L'agrivoltaïque (agrivoltaïsme ou agri-photovoltaïsme) est un système photovoltaïque étagé, surmontant des cultures, des pâtures, ou des parcours extérieurs accessibles aux animaux, associant donc une production d'électricité photovoltaïque et une production agricole au-dessous des panneaux. La coexistence de panneaux solaires et de cultures implique un partage de la lumière entre ces deux types de production. Plusieurs cultures peuvent bénéficier de ce procédé, notamment la production de fruits, de même que certains élevages (volaille, ovins…). L'INRA a montré en France que dans certains contextes l'ombre apportée par le panneau peut doubler la croissance de l'herbe, au profit de petits herbivores..
Né vers 1981, l'agrivoltaïsme a été massivement mis en œuvre au Japon à partir de 2004 et se développe depuis en Asie et en Europe.
Histoire et concepts de l'agrivoltaïque En 1981, et Armin Zastrow semblent avoir été les premiers à formaliser l'idée d'une cohabitation entre une production d'électricité photovoltaïque et une production agricole pour améliorer une productivité globale.. Ils cherchaient à résoudre le problème de la compétition pour l'usage des sols et de la lumière entre la production d'énergie et la production agricole. Dans le développement d'un végétal, la « saturation photosynthétique » désigne le seuil à partir duquel une augmentation de l'intensité lumineuse n'a plus d'effet sur la photosynthèse. En 2004 au Japon, Akira Nagashima est le premier à valoriser l’excès d'intensité lumineuse non utile pour la photosynthèse avec des panneaux solaires, sans préjudice pour les cultures..
Le terme agrivoltaïque (parfois orthographié agrivoltaique ou remplacé par des termes proches tels que : agrivoltaïsme, agrivoltaisme, agriphotovoltaïque, agriphotovoltaïsme, ou même agrovoltaïque) a été utilisé pour la première fois dans une publication en 2011. Le concept est connu sous plusieurs dénominations dans le monde: « agrophotovoltaïque » en Allemagne., « agrovoltaïque » en Italie.., « solar sharing » au Japon., « agri-PV » en Chine, « Agrinergie » par la société Akuo Energy... Par extension, des installations comme des serres agricoles équipées de panneaux solaires, aussi appelées serres photovoltaïques, peuvent aussi être considérées comme des systèmes agrivoltaïques.. Dans certains contextes (sols arides proches de la mer, ou sols en voie de salinisation), l'électricité produite peut être utilisée in situ pour pomper de l'eau, la traiter, voire pour désaliniser de l'eau d'irrigation, tout en contribuant à décarboner l'agriculture.
Les contraintes et bénéfices de l'agrivoltaïsme sur la production agricole varient selon le pays et le contexte pédoclimatique, la taille de l'installation et la disponibilité d'une connexion au réseau électrique, la législation, le type de culture et les objectifs du dispositif agrivoltaïque (optimisation du volume de production agricole, de la qualité des produits agricoles, de la production d'électricité…).
L'agrivoltaïque dans le monde
En Asie Le Japon a été le précurseur du développement de l'agrivoltaïque en plein champ dans le monde depuis 2004. Entre 2004 et 2017, plus de mille centrales agrivoltaïques en plein champ ont été développées au Japon.
Au Japon En 2004 au Japon, Akira Nagashima développe une structure démontable qu'il teste sur plusieurs cultures en plein champ. Depuis, de nombreux projets en plein champ ont été installés au Japon avec un grand nombre de cultures (agrumes, arachides, aubergines, concombres, choux, riz, vignes, champignons…) ou de l'élevage. Les structures démontables permettent aux agriculteurs de retirer ou de déplacer les installations en fonction des rotations des cultures et de leurs besoins. Des centrales de plus en plus importantes pouvant atteindre des puissances de plusieurs MW sont développées depuis 2004 avec des structures pérennes et des systèmes dynamiques. Ainsi, une centrale de , installée sur de cultures en plein champ, a été mise en service en 2017.. Le taux d'ombrage de cette centrale atteint 50 %, une valeur supérieure aux 30 % d'ombrage utilisé habituellement sur les centrales agrivoltaïques japonaises. Les agriculteurs cultivent, entre autres, du ginseng , de l' et de la coriandre. Prochainement, l'île d'Ukujima devrait accueillir une centrale solaire de dont une partie sera agrivoltaïque. Le projet est à l'étude depuis 2013 et les différents partenaires ont signé un accord pour un début de construction en 2019.
Pour avoir l'autorisation d'exploiter des panneaux solaires au-dessus des cultures, la législation japonaise impose que les agriculteurs maintiennent au moins 80 % de la production agricole.
En Chine En 2016, l'entreprise italienne REM TEC a construit une centrale agrovoltaïque de dans le xian de Jinzhai (province de l'Anhui).. Les entreprises chinoises ont développé plusieurs GW de centrales solaires combinant agriculture et production d'énergie solaire, soit des serres photovoltaïques soit des installations en plein champ. Par exemple en , la société Panda Green Energy a installé des panneaux solaires au-dessus de vignes à Turpan dans la région autonome ouighoure du Xinjiang.. La centrale de a été reliée au réseau. Le projet a été audité en et l’entreprise a reçu l'autorisation pour déployer son système dans tout le pays. Des projets de plusieurs de dizaines de MW ont été déployés en plein champ. Par exemple, en 2016, dans la province de Jiangxi, une centrale agrivoltaïque de a été installée sur des cultures agricoles et forestières.
Depuis trente ans, le groupe Elion tente de lutter contre la désertification dans la région de Kubuqi.. Parmi les techniques utilisées, des systèmes agrivoltaïques ont été installés pour protéger les cultures et produire de l'électricité. Concernant les équipements pour les zones désertiques, Wan You-Bao a déposé un brevet en 2007 sur un système d'ombrière pour protéger les cultures dans le désert. Les ombrières sont équipées de panneaux solaires..
En Corée du Sud La Corée du Sud mène les premiers essais de centrales agrivoltaïques en s'inspirant de l'exemple japonais depuis 2017.. L'agrivoltaïque est une des solutions étudiées pour augmenter la part d'énergies renouvelables dans le mix énergétique de la Corée (l'objectif est d'atteindre 20 % d'énergies renouvelables en 2030 contre 5 % en 2017).
En Inde Des projets pour des sites isolés sont étudiés par l'Amity University à Noida dans le nord de l'Inde.. Une étude publiée en 2017 s'intéresse au potentiel de l'agrivoltaïque pour des vignes en inde. Les systèmes agrivoltaïques étudiés dans cet article sont constitués de panneaux solaires intercalés entre les cultures pour limiter l'ombrage sur les plantes. Cette étude suggère que les systèmes agrivoltaïques peuvent augmenter de manière significative les revenus des agriculteurs indiens.
En Malaisie L'Universiti Putra Malaysia, spécialisée en agronomie, a lancé des expérimentations en 2015 sur des plantations de (Java tea). Il s'agit d'une structure fixe installée sur une surface d'expérimentation d'environ .
Au Vietnam Fraunhofer ISE a déployé leur système agrivoltaïque dans une ferme de crevettes située à Bac Liêu dans le delta du Mékong. D'après cet institut, les résultats de leur projet pilote indiquent que la consommation d'eau a été réduite jusqu'à 75%. Leur système offrirait d'autres avantages comme de l'ombrage pour les travailleurs ainsi qu'une température d'eau plus basse et stable permettant une meilleure croissance des crevettes..
En Afrique
La Réunion À La Réunion des cultures en voie de disparition cohabitent avec des panneaux solaires dans plusieurs communes de l'île..
En Europe En Europe au début des années 2000, des serres photovoltaïques font leur apparition. Une partie du toit des serres est remplacée par des panneaux solaires. En Autriche puis en Italie, des systèmes agrivoltaïques en plein champ font leur apparition à partir de 2007, suivis par la France et l'Allemagne.
En Autriche En 2004, Günter Czaloun propose un système de panneaux solaires mobiles suspendus et actionnés par des câbles. Le premier prototype est construit dans le sud Tyrol en 2007 sur une surface de . Les panneaux sont surélevés à plus de cinq mètres du sol. Un nouveau système a été présenté à la conférence Intersolar 2017 à Munich. Par rapport aux autres systèmes agrivoltaïques en plein champ, cette technologie est potentiellement moins chère car elle nécessite moins d'acier.
En Italie thumb|Agrovoltaisme en Italie (2010). En 2009 et 2011, des vignobles ont été équipés d'un système agrivoltaïque avec des panneaux fixes. Les expérimentations ont montré une légère baisse de rendement et des vendanges tardives. Une publication (2022) a conclu, pour la culture du cultivar Corvina en Vénétie, à « une baisse limitée » de la productivité, et à une diminution de 1 à 2 °C des pics de l'air et du sol, et à une moindre transpiration de la vigne, limitant son stress en période de canicule.
En 2009, l'entreprise italienne REM TEC développe un système de tracking solaire sur deux axes pour orienter les panneaux solaires. En 2011 et 2012, REM TEC a construit plusieurs MW de centrales agrivoltaïques en plein champ.... Ce sont les premières centrales agrivoltaïques en plein champ en Europe. Les panneaux solaires sont situés à cinq mètres au-dessus du sol pour laisser passer les engins agricoles. Le taux d'occupation des panneaux solaires est inférieur à 15 % pour ne pas défavoriser les cultures. Ils sont les premiers à proposer des systèmes de filets de protections automatisés, intégrés à la structure porteuse.. REM TEC conçoit également des systèmes de panneaux solaires mobiles installés au-dessus d'une serre agricole et intégrés à la structure de la serre. Le contrôle de la position des panneaux permettrait d'optimiser le micro-climat de la serre.
En France Selon Antoine Nogier, président de la société Sun'Agri et de la fédération France Agrivoltaïsme, . Il estime que l'agrivoltaïsme devrait représenter au moins 60 % de l'objectif gouvernemental de de production d'origine solaire en 2050, en occupant moins de 1 % de la surface agricole utile. Mais la Commission de régulation de l'énergie n'a retenu que 55 projets entre 2017 et 2020. En dehors de ce cadre subventionné par des prix d'achat garantis, l'Ademe évalue à quelques dizaines les réalisations effectives. L'article 11 de la loi sur l'accélération des énergies renouvelables de 2023 encadre cette pratique pour ne pas nuire à l'activité agricole, prioritaire sur la production électriqueAgrivoltaïsme : de l'électricité dans l'air autour d'une filière émergente, Les Échos, 26 novembre 2022..
En 2024, la Fédération française des producteurs agrivoltaïques (FFPA) estime qu'un millier de projets sont en cours d'instruction ; à terme, , soit environ 0,5 % de la surface agricole utile française, pourraient être concernés. Une soixantaine d'acteurs, pour la plupart des PME, se concurrencent sur ce secteur, qui a toutefois entamé sa consolidation : fin 2023, TotalEnergies a acquis Ombrea, un acteur historique du secteur, installé à Aix-en-Provence ; Eiffage a fait de même avec le groupe Sun'R, propriétaire de Sun Agri ; EDF Renouvelables est entré au capital de la société bordelaise Green Lighthouse Développement (GLHD)L'agrivoltaïsme à l'assaut des territoires, Les Échos, 6 juin 2024..
Sur le terrain apparaissent des oppositions aux projets agrivoltaïques. Ainsi, à Asnières-sur-Vègre (Sarthe), un projet prévoyant l'installation de , qui a suscité des protestations parmi les habitants du village, a été abandonné.
Réglementation