L’agrivoltaïsme pour fusionner les fermes « réelles » avec les fermes solaires

Des terres agricoles et solaires ?

Le solaire devient une source d’énergie majeure. Son marché a fortement progressé ces dernières années. La prévision citée dans cet article envisage une croissance annuelle composée de 15,4% aux États-Unis jusqu’en 2030 ; il s’agit d’une estimation, pas d’une garantie.

Source: Grand View Research

La croissance du solaire est mondiale, avec une place particulièrement importante de la Chine dans les capacités installées et les projets en développement. Les comparaisons dépendent toutefois du périmètre retenu : projets annoncés, en construction ou déjà raccordés.

La Chine a fortement accéléré ses installations. Au premier semestre 2024, elle a raccordé environ 102 GW de photovoltaïque, selon son administration nationale de l’énergie.

Cette progression devait lui permettre d’atteindre en 2024 l’objectif de 1.200 GW de capacités éoliennes et solaires cumulées, fixé initialement pour 2030.

Source : Energy Wind Down Media

Cette évolution a conduit des publications comme The Economist à parler d’une nouvelle ère. Nous examinons les technologies susceptibles de l’accompagner dans « L’Âge Solaire – Un Avenir Radieux pour l’Humanité ».

Source: The Economist

Les progrès industriels et les économies d’échelle ont fortement réduit les coûts photovoltaïques depuis 1990. L’ampleur exacte de la baisse dépend de ce que l’on mesure : modules, installations complètes ou électricité produite. Le photovoltaïque domine aujourd’hui le marché solaire.

Source: EIA

Le développement solaire soulève toutefois la question de l’occupation des sols, notamment lorsque les centrales sont installées au sol plutôt que sur des bâtiments.

Les comparaisons entre filières varient selon que l’on inclut les espaces entre équipements, les réservoirs, les cultures énergétiques ou les usages partagés. Solaire, éolien, hydroélectricité et biomasse ne sont pas automatiquement neutres en carbone sur tout leur cycle de vie.

Source: Wouter Beel Gravendeel

Les centrales au sol peuvent occuper des terres agricoles ou des habitats naturels. Leur bilan dépend du site et de l’aménagement : une mauvaise implantation peut fragmenter les habitats ou favoriser l’érosion, notamment sur des pentes.

La photographie ci-dessous montre par exemple des collines de la province chinoise du Fujian couvertes de panneaux solaires.

Source: The Atlantic

Pénurie de terres arables

La dégradation des terres est déjà un enjeu important. Selon la Convention des Nations unies sur la lutte contre la désertification, au moins 100 millions d’hectares de terres saines et productives se sont dégradés chaque année entre 2015 et 2019. Il ne s’agit pas exclusivement de terres arables perdues définitivement. L’érosion, la désertification, l’urbanisation et certaines pratiques agricoles contribuent à cette dégradation.

La réduction des émissions doit donc être conciliée avec la préservation des sols et de la production alimentaire.

Les toitures industrielles, agricoles et résidentielles offrent une première possibilité. Les zones désertiques peuvent aussi accueillir des projets, mais elles abritent des écosystèmes fragiles et le nettoyage à l’eau doit tenir compte de ressources parfois rares.

Ces solutions peuvent réduire la pression foncière. L’ampleur des besoins dépendra aussi du mix énergétique, des réseaux et des autres usages du territoire.

L’agrivoltaïsme associe production agricole et production photovoltaïque sur une même surface. Il peut constituer une option lorsqu’il est adapté aux cultures, au climat et aux pratiques locales.

Source: Dezeen

Bâtiments agricoles

Une première façon d’intégrer le solaire aux exploitations consiste à équiper les grandes toitures des granges, hangars, garages et autres bâtiments agricoles, sous réserve de leur état et de leur capacité portante.

Source: X/Twitter

Le solaire sur toiture n’est pas toujours classé comme agrivoltaïsme au sens strict, mais permet de produire sans occuper de nouvelles surfaces cultivées.

Il peut aussi contribuer à réduire l’usage des combustibles fossiles dans les exploitations, avec plusieurs investissements complémentaires :

• Électrifier les tracteurs et les machines agricoles.
  • L’intérêt dépend de l’autonomie, du poids des batteries, de la puissance nécessaire, des possibilités de recharge et du coût total.
  • Les robots agricoles peuvent également jouer un rôle, comme nous le décrivons dans « Les investisseurs doivent prendre note : la robotique prend le contrôle de l’agriculture ».
• Stocker une partie de l’énergie pour les périodes sans soleil.
  • Le stockage thermique peut notamment fournir de la chaleur aux bâtiments d’élevage. Le stockage quotidien ne résout toutefois pas automatiquement les besoins de tout un hiver.
• Adapter les réseaux pour raccorder les exploitations parfois éloignées et gérer une production plus décentralisée.
• Disposer de financements adaptés, car les exploitations ont souvent des marges limitées et des besoins d’investissement importants.
  • La tarification du carbone peut aussi modifier l’intérêt économique de certaines solutions, selon les règles applicables.

Associer cultures et production électrique

La principale difficulté est que cultures et panneaux utilisent une même ressource : le rayonnement solaire.

Les plantes transforment une partie de cette énergie en biomasse, tandis que les panneaux la convertissent en électricité.

Ces usages peuvent sembler incompatibles, mais la réponse des plantes à la lumière dépend de son intensité, de la température, de l’eau disponible et de la culture.

Photoinhibition

La photosynthèse peut être résumée de façon très simplifiée par

« lumière, eau et CO2 → sucres », mais ses mécanismes réels sont complexes.

Dans certaines conditions, un excès de lumière peut provoquer une photoinhibition.

Le rayonnement devient alors trop intense par rapport à la capacité de la plante à l’utiliser. Des espèces réactives de l’oxygène peuvent endommager l’appareil photosynthétique et réduire la croissance.

Source: Frontiers In Plant Science

Ce risque dépend de l’espèce, de son acclimatation et des conditions locales. On ne peut pas affirmer que le soleil est dommageable pour toutes les cultures pendant la plupart des journées d’été.

Un espacement et une orientation adaptés des panneaux peuvent procurer un ombrage utile aux heures les plus chaudes. Un ombrage excessif peut au contraire réduire les rendements.

Réduire la consommation d’eau

L’ombre peut limiter l’échauffement du sol et l’évaporation, et parfois réduire les besoins d’irrigation. Le résultat dépend toutefois du climat, de la culture et du dispositif.

Dans certaines conditions, les panneaux peuvent également aider à recueillir une partie de l’eau de rosée ou de pluie. Les volumes disponibles restent variables et ne remplacent pas nécessairement l’irrigation.

Des prototypes associent aussi panneaux et hydrogels capables de capter l’humidité de l’air. La chaleur résiduelle des panneaux permet ensuite de libérer cette eau ; un système de condensation est nécessaire pour la recueillir sous forme liquide.

Le matériau absorbe généralement de la vapeur d’eau la nuit, puis la restitue sous l’effet de la chaleur pendant la journée. Cette évaporation peut refroidir les panneaux. Il s’agissait de dispositifs expérimentaux, non d’une solution universelle déjà déployée dans les exploitations.

Industry Tap

Refroidir les panneaux solaires

Les panneaux peuvent ainsi protéger certaines cultures d’un excès de rayonnement ou de chaleur et réduire leur consommation d’eau dans des conditions favorables.

En retour, l’évapotranspiration des plantes peut contribuer à refroidir leur environnement. La température de cellule de 25°C est une référence de mesure des modules, pas une température extérieure optimale universelle. Pour de nombreux modules au silicium, la puissance diminue typiquement d’environ 0,3% à 0,5% par degré supplémentaire de température de cellule, en valeur relative.

Les modules peuvent atteindre des températures bien supérieures à celle de l’air. La chaleur peut donc réduire la production et influer sur l’économie des projets dans les régions chaudes.

La végétation peut refroidir l’air proche du sol et, dans certains dispositifs, améliorer la production photovoltaïque. L’ampleur du bénéfice doit être mesurée localement.

Intégrer l’élevage et l’énergie solaire

Les exploitants de centrales au sol doivent souvent maîtriser la végétation pour éviter qu’elle n’ombrage les modules et pour assurer l’accès aux équipements.

La tonte mécanique est une méthode courante et peut encore utiliser des machines thermiques.

Le pâturage offre une autre possibilité. Les moutons sont souvent adaptés ; les autres animaux exigent des aménagements spécifiques. L’herbe peut ainsi contribuer à une production agricole plutôt qu’être simplement tondue.

Il faut protéger les câbles et les équipements, prévoir des accès et tenir compte du comportement des animaux. Le pâturage ne supprime pas tous les besoins d’entretien ou de surveillance.

Les panneaux peuvent aussi fournir un abri partiel contre le soleil et la pluie.

Source: Rated Power

Soutien pour les vignes

Certains projets viticoles étudient l’association des structures photovoltaïques et du palissage des vignes.

Une structure commune pourrait remplir plusieurs fonctions, mais sa conception doit respecter les besoins de la vigne, les travaux agricoles et la sécurité des équipements.

Source: Vinetur

Le « vitivoltaïsme », associant viticulture et photovoltaïque, restait encore largement expérimental dans le contexte de 2024. Il faut notamment évaluer les effets sur le raisin, la qualité du vin et les rendements sur plusieurs années.

Des essais sont notamment menés en Allemagne, en France, en Italie et en Espagne.

Panneaux bifaciaux verticaux

L’agrivoltaïsme peut bénéficier de nouveaux dispositifs photovoltaïques, notamment les panneaux bifaciaux.

Ces panneaux produisent de l’électricité à partir de la lumière reçue sur leurs deux faces. Ils ne produisent pas eux-mêmes de lumière. Le gain dépend du rayonnement réfléchi, de l’espacement et de l’installation.

Ils peuvent être installés verticalement, avec une face tournée vers l’est et l’autre vers l’ouest ; les rangées sont alors généralement orientées nord-sud.

Cette configuration peut présenter plusieurs avantages :

• Une production davantage répartie entre le matin et le soir, plutôt que concentrée autour de midi. Une éventuelle limitation de puissance dépend notamment de l’onduleur ; il ne s’agit pas d’une saturation universelle des panneaux par le soleil de midi.
• Une circulation d’air pouvant limiter l’échauffement et les pertes de puissance.
• La valorisation de la lumière réfléchie par le sol, notamment lorsqu’il est enneigé.
• Une moindre accumulation de neige sur des panneaux verticaux.
• Une production aux heures du matin et du soir qui peut mieux correspondre à certains besoins du réseau. La demande et la valeur de cette production varient toutefois selon les marchés.

Source: Wikipedia

Des rangées verticales suffisamment espacées peuvent s’intégrer aux cultures et laisser circuler les engins. Les dimensions et les zones de manœuvre doivent être prévues dans la conception.

Solaire flottant

Les centrales solaires flottantes sont une autre solution étudiée pour limiter l’occupation des terres. Les plans d’eau ont toutefois leurs propres fonctions écologiques et économiques et ne sont pas nécessairement moins précieux que les terres agricoles.

Dans certains cas, le solaire flottant peut être associé à l’aquaculture.

Source: Global Sea Food Alliance

Les conséquences de l’ombre sur la température, l’oxygène, les algues et la chaîne alimentaire doivent être évaluées. Certains élevages utilisent des aliments extérieurs, mais d’autres dépendent davantage de la production biologique du milieu ; une baisse de lumière n’est donc pas automatiquement bénéfique.

Une installation compatible peut procurer une seconde source de revenus, sous réserve des coûts, des contraintes d’exploitation et des effets sur les poissons.

Rien n’est parfait

Malgré ses possibilités, l’agrivoltaïsme présente plusieurs difficultés techniques et économiques.

Complexité

Associer deux systèmes complexes exige une conception adaptée :

• Trouver un compromis entre la lumière nécessaire aux cultures et la densité des panneaux.
• Conserver l’espace nécessaire aux machines, souvent grandes et lourdes.
• Former et accompagner les agriculteurs pour adapter les pratiques et évaluer les effets sur l’exploitation.

Perte de productivité

Selon le site, l’ombre peut diminuer, maintenir ou parfois améliorer certains rendements agricoles. Un espacement accru réduit généralement la puissance photovoltaïque installée par hectare par rapport à une centrale dense.

La production combinée peut néanmoins utiliser le terrain plus efficacement que deux installations séparées, à condition que les deux activités restent réellement productives.

Les structures et les câbles sur une surface plus grande peuvent augmenter les coûts. Les travaux agricoles, y compris certains traitements, peuvent aussi devenir plus contraignants.

Cette complexité peut accroître le temps de travail et les charges. Le bilan économique doit donc être établi à l’échelle de l’exploitation.

Conclusion

L’agrivoltaïsme peut se développer dans les régions où il faut concilier production d’énergie et préservation de l’activité agricole.

Son adoption demande toutefois des études, des installateurs formés, des financements et l’adhésion des agriculteurs.

Les premières installations peuvent prendre différentes formes, notamment des structures surélevées ou des rangées verticales bifaciales. Leur intégration n’est pas nécessairement simple ou peu coûteuse.

À long terme, ces systèmes pourraient devenir plus courants et être associés à des robots agricoles.

L’électricité produite pourrait alimenter certaines opérations de semis, de surveillance, de désherbage ou de récolte, selon les machines disponibles.

Source: Advanced.farm

Investir dans l’agrivoltaïsme

Dans le contexte de 2024, l’agrivoltaïsme demeurait un domaine en développement, avec des pratiques et des réglementations encore en évolution.

Il peut aider certaines exploitations à produire à la fois des aliments et de l’énergie. Il ne supprime toutefois pas toutes les concurrences d’usage et ne garantit pas que tous les agriculteurs puissent l’adopter.

Des actions de sociétés solaires sont accessibles par différents courtiers. Sur securities.io, nous proposons des guides concernant les États-Unis, le Canada, l’Australie, le Royaume-Uni, et d’autres pays.

Parmi les fonds cités dans le contexte historique de 2024 figurait Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN) ou Global X China Clean Energy ETF (2809.HK). Attention : le conseil de Global X a approuvé la liquidation de RAYS le 31 juillet 2025. Ce fonds ne doit donc pas être présenté comme une option actuelle sans vérifier son statut. Les autres fonds concernent le solaire ou les énergies propres au sens large, pas exclusivement l’agrivoltaïsme.

Voir aussi notre article « Dix actions du secteur solaire à suivre ».

Entreprises solaires

1. Daqo New Energy Corp.

Daqo New Energy est un producteur chinois de polysilicium, une matière première importante pour les cellules photovoltaïques au silicium. Il occupe une place dans la chaîne d’approvisionnement solaire chinoise.

L’entreprise a fortement accru sa capacité depuis 2019. Le chiffre de plus de huit fois cité dans l’article dépend de la date et du périmètre des capacités pris en compte, notamment des projets achevés ou annoncés.

Source: Daqo

Son chiffre d’affaires est passé d’environ 0,68 milliard de dollars en 2020 à 4,61 milliards en 2022, avant de retomber à 2,31 milliards en 2023 selon son rapport annuel. La baisse du prix du polysilicium illustre le caractère cyclique du secteur.

La communication et le site de l’entreprise sont principalement destinés à un public industriel. Leur présentation ne suffit pas à juger la qualité de l’activité ou l’intérêt de l’action.

Les faibles multiples de valorisation observés à certaines périodes doivent être interprétés avec prudence lorsque les bénéfices sont cycliques. L’entreprise est également exposée aux restrictions commerciales et aux controverses concernant les allégations de travail forcé au Xinjiang. Il convient de distinguer les allégations, les mesures des autorités et les réponses de l’entreprise.

L’action comporte donc des risques géopolitiques et économiques importants. Une faible valorisation apparente ne garantit ni une hausse du cours ni le maintien des bénéfices.

2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.

JinkoSolar est un grand fabricant de modules photovoltaïques, principalement implanté en Chine. Il dispose aussi d’activités de fabrication à l’étranger, notamment au Vietnam et en Malaisie. Son activité américaine de l’époque concernait l’assemblage de modules, et non la fabrication de cellules ; la diversification peut répondre à plusieurs objectifs industriels et commerciaux.

Source: Jinko Solar

La Chine, l’Asie-Pacifique et d’autres marchés émergents représentent une partie importante de ses débouchés. Cette répartition évolue et ne supprime pas son exposition aux droits de douane, aux règles commerciales ou à la concurrence.

Source: Jinko Solar

JinkoSolar avait annoncé plus de 230 GW de livraisons cumulées de modules. Au premier trimestre 2024, les livraisons de modules ont atteint 19,99 GW, en hausse de 53,3% sur un an. Il s’agit de modules, et non uniquement de cellules.

L’entreprise se classait ainsi parmi les principaux fournisseurs mondiaux et déclarait occuper la première place pour les livraisons de modules sur cette période.

Les cellules de type N les plus avancées de JinkoSolar affichaient selon l’entreprise un rendement de conversion d’environ 25,8% à l’époque. Ce chiffre concerne les cellules, pas nécessairement les modules complets. L’entreprise propose aussi des panneaux bifaciaux.

Les produits de type N représentaient environ 80% des livraisons de modules au premier trimestre 2024, et non sur l’ensemble de 2023. JinkoSolar visait environ 90% fin 2024. Son projet intégré de 56 GW devait être construit par phases ; l’achèvement des premières phases ne signifiait pas la mise en service de tout le projet.

Les objectifs annoncés pour fin 2024 variaient selon les étapes de fabrication : environ 120 GW pour les plaquettes, 110 GW pour les cellules et 130 GW pour les modules. Ce sont des capacités annuelles distinctes, pas une production cumulée garantie.

JinkoSolar a également lancé Neo Green, présenté comme fabriqué avec de l’électricité renouvelable dans les usines concernées. Cette déclaration ne signifie pas que tous les intrants, le transport ou l’ensemble du cycle de vie sont sans émissions.

L’expansion reflète les ambitions de JinkoSolar dans les technologies de type N et les marchés internationaux. Elle comporte aussi des risques de surcapacité, de pression sur les prix et de concurrence ; la croissance du solaire ne garantit pas la rentabilité de chaque fabricant.