Joshua Pearce, professeur à l’Université Western, sous des panneaux solaires semi-transparents. Photo: Kathryn Hollinrake
Faire coexister agriculture et panneaux solaires, est-ce possible ? Cette approche, l’agrivoltaïsme, est de plus en plus utilisée en Europe et aux États-Unis. Bientôt dans une campagne près de chez vous ?
C’est un potager très coloré. Pas en raison des fraises, des poivrons et des tomates qui y poussent, mais des panneaux solaires installés au-dessus ! Rouges, bleus, verts et même rayés, ces panneaux semi-transparents produisent de l’électricité tout en laissant passer une partie de la lumière.
C’est en 2023 que Joshua Pearce a commencé à installer son attirail dans la ferme expérimentale de l’Université Western, située en zone rurale non loin de London, en Ontario. Au sol, en l’air, sur l’eau ou sur des serres… « on teste 14 systèmes différents ! » explique avec enthousiasme cet adepte du bidouillage, qui enseigne au Département de génie électrique et informatique.
Ces expériences sont parmi les premiers essais canadiens en matière d’agrivoltaïsme (néologisme provenant des mots « agriculture » et « photovoltaïque »). Une approche qui connaît une popularité croissante un peu partout dans le monde, à mesure que les énergies renouvelables gagnent du terrain.
Et il ne s’agit pas ici d’installer quelques panneaux solaires sur le toit d’une grange ou une partie d’un champ – ce que font déjà 561 fermes québécoises, selon Statistique Canada.
L’agrivoltaïsme consiste plutôt à cultiver la terre et à produire de l’énergie solaire en même temps, sur la même parcelle. Et des données montrent que, dans certaines conditions, cultiver sous les panneaux solaires peut se faire sans nuire aux rendements agricoles… et parfois même en augmentant les récoltes !
« On a de plus en plus d’études qui montrent que certaines plantes produisent davantage quand on les fait pousser sous les panneaux solaires », indique Joshua Pearce. Parmi elles, brocoli, basilic, céleri, maïs, laitue, épinard, pomme de terre, tomate, blé, plantes fourragères…
Surprenant, car, quand on crée un potager, on se fait généralement conseiller de le placer en plein soleil ! « En réalité, de nombreuses plantes cultivées reçoivent trop de soleil. Sous les panneaux, elles reçoivent encore de la lumière, tout en bénéficiant d’un microclimat. Les panneaux retiennent l’humidité, agissent comme brise-vent et protègent contre les températures extrêmes », explique le professeur.
Ainsi, en France, les panneaux solaires sont carrément promus par l’industrie solaire comme un moyen de protéger les cultures contre les caprices de la météo ! Là-bas et en Colombie-Britannique, des vignerons abritent leurs vignes sous des panneaux solaires pour les protéger de la canicule et du gel. Même le pape François s’y était mis ! Il avait ordonné l’an dernier la création d’une installation agrivoltaïque dans sa ferme, au nord de Rome, devant subvenir à l’entièreté des besoins en électricité du Vatican.
Et c’est la voie du futur, pense Joshua Pearce. Car la lutte contre les changements climatiques nous impose de migrer vers les énergies renouvelables. Grâce à une chute spectaculaire des prix, le solaire est désormais la source d’énergie la plus abordable dans bien des pays : d’ici 2030, 80 % des nouvelles centrales électriques dans le monde seront solaires, prévoit l’Agence internationale de l’énergie.
D’ici 2030, 80 % des nouvelles centrales électriques dans le monde seront solaires.
Agence internationale de l’énergie
Du solaire autrement
Le doctorant Nima Asgari sous des concentrateurs solaires luminescents. Ces dispositifs filtrent une partie de la lumière pour produire de l’électricité. Photo: Raphaëlle Derome
Même si la production d’énergie solaire n’émet pas de gaz à effet de serre, la création d’un parc solaire classique implique généralement de raser et de niveler le terrain, puis d’enfouir les fils électriques, ce qui perturbe le milieu et compacte les sols.
Ces sites requièrent aussi beaucoup d’espace : entre 2 et 4 hectares de superficie par mégawatt de capacité installée (soit de 2 à 5 terrains de football pour 70 clients résidentiels moyens d’Hydro-Québec). Sans encadrement, on risque de voir le secteur énergétique accaparer de précieuses terres agricoles.
Le développement rapide de ce type d’installations suscite donc des craintes dans les communautés rurales : perte ou dégradation de terres agricoles, répercussions sur le paysage ou encore, dans quelques décennies, mauvaise gestion des sites solaires en fin de vie.
D’autant plus qu’une fois les panneaux en place, idéalement pour une trentaine d’années, on veut garder la végétation basse. On va donc tondre régulièrement, couvrir le sol de cailloux ou même épandre des herbicides !
Une des formes les plus simples d’agrivoltaïsme, c’est donc d’utiliser les parcs solaires comme pâturages. Autrement dit, de confier la tonte… à des moutons, à des cochons ou à des vaches ! « Les pâturages forment d’excellents candidats à l’agrivoltaïsme. Les panneaux les protègent des pics de chaleur, car l’ombre conserve l’humidité, tandis qu’en hiver, les prairies sont mieux protégées du gel. De plus, ces panneaux permettent aux animaux de s’abriter des intempéries et leur procurent de l’ombre lors des fortes chaleurs », indique Sébastien Collin, ingénieur de recherche au Pôle national de recherche AgriPV, à l’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE), en France.
Ces pâturages représentent d’ailleurs pour le moment la grande majorité (82 %) des 26 000 hectares de terres agrivoltaïques répertoriées aux États-Unis par le Département américain de l’Énergie.
Mais pour qui souhaite faire pousser autre chose que de l’herbe, le design d’une ferme agrivoltaïque sera plus délicat que celui d’un parc solaire traditionnel. « On doit espacer davantage les rangées de panneaux, ou les installer en hauteur plutôt qu’au sol afin que les tracteurs puissent circuler, explique Joshua Pearce. On peut aussi choisir des panneaux orientables, qu’on redresse verticalement durant le travail au champ. »
Cela rend forcément l’installation plus coûteuse… Mais celle-ci peut-elle néanmoins être rentable ? Et, si oui, dans quelles conditions ? C’est ce qui reste à découvrir ! « Nos travaux en sont encore au stade préliminaire. Il y a énormément de travail à faire pour déterminer quelle plante utiliser avec tel ou tel type d’installation solaire dans chaque région », dit Joshua Pearce.
Même son de cloche en France : « D’importants travaux de recherche doivent encore être menés afin d’identifier les combinaisons les plus avantageuses pour la production agricole, pour la santé des écosystèmes et pour le bien-être des animaux d’élevage », confirme Sébastien Collin.
Quel est le pourcentage de couverture à ne pas dépasser pour garder la terre productive ? Est-ce que tous les types de sols s’y prêtent ? Comment irriguer efficacement les plantes qui poussent sous les panneaux ?
De nombreux parcs solaires servent de pâturages. Photo: Shutterstock
Secteur agricole méfiant
Au Québec, l’Union des producteurs agricoles s’oppose à l’implantation de panneaux solaires sur les terres agricoles. « Le solaire prend beaucoup plus de place que les éoliennes, et il y a assez d’espace au Québec pour installer des panneaux solaires ailleurs : sur des toits d’usine ou des terrains industriels, par exemple, fait valoir son directeur général, Charles-Félix Ross. Les terres agricoles sont une ressource non renouvelable. »
Hydro-Québec a entendu l’organisme : son premier appel d’offres pour 300 MW d’énergie solaire mentionne que le développement doit se faire ailleurs qu’en zone agricole.
Mais, ici comme ailleurs, les besoins électriques iront en grandissant à mesure qu’on remplacera les combustibles fossiles par de l’énergie renouvelable. Les besoins alimentaires aussi, avec une population mondiale encore en croissance. D’où l’importance de considérer dès maintenant l’agrivoltaïsme, pour concilier production de nourriture et d’énergie. À plus forte raison dans les pays à forte densité de population, où il y a moins de terres disponibles.
En France, une loi encadre les projets agrivoltaïques depuis 2023. L’installation doit être réversible et garantir une production agricole satisfaisante. En outre, les projets doivent « apporter un service direct à la production agricole », c’est-à-dire améliorer les rendements ou la qualité du sol ; favoriser l’adaptation aux changements climatiques ; protéger contre les aléas de la météo ; ou encore, améliorer le bien-être animal. Autrement dit : l’agriculture d’abord, l’énergie ensuite.
Ne pourrait-on pas viser la même chose au Québec ? « Il va vraiment falloir qu’on dispose d’études pour nous convaincre que ça peut se faire de manière rentable [d’un point de vue agricole] au Québec. Pour le moment, on estime qu’à partir du moment où on met des panneaux solaires sur une terre, l’agriculture devient secondaire », dit Charles-Félix Ross.
Ce type de recherche est plus avancé ailleurs. Ainsi, aux États-Unis, le Département de l’Énergie finance depuis 10 ans le projet InSPIRE, qui coordonne les efforts dans le domaine. Le territoire américain compte actuellement une quarantaine de sites sur lesquels on teste des systèmes agrivoltaïques pour la production végétale, la production en serre et le pâturage. On a aussi créé un calculateur interactif pour aider agriculteurs et agricultrices à évaluer la rentabilité financière de leurs projets. Reste à voir si l’administration Trump, hostile aux énergies renouvelables, poursuivra le financement de ces recherches.
Technologie pour tous
En France, en tout cas, le secteur est dynamique. Le Pôle national de recherche, innovation et enseignement sur l’agrivoltaïsme fédère 37 organismes différents. « Nous recevons trois ou quatre nouvelles candidatures par mois de la part de porteurs de projets souhaitant participer à la recherche et ayant besoin d’un accompagnement technique pour la construction de leurs projets », précise Sébastien Collin.
En développant une meilleure connaissance des bonnes – et des mauvaises ! – manières de lancer une parcelle agriphotovoltaïque, « on pourra lancer des projets plus nombreux et ambitieux, et faire évoluer le cadre légal en s’appuyant sur des données réelles et des modèles plus précis », espère l’expert.
Le cadre légal doit aussi tenir compte des enjeux socio-économiques. « La capacité d’une parcelle à produire de l’électricité grâce à son couvert partiel de panneaux solaires augmente nécessairement sa valeur, et les travaux d’installation coûtent cher, fait remarquer Sébastien Collin. Le partage de la valeur doit être équitable ; et l’accès aux projets ne doit pas être réservé aux gros acteurs. »
Rendre l’agrivoltaïsme accessible à tous est aussi une des préoccupations de Joshua Pearce, à l’Université Western. Il a créé avec ses étudiants des supports « maison » pour panneaux solaires. Faits de bois, ils pourraient être fabriqués et installés par les agriculteurs eux-mêmes et reviennent quatre fois moins cher que leurs équivalents commerciaux en métal.
De quoi se rapprocher un peu du jour où apparaîtront dans nos épiceries des tomates ou des fraises « cultivées sous panneaux solaires ».
Des toits qui ne suffiraient pas
« Perdre des terres agricoles ou déboiser pour installer des panneaux solaires, c’est la dernière chose que l’on veut faire », souligne avec insistance Joshua Pearce. Il évoque le gâchis des années 2000, quand la ruée vers les biocarburants a eu pour effet de détourner certaines denrées (maïs, canne à sucre…) vers le secteur énergétique. L’augmentation du prix des aliments qui s’en est suivie a eu des conséquences dramatiques pour les populations les plus pauvres de la planète. « Évidemment, la priorité est d’installer des panneaux solaires sur les bâtiments ou les stationnements ! »
Le solaire sur toiture recèle d’ailleurs un « potentiel considérable » et « pourrait jouer un rôle important dans la transition énergétique du Canada », estimait Ressources naturelles Canada dans une étude de 2024. Les calculs montrent que des panneaux solaires sur les toits de tous les immeubles résidentiels, commerciaux et institutionnels canadiens actuels pourraient générer 247 TWh par année. Cela correspond à la moitié de ce que produisent actuellement toutes les centrales électriques du pays. Mais avec l’électrification des transports et des industries, les besoins en électricité sont appelés à doubler au pays d’ici 2050. Le potentiel solaire des bâtiments industriels ou des stationnements n’a pas été examiné dans l’étude de Ressources naturelles Canada.
De leur côté, Joshua Pearce et ses collègues ont calculé que le fait d’installer des systèmes agrivoltaïques sur 1 % des terres agricoles canadiennes (c’est-à-dire en préservant la capacité de cultiver et en améliorant potentiellement les rendements) permettrait de produire assez d’électricité pour répondre à 30 % des besoins électriques actuels au pays. Ces calculs sont publiés dans la revue MDPI Sustainability.
