Optimiser l’espacement des panneaux solaires pour un agrivoltaïsme performant en Europe

Une étude scientifique européenne majeure offre un cadre pour concevoir des systèmes agrivoltaïques plus efficaces. Elle démontre que l’espacement entre les rangées de modules photovoltaïques est le paramètre clé pour concilier production d’énergie solaire et rendement agricole, et que cette conception doit impérativement s’adapter aux cultures et à la réglementation locale.

Une méthodologie pour maximiser l’usage des terres

Des chercheurs de l’Université Mälardalen en Suède ont développé une approche innovante pour optimiser les installations agrivoltaïques. Leur travail, publié dans le Journal of Cleaner Production, s’appuie sur le Land Equivalent Ratio (LER) ou ratio d’équivalence foncière. Cet indicateur agricole mesure l’efficacité d’usage d’une parcelle en comparant le rendement d’une culture associée (ici, culture + panneaux solaires) à celui d’une monoculture. Un LER supérieur à 1 indique un gain de productivité globale de la terre.

« La performance agrivoltaïque dépend fortement du contexte, déterminé par les interactions entre climat local, choix des cultures et conception du système », explique Sebastian Zainali, auteur principal. « Il n’existe pas de solution standardisée. »

L’importance cruciale du contexte local

L’étude souligne que les cultures tolérantes à l’ombre (comme certains petits fruits ou salades) peuvent supporter des configurations de panneaux plus denses. À l’inverse, les cultures exigeantes en lumière (comme le blé ou le maïs) nécessitent un espacement plus large. Par ailleurs, les contraintes réglementaires nationales influencent directement les conceptions réalisables sur le terrain, parfois de manière plus déterminante que les conditions agronomiques elles-mêmes.

Résultats d’une analyse sur trois sites européens

La méthodologie a été testée sur trois sites aux climats et réglementations contrastés :

• Kärrbo Prästgård (Suède) : Occupation des sols limitée à 10% pour les aides.
• Jeggeleben (Allemagne) : Rendement agricole minimum de 66% avec une perte foncière inférieure à 15%.
• Piacenza (Italie) : Critères multiples incluant une hauteur minimale des panneaux de 2,1 m.

Les scientifiques ont utilisé la plateforme Agri-OptiCE, combinant modélisation de l’ombrage, performance des panneaux bifaciaux et croissance des cultures, pilotée par un algorithme d’optimisation multi-objectifs.

L’espacement des rangées, le levier principal d’optimisation

L’analyse identifie l’espacement entre les rangées de panneaux comme le paramètre le plus critique, bien plus que l’orientation ou la hauteur. Il impacte directement l’ensoleillement reçu par les cultures, la production d’électricité et la stabilité des rendements d’une année sur l’autre.

Les conclusions montrent qu’un espacement compris entre 5 et 10 mètres offre généralement le meilleur compromis :

• Il permet une densité photovoltaïque et une production d’énergie élevées par hectare.
• Il maintient un ensoleillement suffisant pour maximiser le rendement agricole et le LER total.
• Un espacement inférieur à 5 m génère trop d’ombre. Supérieur à 10 m, il laisse une partie de la terre sous-utilisée et réduit la production énergétique globale du site.

Les réglementations, un cadre décisif pour la conception

L’étude met en garde contre des règles trop rigides. Par exemple, une limite stricte de pourcentage d’occupation du sol peut rendre impossible toute solution économiquement viable, même dans des conditions climatiques favorables. À l’inverse, des politiques flexibles, ciblées sur des objectifs de performance (comme un seuil minimal de rendement agricole), permettent une optimisation bien plus fine et adaptée.

« Des règles fondées sur des preuves scientifiques laissent place à une optimisation contextuelle », concluent les chercheurs. L’agrivoltaïsme ne peut s’envisager comme une technologie « clé en main », mais comme un système à co-concevoir avec les agriculteurs, les développeurs de projets et les autorités locales. Pour en savoir plus sur les politiques européennes en matière d’énergies renouvelables, vous pouvez consulter le site de la Direction Générale de l’Énergie de la Commission Européenne.