L’agrivoltaïsme peut augmenter ou réduire les rendements et les profits, selon la culture et l’emplacement des installations

Cultiver l’énergie et la nourriture : une alliance sous tension

Face à la double pression d’une demande croissante en nourriture et en énergie, les ressources mondiales sont mises à rude épreuve. Dans ce contexte, les scientifiques explorent de nouvelles pistes pour optimiser chaque parcelle de terre. L’une des options les plus prometteuses est l’agrivoltaïsme, une pratique qui consiste à intégrer des panneaux solaires photovoltaïques au cœur même des cultures agricoles.

Une étude publiée dans la revue scientifique Proceedings of the National Academy of Sciences s’est penchée sur cette cohabitation. L’objectif ? Examiner les compromis, tant agricoles qu’économiques, qui découlent de l’installation de ces fermes solaires sur des exploitations en activité dans le Midwest américain. Les résultats révèlent une réalité complexe : l’agrivoltaïsme peut aussi bien augmenter que réduire les rendements et les profits. Tout dépend de la culture et, surtout, du lieu d’implantation.

Une simulation sur 15 ans pour prédire l’avenir des fermes

Pour arriver à ces conclusions, une équipe menée par des scientifiques de l’Université de l’Illinois Urbana-Champaign a d’abord mis au point un modèle de simulation très poussé. Cet outil, validé et publié dans le Journal of Advances in Modeling Earth Systems, permet de quantifier précisément les impacts de l’agrivoltaïsme sur l’énergie, l’eau et la dynamique entre les plantes et le sol.

Dans un second temps, les chercheurs ont intégré à ce premier modèle un volet économique. Celui-ci visait à estimer le profit net annuel par acre pour trois scénarios distincts : l’agrivoltaïsme, l’agriculture conventionnelle et un parc solaire autonome. L’équipe a ensuite lancé des simulations sur une période de 15 ans, en faisant varier les conditions climatiques et les types de systèmes agrivoltaïques à travers le Midwest. Dans les scénarios avec panneaux, ces derniers couvraient systématiquement 33 % de la surface de chaque site.

L’humidité, facteur clé du succès ou de l’échec

L’analyse des données a fait émerger un facteur déterminant : le niveau moyen d’aridité ou d’humidité d’une région. C’est ce critère qui conditionne en grande partie les rendements agricoles et, par conséquent, la viabilité économique des systèmes agrivoltaïques. Les résultats diffèrent radicalement d’un bout à l’autre du Midwest.

Mengqi Jia, premier auteur de l’étude et chercheur à l’Institut pour la durabilité, l’énergie et l’environnement (iSEE) de l’Université de l’Illinois, détaille ces contrastes. « Dans l’est humide du Midwest, l’ombre des panneaux solaires a réduit la photosynthèse, diminué les rendements de maïs de 24 % et ceux de soja de 16 %, abaissant les profits des agriculteurs », explique-t-il. Il poursuit : « À l’inverse, dans le Midwest semi-aride, l’ombre a atténué le stress hydrique, modérant les pertes de rendement du maïs et augmentant les rendements de soja de 6 %. »

Un nouvel outil pour guider les politiques et les investisseurs

L’étude a été menée par Mengqi Jia en collaboration avec Bin Peng, professeur en sciences des cultures, Kaiyu Guan, directeur fondateur du Centre pour la durabilité des agroécosystèmes (ASC) et professeur en ressources naturelles, et Madhu Khanna, directrice de l’iSEE et professeure d’économie agricole. Pour le professeur Peng, l’intérêt de leurs travaux est clair : « Notre cadre de modélisation intégré est un outil nouveau et puissant pour enquêter sur le lien entre alimentation, énergie et économie. » Il ajoute : « Nous avons identifié des opportunités ‘gagnant-gagnant’ où l’agrivoltaïsme basé sur le soja dans la région semi-aride produit des bénéfices économiques à la fois pour les agriculteurs et les développeurs solaires, soulignant la nécessité de conceptions spécifiques à chaque région, adaptées aux conditions climatiques locales. »

Kaiyu Guan renforce ce point de vue, en insistant sur la portée pratique de leurs recherches. « Notre recherche approfondie fournit une base scientifique pour soutenir la planification de l’utilisation des terres et offrir aux décideurs politiques, aux gestionnaires de terres et aux investisseurs des conseils pratiques pour étendre l’agrivoltaïsme de manière localement appropriée et écologiquement résiliente », affirme-t-il.

L’obstacle des coûts et les incitations nécessaires

Malgré ces perspectives prometteuses, notamment pour la culture du soja en régions semi-arides, un obstacle majeur demeure. Madhu Khanna le résume ainsi : « Bien que l’agrivoltaïsme puisse produire des avantages pour les producteurs de soja, en particulier dans les régions semi-arides, les coûts d’installation élevés liés à l’augmentation de la hauteur des panneaux solaires limitent leur compétitivité économique par rapport au solaire autonome pour les développeurs dans la majeure partie du Midwest. »

La conclusion est sans appel : pour que le modèle se généralise, un coup de pouce extérieur est indispensable. « Les développeurs solaires à grande échelle auraient donc besoin de politiques ou d’incitations de marché pour adopter l’agrivoltaïsme avec les cultures en rangs », précise Madhu Khanna. Les chercheurs soulignent enfin que la viabilité économique de ces systèmes dépend également d’autres facteurs de marché, comme le prix des matières premières agricoles, le coût de la location des terres et les tendances météorologiques générales.

Selon la source : phys.org