AgriPV: potentiel économique du photovoltaïque intégré sur des surfaces agricoles

Partenariat

Le travail de coopération entre le SIG-GR et l’IZES gGmbH (Institut für ZukunftsEnergie- und Stoffstromsysteme) a permis la production de plusieurs cartes pour l’évaluation du potentiel du photovoltaïque intégré dans la Grande Région.

Objectifs

Dans le cadre du projet Interreg « PV follows function », les potentiels techniques et économiques de l’utilisation du photovoltaïque intégré au sol sur les surfaces agricoles (Agri-voltaïsme) ont été calculés. L’objectif était, d’une part de montrer l’ensemble des potentiels de production d’électricité par des installations photovoltaïques intégrées en prenant l’exemple de modules bifaciaux montés verticalement et, d’autre part, d’identifier les surfaces agricoles pour les potentiels de l’agrivoltaïsme qui peuvent être exploités de manière rentable dans les conditions actuelles. En plus des aspects techniques et économiques, les aspects juridiques ont également été étudiés.

Définition du potentiel de l’agrivoltaïsme

Les potentiels considérés ici découlent des analyses SIG des surfaces en appliquant des critères d’exclusion préalablement fixés. Le nombre de sites qui peuvent effectivement être exploitées dépend essentiellement des conditions politiques et/ou énergétiques actuelles et futures, qui ne sont pas abordées en détail dans la présente étude.

Le potentiel technique de l’agrivoltaïsme vertical a d’abord été déterminé pour les prairies et les terres arables, des caractéristiques géographiques des terres considérées comme appropriées. Il s’agit de surfaces dont la pente ne dépasse pas les 20° et qui sont situées en dehors des zones inondables et des lisières de forêt (pour la procédure exacte, se référer au chapitre 2.2 du rapport court). Les zones inondables doivent être exclues en raison de la présence d’éléments conducteurs d’électricité dans une installation photovoltaïque. Les zones situées à moins de 100 m des lisières de forêt sont également exclues, car le risque d’ombrage des installations ne peut pas être exclu. En outre, cette règle de distance permet aussi de se prémunir du risque de chute d’arbres pour les installations photovoltaïques.

Dans un second temps, les surfaces restantes sont à nouveau classées par ordre de priorité afin d’en déduire le potentiel économiquement exploitable pour l’agrivoltaïsme. Pour cela, une surface doit avoir une taille d’au moins 10 ha (valeurs empiriques par rapport à la rentabilité d’un constructeur d’installation) et aucune plante ne doit y être cultivée qui, en raison de sa taille, ferait de l’ombre aux surfaces des modules. Ceci est particulièrement vrai pour le maïs.

Cette priorisation à deux niveaux permet de définir un potentiel de surfaces pour lesquelles les installations agrivoltaïques peuvent être exploitées de manière rentable selon les auteurs. La rentabilité de chaque projet devrait toutefois faire l’objet d’une évaluation individuelle car les coûts peuvent s'écarter des hypothèses retenues ici (par exemple en raison de coûts supplémentaires pour le raccordement au réseau) et conduire à un résultat non rentable.

En plus de ces critères d’exclusion stricte, ceux résultant de l’examen de différents types d’espaces protégés ont également été pris en compte. Les auteurs les ont classés en différents niveaux d’aptitude à la construction d’installations agrivoltaïques (cf. chapitre 4 du rapport court).

Certaines restrictions juridiques s’opposaient aux surfaces techniquement et économiquement adaptées à l’installation agrivoltaïque. En fonction du cadre juridique actuel, les surfaces ont été réparties en quatre catégories :

Une fois les surfaces sélectionnées, les potentiels PV ont été calculés pour chaque surface agricole en fonction de la puissance potentielle et de la production annuelle d’électricité (cf. chapitre 2.2.4 du rapport court). Les résultats ont été agrégés sur différents niveaux afin de faciliter la présentation. Ainsi, des cartes du potentiel économique Agri-PV ont été réalisées aux niveaux territoriaux suivants :

• Communes
• Kreise (DE), arrondissements (BE et FR) et cantons (LU)
• Niveau NUTS2-3
  

Le ministère luxembourgeois de l'Energie et de l’Aménagement du territoire a lancé en octobre 2022 un appel d'offres pour la promotion d'installations pilotes d’agri-voltaïsme sur les terres agricoles. Les projets photovoltaïques doivent permettre de continuer à assurer une production agricole sur les terres tout en favorisant la biodiversité (flore). Les projets seront soutenus par une prime de marché sur une période de 15 ans. Il est à noter que les surfaces priorisées et les potentiels identifiés sur les cartes grand-régionales reposent sur des hypothèses spécifiques aux projets dans le cadre du projet "PV follows function" et ne permettent pas de se prononcer sur la possibilité d'obtenir des autorisations, ni sur la faisabilité technico-économique d'un projet dans le cadre de l'appel d'offres organisé par le ministère luxembourgeois.

Conclusions

Le potentiel techniquement et économiquement exploitable du BIPV et de l’agrivoltaïsme dans la Grande Région est considérable. Selon les données du Géoportail de la Grande Région sur le développement des énergies renouvelables, seule une très petite partie de celui-ci a été effectivement exploitée jusqu’à présent : La capacité PV installée entre 2016 et 2018 était d’environ 9,7 GW. Des données plus récentes ne sont pas disponibles.

Dans le cadre du projet « PV follows function », il s’agit également de calculer les potentiels techniquement réalisables pour les formes d’agrivoltaïsme (sous forme de module bifaciaux installés à la verticale) et des formes de BIPV considérées ici. Comme les deux formes de PV intégrées peuvent permettre une double utilisation des surfaces considérées, l’accent a été mis ici sur la question des potentiels techniques, afin de montrer quelle contribution importante cette technologie pourrait en principe apporter au maximum à la mise en place d’une transition énergétique ménageant les ressources et les surfaces.

Le potentiel technique calculé de la puissance PV s’élève à environ 184 GW pour l’agrivoltaïsme et le BIPV.

Le projet « PV follows function » met en évidence des potentiels qui, selon le consortium des partenaires du projet, mériteraient d’être exploités, car ils permettent une double utilisation des surfaces. Ainsi, les surfaces agricoles occupées par des installations photovoltaïques ne sont pas soustraites à l’exploitation agricole, mais augmentent au contraire leur rendement de la quantité d’électricité qu’elles produisent. L’enveloppe des bâtiments pourrait également être utilisée pour produire de l’électricité en y intégrant des modules photovoltaïques. A l’heure actuelle, presque uniquement les surfaces de toitures sont utilisées de cette manière et pas dans la proportion réellement possible.

Dans la Grande Région, environ 281 209 ha de terres sont disponibles pour de l’agrivoltaïsme et sont actuellement déjà en exploitation agricole. Sur ces surfaces, il serait possible de produire environ 71 907 GWh d’électricité par an en plus sans pour autant recourir à l’utilisation de nouvelles surfaces pour le développement du photovoltaïque.

La question est de savoir si et dans quelle mesure ce très grand potentiel sera effectivement exploité. Cela dépendra de manière décisive des orientations politiques et énergétiques futures. Le cadre pour le développement accéléré des ENR a déjà été fixé au niveau européen: Pour les faire développer dans le domaine de la production d’électricité, de l’industrie, du bâtiment et des transports, la Commission Européenne propose de porter l’objectif en matière d’énergies renouvelables à 45% d’ici 2030. Cela porterait la capacité totale d’énergie renouvelable à 1.236 GW en 2030, contre 1.067 GW en 2030 dans la proposition de 2021. Afin d’accélérer le déploiement des énergies renouvelables, la Commission a également adopté une recommandation visant à accélérer les procédures d’autorisation pour les projets d’énergie renouvelable et à faciliter les contrats d’achat d’électricité.