Panneaux photovoltaïques en milieu agricole : sur toiture, au sol et en agrivoltaïsme

L’agriculture participe à l’expansion du photovoltaïque

Le photovoltaïque tire vers le haut la croissance des énergies renouvelables en France. En 2024, l’énergie solaire a couvert environ 4,5 % de la consommation électrique nationale. La capacité installée dépasse aujourd’hui les 20 GW, atteignant les objectifs fixés par la précédente Programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE). Pour 2030, la nouvelle PPE vise entre 54 et 60 GW, dans un contexte où les énergies renouvelables devraient représenter 35 % du mix électrique français, contre 29,9 % en 2023. 

L’agriculture occupe une place de choix dans cette dynamique. Selon l’Ademe, le foncier agricole représente 13 % des surfaces équipées en photovoltaïque avec plus de 50 000 exploitations concernées. Les panneaux solaires peuvent être installés sur les toitures des bâtiments agricoles, au sol sur des terres incultes, ou dans le cadre de projets agrivoltaïques combinant production agricole et énergie.

L’agriculture est protégée par la loi APER

Un décret publié en 2024 renforce la loi APER (Accélération de la production d’énergies renouvelables), en encadrant notamment deux formes de projets : 

• L’agrivoltaïsme, où la production agricole reste prioritaire et les panneaux doivent fournir au moins un service agronomique. 

• Les centrales photovoltaïques au sol, possibles uniquement sur des terres incultes agricoles, naturelles ou forestières. 

Comment fonctionne le photovoltaïque ?

Les panneaux photovoltaïques transforment le rayonnement solaire en courant électrique continu. Grâce à des onduleurs, ce courant est ensuite converti en courant alternatif. Il est alors utilisé directement sur l’exploitation agricole ou bien injecté sur le réseau électrique public.

Le type et le nombre de panneaux composant une installation photovoltaïque (ou centrale photovoltaïque) déterminent sa puissance. Chaque panneau solaire possède une puissance de référence : le watt-crête (Wc). Environ 5 à 6 m² sont nécessaires pour produire 1 kWc, soit 3 panneaux photovoltaïques. 

Des panneaux solaires sur les toitures des bâtiments agricoles

C’est une technologie déjà courante dans les exploitations agricoles ! Les panneaux photovoltaïques peuvent être installés sur la toiture des bâtiments : hangar, grange, bâtiments d’élevage, entrepôt… 

Certains bâtiments agricoles intègrent des panneaux solaires dès leur conception : ce sont des bâtiments solaires. Les panneaux peuvent alors être incrustés dans la toiture plutôt que posés par-dessus. 

Selon la surface de sa toiture, un hangar agricole peut accueillir entre 250 et 900 panneaux solaires photovoltaïques pour une puissance comprise entre 100 et 350 kWc.  Bien sûr, de plus petits projets sont possibles.

Les panneaux solaires thermiques pour produire de la chaleur

Dans le cas des panneaux photovoltaïques, les capteurs solaires convertissent l’énergie radiative du soleil en électricité. Mais d’autres capteurs permettent de la convertir en chaleur : il s’agit des panneaux solaires.

En effet, il peut être intéressant d’installer des panneaux solaires thermiques pour chauffer l’eau de nettoyage d’une laiterie ou sécher des fourrages, par exemple. Les agriculteurs réduisent ainsi leur dépendance aux énergies fossiles, comme le gaz. 

L’agrivoltaïsme pour allier production agricole et production d’énergie renouvelable

L’agrivoltaïsme consiste à installer des panneaux solaires au-dessus de parcelles agricoles. Cette technologie repose sur une alliance entre la production agricole et la production d’électricité verte. Contrairement aux centrales solaires au sol, ces installations doivent contribuer “durablement à l’installation, au maintien ou au développement d’une production agricole”.

L’agrivoltaïsme au service de l’agriculture

Les fermes agrivoltaïques doivent apporter directement au moins un des services suivants à la parcelle agricole : 

• l’amélioration du potentiel et de l’impact agronomiques, 

• l’adaptation au changement climatique, 

• la protection contre les aléas, 

• l’amélioration du bien-être animal. 

Différents types d’installations agrivoltaïques

L’agrivoltaïsme peut prendre plusieurs formes. Les panneaux solaires peuvent être installés au-dessus des cultures ou des pâturages. Les plantes ou les animaux bénéficient ainsi de leur ombrage, surtout en périodes de forte chaleur. Ils peuvent aussi être disposés plus en hauteur pour s’adapter par exemple à l’arboriculture ou aux vignes.  

Les ombrières solaires offrent une protection aux cultures contre les aléas climatiques, comme la grêle ou le vent. Elles peuvent être fixes, ou encore dotées de trackers solaires, afin d’offrir un ombrage tournant et partiel aux cultures. 

Pour en savoir plus sur les technologies agrivoltaïques

Des centrales photovoltaïques au sol sur les terres agricoles incultes

Les centrales photovoltaïques au sol, aussi appelées « fermes solaires », produisent de l’électricité verte grâce aux panneaux installés sur de grands terrains. Ces installations peuvent être disposées sur des parcelles agricoles, si (et seulement si) elles ne sont pas exploitables pour la culture ou l’élevage. Cette démarche permet à des agriculteurs ou agricultrices de rentabiliser leurs terres incultes. 

Comment fonctionnent les centrales solaires au sol ? 

L’objectif des parcs solaires au sol est de produire un maximum d’énergie solaire. Leur puissance peut atteindre plusieurs dizaines de MWc (mégawatt-crête). 

Comme les panneaux solaires installés sur les toitures, les panneaux des centrales au sol sont reliés entre eux et organisés en rangées.

Les centrales solaires au sol fixes

Dans ces fermes solaires, les panneaux solaires sont fixes et orientés plein sud (25 à 30°) pour maximiser le rendement énergétique.

Les centrales solaires au sol mobiles

Dans les fermes solaires mobiles, les panneaux photovoltaïques sont équipés de « trackers » : ils suivent la course du soleil d’est en ouest. Ce changement d’orientation offre une meilleure productivité que les panneaux fixes.  

Valoriser l’électricité produite par le photovoltaïque

Selon l’Ademe, l’électricité représente 16,8 % des consommations d’énergie directe d’une exploitation agricole. Le photovoltaïque est donc un moyen pour les agriculteurs d’augmenter leur autonomie énergétique et/ou de réduire leurs futures factures d’électricité. En cas de vente d’électricité, les panneaux solaires sont un placement qui peut être intéressant.

Vente totale de l’électricité

Pour les agriculteurs, la vente de l’électricité produite représente une source de diversification de leurs revenus. Toute l’énergie générée par les panneaux photovoltaïques est injectée sur le réseau public. Le tarif de rachat de la production (kWh) est garanti pendant 20 ans.

Autoconsommation de l’électricité et vente du surplus

Les agriculteurs peuvent autoconsommer une partie de l’électricité verte produite sur l’exploitation : séchage, serres, ventilation, etc. Ainsi, ils réduisent leur dépendance énergétique et allègent leur facture d’électricité. Le surplus est revendu au réseau électrique, ce qui assure un petit revenu supplémentaire.

Autoconsommation totale de l’électricité

Si les agriculteurs souhaitent autoconsommer l’intégralité de la production, la centrale phovoltaïque est raccordée au tableau électrique de l’exploitation agricole. Objectifs : économiser sur les charges de l’exploitation et devenir autonome en électricité.

Location de toiture ou de parcelle agricole

En agrivoltaïsme, par exemple, les développeurs proposent en général un bail emphytéotique de 30 à 40 ans aux agriculteurs. Ainsi, ils bénéficient d’un revenu complémentaire stable et sur le long terme, qui peut les aider à sécuriser leur exploitation. Dans ce cas, l’investissement est bien sûr à la charge du développeur.