Agrivoltaïsme et protection des cultures : une réduction de 20 °C de la température des sols

Face à l’accentuation des épisodes de sécheresse et de canicule, le monde agricole cherche des solutions innovantes pour protéger les cultures tout en maintenant une production durable. L’agrivoltaïsme, qui consiste à implanter des panneaux photovoltaïques sur des surfaces agricoles, apparaît comme une piste prometteuse. Une étude menée par l’Université de Bari, en collaboration avec l’agence de recherche italienne ENEA et la start-up Agridatalog, apporte un éclairage nouveau sur les bénéfices microclimatiques de cette technologie. Des mesures de terrain ont ainsi enregistré des températures du sol inférieures de plus de 20 °C sous les panneaux par rapport aux zones directement exposées au soleil.

Qu’est-ce que l’agrivoltaïsme ?

L’agrivoltaïsme désigne la cohabitation sur une même parcelle d’une production agricole et d’une installation de production d’électricité solaire. Cette approche répond à un double enjeu : préserver la vocation nourricière des terres agricoles tout en accélérant le déploiement des énergies renouvelables. Les panneaux solaires, installés à une hauteur suffisante ou avec un espacement adapté, permettent de laisser passer la lumière nécessaire aux plantes tout en offrant une protection contre les excès de rayonnement.

Dans les régions méditerranéennes, où la ressource en eau se raréfie et où l’intensité du rayonnement solaire est particulièrement élevée, cette synergie pourrait constituer un levier d’adaptation au changement climatique. Les résultats obtenus par l’équipe du professeur Giuseppe Ferrara, chercheur à l’Université de Bari, confirment tout l’intérêt de cette technologie.

Des résultats spectaculaires mesurés sur le terrain

Les travaux de l’équipe italienne reposent sur deux sites pilotes dédiés à la recherche agrivoltaïque. Le premier, dénommé Vigna Agrivoltaica di Comunità, est situé à Laterza, dans les Pouilles, au sud de l’Italie. Il est consacré à l’étude de cultures typiquement méditerranéennes : le figuier et l’olivier. Le second site, exploité par le consortium Le Greenhouse à Scalea, en Calabre, est dédié au citronnier et à la lavande.

Les mesures effectuées sur le site de Laterza ont révélé des écarts de température considérables. Vers 11 heures du matin, lors d’une période de forte chaleur, la température du sol sous les panneaux agrivoltaïques était inférieure de plus de 20 °C à celle enregistrée dans les parcelles non ombragées. Le professeur Ferrara précise néanmoins que cette valeur ne constitue pas une diminution moyenne, mais un écart observé dans des conditions thermiques extrêmes.

Un microclimat plus frais au bénéfice des sols méditerranéens

L’ampleur de la baisse de température dépend de nombreux paramètres : la latitude, l’heure de la journée, la température ambiante ou encore la nature et la couleur du sol. Les sols foncés, qui absorbent davantage le rayonnement solaire, peuvent par exemple atteindre des températures plus élevées que les sols clairs. L’ombre portée par les panneaux photovoltaïques atténue ce phénomène et contribue à créer un microclimat plus favorable aux cultures.

Cet effet modérateur s’avère particulièrement précieux dans les régions méditerranéennes, où la production agricole est exposée à des températures élevées, à un fort ensoleillement et à une disponibilité en eau réduite. En abaissant la température du sol, l’agrivoltaïsme peut réduire l’évaporation et contribuer à préserver l’humidité, ce qui diminue potentiellement le stress hydrique des plantes.

• Réduction du rayonnement direct : les panneaux filtrent une partie de l’énergie solaire avant qu’elle n’atteigne le sol.
• Diminution de l’évapotranspiration : un sol plus frais perd moins d’eau par évaporation.
• Protection contre les gelées : dans certaines configurations, la présence des panneaux peut également atténuer les pertes de chaleur nocturnes.

Ces bénéfices ne doivent toutefois pas masquer une contrainte majeure : la réduction de la lumière disponible pour les plantes. Les chercheurs étudient donc la manière dont l’ombrage influe sur le développement physiologique des cultures.

Ombre et lumière : trouver l’équilibre pour préserver la productivité

La baisse de l’éclairement constitue l’un des principaux défis de l’agrivoltaïsme. Si l’ombre peut être bénéfique en période de canicule, un ombrage trop important limite la photosynthèse et peut entraîner une chute des rendements. Le positionnement du soleil et, pour certains systèmes, l’orientation mobile des panneaux permettent de répartir le rayonnement au fil de la journée.

Les équipes de recherche observent que les cultures peu tolérantes à l’ombre peuvent subir des pertes de productivité significatives. Il est donc essentiel de sélectionner avec soin les espèces intégrées dans ces systèmes et d’adapter la configuration de l’installation. Les chercheurs ne s’intéressent pas uniquement à la quantité d’ombre reçue, mais aussi à la durée et au moment de l’ombrage, ainsi qu’à leur interaction avec la physiologie des végétaux.

Des systèmes adaptés à chaque culture et à chaque site

L’un des objectifs des deux projets pilotes est de produire des données couvrant la plus grande diversité possible de cultures et de configurations techniques. Les sites de Laterza et de Scalea sont complémentaires : ils associent des systèmes à inclinaison fixe, des trackers mobiles et des panneaux installés à différentes hauteurs, afin d’évaluer l’impact de chaque paramètre.

Selon Giuseppe Ferrara, il n’existe pas de solution unique susceptible de convenir à toutes les cultures ni à tous les territoires. Chaque installation doit être pensée à l’échelle locale, en tenant compte du sol, du climat et des pratiques agricoles. Cette approche globale est rendue possible grâce à la collaboration entre l’Université de Bari, l’ENEA, la start-up Agridatalog et plusieurs entreprises partenaires.

Une recherche indépendante pour éclairer les décisions

Le professeur Ferrara insiste sur la nécessité de produire des données objectives, loin des discours promotionnels. « La recherche ne doit pas être du marketing. Elle doit fournir des informations utiles aux décideurs », explique-t-il. Cette indépendance est cruciale pour permettre aux agriculteurs, aux collectivités et aux investisseurs de mesurer les avantages réels et les limites de l’agrivoltaïsme.

Les résultats obtenus à Laterza et à Scalea intéressent plus largement toute la zone méditerranéenne, où le changement climatique exerce une pression croissante sur les systèmes agricoles. L’interaction entre production d’énergie et production alimentaire doit être évaluée au cas par cas, en garantissant aux plantes un apport suffisant en rayonnement pour maintenir un niveau de production économiquement viable.

Vers une généralisation de l’agrivoltaïsme ?

Pour Giuseppe Ferrara, l’agriculture évolue rapidement, notamment en réponse à la sécheresse. L’agrivoltaïsme pourrait constituer une voie d’adaptation complémentaire, au moins dans certaines conditions climatiques. Les recherches en cours visent précisément à déterminer les situations dans lesquelles ce potentiel peut être concrétisé.

La production de données de terrain à grande échelle reste la priorité. Des institutions comme l’Université de Bari et des organismes publics comme l’ADEME en France s’accordent sur la nécessité de poursuivre les expérimentations pour évaluer la viabilité agronomique, économique et énergétique des systèmes agrivoltaïques.

L’équilibre entre production agricole et production d’électricité est un défi d’ingénierie, mais aussi un enjeu de politique publique. Des pistes réglementaires sont déjà explorées dans plusieurs pays européens pour encadrer ces installations et s’assurer qu’elles ne nuisent pas à l’usage agricole des sols. Les travaux menés actuellement en Italie fournissent des éléments de référence précieux pour éclairer ces choix.

L’agrivoltaïsme ne remplacera pas les autres solutions d’adaptation au changement climatique, mais il s’impose progressivement comme l’un des outils à disposition des agriculteurs. La réduction de plus de 20 °C de la température des sols observée dans les Pouilles en est une illustration frappante.

Les prochaines années seront décisives pour transformer ces résultats prometteurs en applications concrètes, au service d’une agriculture résiliente et d’une production énergétique décarbonée. Les chercheurs, les agriculteurs et les décideurs publics devront conjuguer leurs efforts pour définir les meilleures pratiques et garantir un déploiement harmonieux de cette technologie.

Pour en savoir plus sur les études européennes consacrées à l’agrivoltaïsme, le Centre commun de recherche (JRC) de la Commission européenne publie régulièrement des analyses et des recommandations sur ce sujet.

Aurélien CHAPUIS

Aurélien Chapuis est diplômé du Master Management et Gestion de l’Énergie de l’ESCP Business School. Expert en stratégie photovoltaïque et business developer pour PV Solaire Énergie depuis 2019, il accompagne les professionnels du secteur dans leur croissance et vulgarise les enjeux de la transition énergétique pour le grand public.

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