Réduire le déficit hydrique des cultures grâce à l’agrivoltaïsme

L’ombre des panneaux solaires, un atout pour préserver l’eau en agriculture

Face à la raréfaction de la ressource en eau en France, son optimisation devient cruciale pour maintenir une agriculture productive, particulièrement dans le contexte du changement climatique.

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TSE, acteur de référence dans le secteur de l’agrivoltaïsme, a mis en place plusieurs démonstrateurs agrivoltaïques sur le territoire. Ces installations visent à mesurer précisément les bénéfices de l’ombrage créé par les panneaux solaires sur les cultures.

Les premières données récoltées révèlent des résultats prometteurs : une baisse de la température sous les installations agrivoltaïques et une diminution du stress hydrique subi par les plantes.

Ces constats renforcent l’idée que les dispositifs agrivoltaïques apportent une réponse concrète à la problématique de la sécheresse, en aidant à mieux gérer l’eau dans les systèmes agricoles, tout en maintenant la productivité.

Des sites expérimentaux pour étudier l’impact de l’agrivoltaïsme sur les cultures

Afin d’adapter durablement l’agriculture aux nouvelles conditions climatiques, TSE, producteur d'énergies renouvelables, déploie un programme d’expérimentations agrivoltaïques sur plusieurs sites pilotes. Trois d’entre eux, situés à Amance, Brouchy et Verdonnet, sont dédiés aux grandes cultures. Un quatrième, à Souleuvre en Bocage, se concentre sur les cultures fourragères.

Sur ces parcelles, des structures photovoltaïques mobiles sont installées à cinq mètres de hauteur. Grâce à un système de trackers solaires, elles génèrent un ombrage partiel et tournant qui couvre environ 42 % de la surface cultivée. Cette configuration permet de moduler l’exposition au soleil selon les besoins des plantes et les conditions climatiques.

Les premières données collectées sur ces démonstrateurs offrent déjà des premiers enseignements.

> En savoir plus sur le programme d’expérimentation de TSE, producteur d'énergie solaire.

Déficit hydrique : un indicateur clé pour adapter l’agriculture au climat

Pour mieux comprendre l’effet de l’ombrage agrivoltaïque sur les cultures, les équipes de TSE associent observations de terrain et modélisations prospectives. Cette double approche permet d’évaluer avec précision si l’ombrage correspond aux besoins hydriques des plantes.

L’indicateur central de cette analyse est le déficit hydrique, un marqueur clé du stress que subit une culture face à la disponibilité en eau dans le sol. Ce déficit est calculé en tenant compte de plusieurs facteurs : les précipitations, l’irrigation, l’évapotranspiration réelle ainsi que la réserve utile - c’est-à-dire la capacité du sol à stocker l’eau.

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Une réduction significative du stress hydrique observée sur les sites pilotes

Les premiers résultats issus des expérimentations de TSE sont prometteurs. L’ombrage généré par les panneaux photovoltaïques rotatifs exerce un rôle protecteur sur les cultures en réduisant leur exposition aux fortes chaleurs. Sous la canopée agricole, la température est plus fraîche et l’évapotranspiration des plantes est diminuée.

Sur le site pilote d’Amance, ces conditions ont permis de réduire de 57 % les périodes de déficit hydrique observées lors de la culture du soja en 2022. Des tendances similaires ont été confirmées en 2023 et 2024, sur les autres sites expérimentaux de TSE à Brouchy et Verdonnet.

Une température plus modérée sous les panneaux solaires agricoles

Les données recueillies sur les sites d’expérimentation de TSE mettent en évidence un effet régulateur notable de l’agrivoltaïsme sur la température de l’air. Dès que les températures dépassent les 20 °C, un écart thermique significatif apparaît entre les zones ombragées par les panneaux solaires et les parcelles témoins restées à découvert.

Ce phénomène est particulièrement important à partir de 25 °C, seuil à partir duquel la majorité des cultures commence à subir un stress thermique. Réduire la température au-delà de 25°C, permet de les protéger.

« Lors des jours chauds de l’été 2023, nous avons observé une diminution des températures maximales sous la canopée d’environ 4 °C durant la phase de remplissage. Le stress thermique génère des pertes de rendement et de productivité » Rodéric Longuépée, Chef de projet recherche & développement agronomie grandes cultures chez TSE. À cette étape clé du cycle végétatif, une surchauffe peut entraîner des pertes de rendement importantes.

Autre observation intéressante : si les températures maximales sont atténuées le jour, les baisses sont également moins marquées la nuit.

Un sol plus frais et humide grâce à l’agrivoltaïsme

Pour leurs études, les ingénieurs de TSE déploient des sondes capacitives et tensiométriques à différentes profondeurs (30 à 60 cm) dans les sols des sites pilotes. Les sondes capacitives mesurent à la fois la température et l’humidité du sol, tandis que les sondes tensiométriques évaluent la pression exercée par les racines pour extraire l’eau du sol.

Les premières années d’expérimentation, entre 2022 et 2024, ont mis en évidence une différence notable entre la zone témoin et celle couverte par des panneaux photovoltaïques.

Les mesures effectuées par TSE, référent en agrivoltaïsme, montrent que les températures du sol sous la canopée agricole restent plus basses à 30 cm de profondeur pendant les périodes printanière et estivale. De plus, l’humidité du sol est maintenue à un niveau plus élevé, favorisant une meilleure disponibilité de l’eau pour les racines.  « On observe un écart moyen de 2 °C de température dans le sol entre les deux parcelles. L’ombrage maintient donc un sol plus frais et plus humide », souligne Rodéric Longuépée.

Dans le cadre de ses recherches continues, TSE intègre des systèmes d’irrigation directement aux canopées. Ce dispositif, combiné à l’ombrage dynamique, pourrait réduire la consommation d’eau de 20 à 30%, tout en simplifiant le travail des agriculteurs.

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