Nouvelles avancées pour l’agriphotovoltaïsme à l’École polytechnique

L’agriphotovoltaïsme, ou AgriPV, consiste à associer sur une même surface la production agricole et la production photovoltaïque afin de tirer parti de chaque mètre carré, et ainsi produire de l’électricité renouvelable tout en maintenant, voire en soutenant, la productivité des cultures. Cette approche innovante illustre parfaitement la recherche d’un équilibre entre performance énergétique et durabilité agricole. 

C’est dans cette perspective qu’a été créée en 2018 la Chaire Défis Technologiques pour une Énergie Responsable, portée par l’École polytechnique et sa Fondation, sous la direction de Philippe Drobinski, professeur à l’École polytechnique, directeur de recherche CNRS au Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD*) et directeur du Centre Interdisciplinaire Energy4Climate (E4C), avec le soutien de TotalEnergies.

Cette Chaire s’est engagée dans un ambitieux projet d’agriphotovoltaïsme expérimental, dont le principal aboutissement est la création d’un démonstrateur grandeur nature développé au SIRTA** (Site Instrumental de Recherche par Télédétection Atmosphérique), un véritable laboratoire à ciel ouvert dédié à l’observation et à l’étude des interactions entre l’atmosphère, l’énergie et l’environnement.

Un démonstrateur à deux zones pour mieux comprendre les interactions entre panneaux solaires et cultures

Actuellement, le démonstrateur AgriPV au SIRTA est composé de deux zones principales :
•    Une zone équipée de panneaux photovoltaïques montés sur trackers qui suivent la course du soleil, avec des cultures de luzerne et de blé ;
•    Une zone témoin agricole cultivée de façon identique mais sans panneaux, servant de référentiel pour comparer l’impact des installations photovoltaïques sur la culture et l’environnement.
 

Ce dispositif permet d’étudier concrètement les interactions entre panneaux solaires et cultures et de tester différentes stratégies de gestion.

Un tracking plus intelligent

Jusqu’à présent, les panneaux suivaient la trajectoire du soleil pour maximiser la production d’électricité. Les récents décrets réglementaires invitant à favoriser la production agricole ont conduit à repenser cette approche. Une nouvelle stratégie de tracking intelligent est en cours de mise en place, et a pour objectif d’orienter les panneaux plus intelligemment afin de laisser passer davantage de lumière aux plantes selon leurs besoins, mais aussi pour d’autre cas intéressant (laisser passer la pluie, protéger du gel…). 

Cette approche expérimentale, qui combine production énergétique et suivi précis de la croissance des cultures, avec plus de 80 capteurs de mesure (météo, électrique, état de sol, éclairement solaire) représente un pas significatif par rapport aux installations traditionnelles et pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour l’agriphotovoltaïsme durable.

Mise en place d’une zone témoin photovoltaïque grâce à la Chaire

Dans la continuité de ce projet, une troisième zone, appelée PV (PhotoVoltaïque) témoin, sera prochainement installée, grâce au soutien de la Chaire. Cette zone, dépourvue de cultures, offrira la possibilité de mener une analyse des effets de la végétation sur les performances photovoltaïques (albedo, du fait de la bifacialité des panneaux) et de comparer la performance PV d’une installation classique, orientée vers le sud, avec celle d’une installation type agriPV. 

Grâce au soutien de la Chaire, le démonstrateur disposera donc de trois référentiels : la zone expérimentale AgriPV composée de panneaux et de cultures, la zone témoin agricole sans panneaux et la zone PV témoin sans cultures, offrant ainsi un dispositif expérimental complet et une vision précise des interactions entre agriculture et photovoltaïsme. Ces avancées reflètent pleinement les objectifs des Chaires de mécénat : promouvoir le progrès technologique et sociétal tout en encourageant l’innovation responsable.

*LMD : une unité mixte de recherche CNRS, ENS-PSL, Sorbonne Université, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, 91120 Palaiseau, France

** L’Observatoire de Recherche Atmosphérique SIRTA est coordonné par l’Institut Pierre Simon Laplace et soutenu pour son fonctionnement et son développement par les organismes suivants : CNRS, Ecole Polytechnique, UVSQ, ENPC, CEA, INERIS, EDF R&D, Météo-France