Sun’Agri 2

Enjeux

L’agriculture fait face à plusieurs défis, en particulier l’augmentation continue de la population qui nécessite de doubler la production alimentaire entre 2000 et 2050, des surfaces agricoles qui diminuent en raison de l’artificialisation des terres, et enfin, un besoin impérieux de s’adapter pour faire face au changement climatique. Alors comment faire pour augmenter les rendements agricoles tout en limitant l’impact pour la planète ? Le projet Sun’Agri 2 apporte une solution originale avec l’agrivoltaïsme.

Pour limiter le réchauffement planétaire à 1,5 ºC, il faudrait modifier rapidement, radicalement et de manière inédite tous les aspects de la société (déclaration du GIEC dans son rapport spécial d’octobre 2018). 

L’agriculture est évidemment concernée d’autant que les récents événements climatiques extrêmes – vagues de chaleur, sécheresses, inondations – mettent en évidence sa vulnérabilité. En parallèle, la révolution énergétique est en marche. Plusieurs énergies renouvelables et décarbonées sont intégrées dans le mix énergétique, dont le photovoltaïque majoritairement produit par des fermes solaires nécessitant une forte emprise au sol.

Pour répondre à cette problématique de conflit d’usage des sols entre agriculture et énergie, qui se pose à l’échelle mondiale, le projet Sun’Agri 2 propose de développer l’agrivoltaïsme dynamique qui combine production agricole et production d’électricité photovoltaïque sur une même surface, la production alimentaire primant sur la génération d’énergie.

Ce programme vient approfondir le projet Sun’Agri 1, mené préalablement par Sun’R et l’INRA. Ce programme de recherche fondamentale a notamment permis de comparer la croissance de différentes cultures sous abri photovoltaïque ou en plein soleil et de démontrer d’une part qu’il est possible de maintenir, sous certaines conditions d’éclairement, les rendements agricoles alors même que l’énergie reçue par la plante est notablement réduite, et d’autre part qu’il existe – pour des cultures à haute valeur ajoutée – un intérêt économique à réaliser des dispositifs agrivoltaïques.

Avec Sun’Agri 2, les partenaires souhaitent faire passer l’agrivoltaïsme dynamique à la phase pré-industrielle en déployant un démonstrateur grandeur nature sur un domaine viticole.

La mise en place du projet permet : 

• de contrôler l’ensoleillement des cultures
• d’assurer les conditions optimales de croissance de la plante en fonction de son cycle et des conditions météorologiques
• d’améliorer in fine leur qualité et/ou leur quantité
• de faire passer l’agrivoltaïsme de concept à réalité grâce :
  • au développement de toutes les briques technologiques de base, d’algorithmes et de premiers modèles de croissance de la laitue et de la vigne ;
  • à la validation du montage des panneaux photovoltaïques sur trackers à 4,5 mètres au-dessus du sol (pour laisser passer les engins) et avec une emprise au sol réduite ;
  • à la mise au point de systèmes de contrôle commande spécifiques, à même de piloter, en temps réel et à la demande, l’orientation des panneaux ;
  • au développement de lois de commande des trackers pour, d’abord, optimiser la production agricole puis optimiser la production photovoltaïque ;
  • à la réalisation de panneaux mobile bifaces permettant d’améliorer nettement la production d’électricité (utilisation de la lumière diffusée à partir du sol et de l’environnement) et de protéger les cultures des gelées nocturnes (sous-face réfléchissant les infra-rouges

Croissance

En juillet 2018, un démonstrateur de 2 MWc a été déployé sur une exploitation viticole dans les Pyrénées-Orientales. Trois variétés de vigne ont été plantées sous ombrière et leur culture pourra être comparée a celle des trois hectares témoins plein champ. La vigne est un excellent cas d’école, en particulier en France où le vin est attaché à un terroir et que celui-ci ne peut pas être déplacé. Il en est de même pour certains fruits qui bénéficient d’AOP, comme l’abricot de Roussillon, dont le modèle de croissance sera prochainement développé. Les porteurs du projet ont déjà identifié une vingtaine de sites fortement ensoleillés, et sensibles aux impacts liés aux changements climatiques, où seront installés de nouveaux démonstrateurs

Perspectives 

Cette mise en œuvre se fera dans le cadre de Sun’Agri 3, un nouveau projet collaboratif lauréat Programme d’Investissements d’Avenir. Il permettra également d’apporter de nouvelles fonctionnalités comme les filets de protection contre la grêle et les oiseaux par exemple, et de développer des systèmes agrivoltaïques fermés pour serres ou abris.

L’idée est également de créer une unité de recherche interdisciplinaire dédiée à l’agrivoltaïsme afin de notamment :

• concevoir les modèles de croissance d’une vingtaine d’espèces agricoles (arboricoles et maraichères à fruits) pour élaborer les protocoles de pilotages associés,
• sélectionner les cultures les plus adaptées en fonction des régions,
• travailler sur des modèles économiques,
• être source d’information et de propositions pour le régulateur et la mise en place d’un cadre normatif.

Car l’avenir de l’agrivoltaïsme passera par une volonté forte des pouvoirs publics à encourager le développement des systèmes à panneaux mobiles.