de l’activité de l’agriculteur, une activité à part entière, ainsi qu’un certain investissement dans l’espace et le temps de la ferme. 

Ce n’est pas l’agriculteur, mais l'énergéticien qui monte, finance et gère l’installation de production d’électricité, mais cette installation est tout de même une présence à considérer sur le terrain agricole. Les mesures apportées par le décret agrivoltaïque de 2024 visent à garantir notamment : 

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

Deux notions émergent de ce décret, celle de revenu durable et celle 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 également la notion de revenu durable en appuyant sur la nécessité d’un service rendu à l’agriculture. 

Agrivoltaïsme et crise énergétique
Ferme Solaire située en Poitou-Charentes ©Unsplash 2022

Contexte de l'agriculture durable et de la transition énergétique

En France, l’agriculture doit répondre aux besoins alimentaires croissants des Français : d’ici 2050, il faudra produire 56% en plus pour satisfaire la demande (Source : “Développement de l'agrivoltaïsme en France” sur le site du Sénat). En parallèle, il faut avancer avec de nouveaux défis comme la sécheresse liée aux canicules ou l’appauvrissement des sols. 

La transition énergétique a pour objectif premier de réduire notre dépendance aux énergies fossiles et de rester sobre dans notre consommation énergétique. Pour accompagner cette transition, la diversification des sources de production d’énergie est nécessaire, en priorisant les énergies vertes. 

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

Tout comme la méthanisation, l’agrivoltaïsme s’insère dans la ferme du futur comme une réponse aux interrogations sur l’avenir de la production alimentaire et agricole française, notamment pour continuer à faire fonctionner des machines coûteuses en énergie. 

Bien sûr, la condition première pour que le projet aboutisse est qu’il s’intègre dans son environnement naturel et humain. Ainsi, c’est un travail entre les parties prenantes et les responsables des territoires d’intégration du projet solaire dans le paysage rural pour parvenir à une harmonie. 

Les avantages de l'agrivoltaïsme

Augmentation du rendement agricole et de la sécurité alimentaire

L’agrivoltaïsme, qui selon la définition de l’ADEME qualifie le “couplage d’une installation photovoltaïque secondaire à une activité agricole principale avec une synergie de fonctionnement”, émerge dans la filière photovoltaïque française. 

Cette pratique répond à un besoin grandissant de développer la production d’énergies renouvelables et de les intégrer aux infrastructures existantes. Des instituts français comme l’INRAE et de l’IDELE, qui réfléchissent à l’agriculture de demain, ont mené des études sur différentes combinaisons entre culture et solaire, pour constater les bénéfices de l’agrivoltaïsme.

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

  • Le photovoltaïque sur terrain agricole est une excellente manière d’avoir accès à des structures agricoles à moindre coût ; 
  • Les panneaux photovoltaïques apportent une bonne protection contre les aléas climatiques ; 
  • L’agrivoltaïsme est une des voies privilégiées pour atteindre les objectifs de la loi sur la transition énergétique. 

Dans ce recueil, de nombreuses autres questions sont abordées, et 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 sérieuses, 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 notre 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 alliés puissants de la transition énergétique : elles permettent de réduire les émissions de dioxyde de carbone sans entraver le développement agricole.

De plus, la production d'électricité à partir de panneaux photovoltaïques ne nécessite que très peu d’entretien, aucune ressource humaine et pas de flux de transport routier (par rapport à la méthanisation qui nécessite de déplacer les intrants). 

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Les différentes applications de l'agrivoltaïsme

Co-culture agricoles et panneaux solaires

Quels sont les types de combinaisons agrivoltaïques existantes ? Le rapport de l’ADEME cité plus haut recense plus d’une dizaine de pratiques que l’on peut rassembler sous le nom d’agrivoltaïsme : 

  • Toitures photovoltaïques en autoconsommation ;
  • Maraîchage sous serre photovoltaïque ;
  • Arboriculture sous ombrière fixe ou serre photovoltaïque ;
  • Production végétale de plein champs sous ombrières mobiles ;
  • Elevage ovin sous centrale photovoltaïque ;
  • Trackers photovoltaïques en autoconsommation ;
  • Protection photovoltaïque aquacole ;
  • Panneaux photovoltaïques verticaux bifaciaux.

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

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

Comme le précise le Sénat, le développement du photovoltaïque devra se concentrer sur une exploitation raisonnée de la surface au sol, avec en priorité les toits ou les terrains dégradés (comme les friches ou les terrains pollués) et les surfaces non rentables en agriculture. 

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

L’agriculture pourra bénéficier de la rente foncière de cette installation pour revaloriser un terrain dégradé par des activités préexistantes ou valoriser une surface non exploitable par les agriculteurs.  

La mission de l’agrivoltaïsme est de faire cohabiter la production d’électricité avec les autres activités agricoles, maraîchage, arboriculture, élevage ou de production d’énergies vertes comme la méthanisation ou l’éolien. 

Cohabitation entre élevage bovin et panneaux solaires
Projet d'agrivoltaïsme situé en Camargue

Mise en oeuvre de l'agrivoltaïsme

Choix des cultures adaptées et disposition des panneaux solaires

Conformément au décret sur l’agrivoltaïsme, la disposition des panneaux devra être adaptée aux cultures préexistantes. 

C’est pour cela qu’une étude de faisabilité devra être présentée en amont du projet. Les projets agrivoltaïques doivent être conformes au droit de l’urbanisme et font l’objet pour la plupart d’une demande de permis de construire auprès du maire

Une fois le terrain choisi, le projet devra se faire en fonction de considérations techniques permettant d’optimiser la rentabilité du projet photovoltaïque

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

Un installateur certifié sera chargé d’installer les panneaux conformément aux conclusions de l’étude et aux termes du contrat. Il est possible de s’épauler sur le label “Projet agrivoltaïque” créé par l’AFNOR (Association Française de Normalisation, l’organisme français chargé des labels) qui permet d’encadrer la mise en place des projets photovoltaïques.

Les bénéficiaires de ce label AFNOR Agrivoltaïque pourront en bénéficier dès la conception du projet et faciliter l’instruction du dossier, tout en apportant un cadre à la filière photovoltaïque en général. 

Considération techniques et économiques pour les agriculteurs

Afin de mettre en place un projet agrivoltaïque, le plus important est d’établir en amont du projet un contrat qui lie l’agriculteur propriétaire du terrain et le développeur photovoltaïque. Quelle que soit la forme juridique de l’exploitation agricole, le contrat devra respecter et protéger le droit de l’agriculteur, afin de ne pas en dénaturer l’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 modules photovoltaïques garantit le bon déroulement du projet et sa viabilité financière sur toute la période du contrat. L’agriculteur, quant à lui, doit rester protégé dans son droit et 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, un mécanisme pour sécuriser l'énergéticien pour le financement bancaire tout comme l’agriculteur via le bail rural

L’État met à disposition des outils législatifs et des aides financières pour compléter les projets 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 du photovoltaïque pour comprendre la rentabilité spécifique du terrain rural.

Ferme Solaire met les porteurs de projets agrivoltaïques et agriculteurs en relation avec les énergéticiens en leur proposant trois devis. L’agriculteur trouve le développeur de projet solaire qui lui convient et l’énergéticien peut produire de l’électricité verte.

L'agrivoltaïsme combine exploitation agricole et production d'énergie renouvelable, contribuant ainsi à une amélioration significative de l'état environnemental. Ces projets offrent des services énergétiques tout en préservant les activités agricoles. Ils représentent une avancée significative dans la transition vers un monde plus durable.

FAQ

Comment fonctionne l'agrivoltaïsme ?

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

Quels sont les avantages de l'agrivoltaïsme ?

Les avantages de l'agrivoltaïsme sont nombreux : 

  • L’agrivoltaïsme favorise une utilisation durable des terres agricoles en permettant la coexistence harmonieuse de la production agricole et d’énergie solaire ; 
  • Elle contribue à la préservation des terres agricoles tout en répondant aux besoins croissants en énergie tout en respectant l'environnement ;
  • De plus, l'agrivoltaïsme offre aux agriculteurs une source de revenu supplémentaire grâce à la production d'électricité solaire, tout en renforçant la résilience de leur exploitation face aux changements climatiques.

Qu’est-ce que le taux de couverture ? 

Le taux de couverture représente, dans le cadre d’une installation agrivoltaïque, la part des cultures sous panneaux recouvertes par l’ombre des panneaux solaires. Ces panneaux, en captant la lumière, privent les plantes situées en dessous d’une partie de leur photosynthèse. 

Pour apporter aux plantes le soleil dont elles ont besoin, tout en favorisant une rentabilité maximale des panneaux solaires, des études qui tâchent de modéliser les meilleures conditions de photosynthèse sont en cours. 

Réglementé par le décret sur l’agrivoltaïsme de 2024, le taux de couverture idéal devra se situer entre 20 % et 40 % selon le type de culture. On conseille généralement un taux de couverture avoisinant les 20 % pour les plantes céréalières, et jusqu’à 40 % pour des plantes qui préfèrent l’ombre et vont bénéficier de cette couverture partielle. 

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