C'est une matinée ensoleillée et fraîche. Meg Caley se trouve au Jack's Solar Garden et montre à des visiteurs un parterre de plants de chou frisé. Directrice exécutive de Sprout City Farms, Meg Caley a plus de 10 ans d'expérience de l'agriculture dans des espaces urbains improbables situés dans la région de Denver, aux Etats-Unis. Aujourd'hui, à environ une heure de route au nord de la ville, elle travaille aux côtés de chercheurs sur une méthode agricole expérimentale baptisée "l'agrivoltaïsme" (ou "agri-photovoltaïsme").
Le fonctionnement de cette dernière est assez simple. Au lieu d'être placés à une hauteur de 45 à 90 cm du sol, comme dans les fermes solaires traditionnelles, les panneaux solaires sont élevés beaucoup plus haut pour permettre aux animaux de paître et aux plantes qui poussent en dessous de recevoir plus de lumière du soleil.
Cette approche pourrait constituer un avantage à la fois pour la production d'énergie et pour les cultures. La diminution de la lumière directe du soleil permet aux plantes de rester plus fraîches pendant la journée. Conséquence : elles conservent plus d'humidité et donc on a moins besoin de les arroser. La présence de plantes sous les panneaux solaires réduit également la quantité de chaleur réfléchie par le sol, ce qui maintient les panneaux à une température plus fraîche et les rend plus efficaces. Les agriculteurs travaillant sur des cultures profitent aussi de températures plus fraîches tout comme les animaux en pâture.
L'adoption à grande échelle de cette pratique pourrait contribuer à réduire les émissions de dioxyde de carbone aux Etats-Unis de 330.000 tonnes par an et à ajouter plus de 100.000 emplois ruraux sans que le rendement des cultures ne soit très affecté. D'après une étude publiée en 2019 dans la revue Scientific Reports, les besoins énergétiques mondiaux pourraient être couverts par des panneaux solaires si moins de 1% des terres cultivées étaient converties en systèmes agrivoltaïques.
De nombreux pays comme le Japon, les Etats-Unis et la France s'intéressent à l'agrivoltaïsme
La combinaison de l'agriculture et de la production d'énergie présente de multiples avantages, selon Joshua Pearce, expert en énergie solaire à la Western University de London, en Ontario. "L'énergie solaire et l'efficacité accrue de l'utilisation des terres, cela vaut de l'argent. Par conséquent, elles augmentent les revenus d'une parcelle donnée pour l'agriculteur", explique-t-il. "La communauté locale bénéficie également d'un accès protégé à des aliments frais et à l'énergie renouvelable".
Toutefois, les chercheurs sont encore en train d'analyser les meilleurs façons de mettre en place les systèmes agrivoltaïques. L'une des variables étudiées est la hauteur : au Jack's Solar Garden, par exemple, les scientifiques expérimentent des panneaux placés à deux ou trois mètres au-dessus du sol. Il faut également se demander quels types de plantes réagissent le mieux à l'ombre supplémentaire apportée par la présence de panneaux solaires.
Tant que ces problématiques ne seront pas résolues, l'agrivoltaïsme restera au stade de l'expérimentation. "Les agriculteurs ne sont pas connus pour prendre des risques", estime Allison Jackson, directrice de l'éducation du Colorado Agrivoltaic Learning Center, qui organise des visites au Jack's Solar Garden.
La méthode est également coûteuse. Alors que l'agrivoltaïsme pourrait permettre aux agriculteurs de réaliser des économies en matière d'irrigation et d'électricité, ou leur fournir une source de revenus supplémentaire s'ils vendent de l'électricité au réseau, l'installation de panneaux solaires représente un coût initial important.
Malgré ces difficultés, des projets agrivoltaïques voient le jour un peu partout dans le monde. Selon l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire ISE, la capacité de production d'électricité des projets agrivoltaïques est passée d'environ cinq mégawatts en 2012 à plus de 14 gigawatts en 2022, dans un contexte d'essor des programmes de financement nationaux au Japon, en Chine, en Corée, en France et aux Etats-Unis.
"Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour que les pratiques solaires à double usage puissent être mises à l'échelle", déclare Peter Perrault, responsable de l'économie circulaire chez le développeur d'énergie renouvelable Enel North America. Et de conclure : "Mais nous savons déjà que les principes fondamentaux sont viables".
Article de Matt Whitaker, traduit de l'anglais par Kozi Pastakia.
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