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AGRI-PHOTOVOLTAÏQUE

INSTALLATIONS AGRI-PV

Par installations de production d’énergie agri-PV (IPÉ-APV) – également appelées agri-photovoltaïque ou agri-PV en abrégé, et à ne pas confondre avec les parcs solaires (qui ne peuvent être autorisées que dans des zones spéciales, de construction, industrielles ou commerciales) – désigne l’installation technique de systèmes photovoltaïques surélevés sur des terres agricoles, qui produisent de l’énergie électrique et alimentent le réseau de distribution d’électricité (ou, dans le cas d’une installation en îlot, un réseau industriel hors réseau dédié) en courant alternatif utile au réseau.

Dans les régions dotées d’infrastructures très développées, ces installations agri-PV présentent de faibles coûts de production d’électricité, remplissent toutes les conditions requises pour les paiements directs (agriculture factice exclue) et permettent, sans concurrence pour les surfaces, une double utilisation efficace des terres dans les cultures maraîchères des grandes cultures et des cultures de baies, en combinant de manière intelligente et rentable une protection partielle contre les intempéries et une production d’électricité écologique sur une même parcelle. La construction d'un projet agri-PV en dehors des zones à bâtir (avec ou sans raccordement au réseau électrique public) est soumise à un permis de construire et est d'ores et déjà possible pour les autorités cantonales et communales en vertu des dispositions actuellement en vigueur en matière d'aménagement du territoire, de législation énergétique et autres. Les installations de production d'énergie (IPÉ) conformes à l'affectation des zones peuvent être implantées en dehors des zones à bâtir, notamment lorsqu'elles présentent des avantages pour la production agricole dans des zones peu sensibles. Ces avantages agricoles sont identifiés dans un concept agricole soigneusement élaboré, optimisés de manière globale, puis intégrés de manière réfléchie dans la planification du projet ainsi que dans les différentes étapes de l'aménagement du territoire. Cette partie du développement de l'installation est la plus vaste et la plus complexe d'un projet de construction agri-PV.

Une procédure de permis de construire consolidée présuppose donc un concept agricole utile ainsi qu'une affectation principale favorable à la production agricole. Les aspects liés à la planification des installations agri-PV sont généralement très vastes et doivent répondre à des exigences très spécifiques. Elles vont du droit foncier agricole à la protection des eaux, en passant par l'aménagement du territoire avec le principe de localisation, les surfaces d'assolement, la densification interne ou les zones d'agriculture intensive, ainsi que par les plans d'affectation spéciaux (avec viabilisation) ou les révisions de plans d'aménagement local, sans oublier l'étude d'impact sur l'environnement et d'autres exigences en matière d'aménagement telles que les mesures de protection contre l'éblouissement, les expertises pédologiques, hydrologiques et géologiques ou les concepts de protection des sols.

Le décalage entre l'élaboration d'un concept agricole viable et le développement d'une installation de production d'énergie agri-PV rentable reste la principale cause d'échec des projets d'agrophotovoltaïque dans les dernières phases de leur développement. Une analyse phytotechnique de qualité ainsi qu'un travail approfondi de conception de l'installation devraient donc toujours être prévus dès les premières phases d'un projet, d'autant plus qu'ils permettent d'éviter des coûts de développement inutilement élevés. Il ne faut pas non plus sous-estimer les interdépendances et les interactions importantes entre des aspects complexes du développement d'une installation agri-photovoltaïque (par exemple les restrictions en matière de gestion des cultures et les exigences relatives à l’utilisation des sols, combinées à la construction d’une telle installation en dehors des zones à bâtir), ainsi que les opportunités de marché à identifier en temps utile concernant l’intégration des énergies renouvelables sur le marché de l’énergie (objectif suisse d’ici 2050 = production d’environ 45 TWh d’électricité photovoltaïque).

La transition énergétique n'est donc pas la seule opportunité à saisir ici, mais aussi la transition alimentaire et l'augmentation de la demande qui en découle pour les cultures spécialisées produites localement. La synergie unique et parfaitement éthique qui existe ici entre la production alimentaire et la production d'énergie ouvre la voie à une mise en œuvre réussie de notre transition énergétique. La création de synergies spécifiques autour de ces liens pourrait donc représenter pour la clientèle une valeur ajoutée allant au-delà d'une simple transaction. À cet égard, il convient de noter qu'il est conforme à notre politique d'entreprise de prendre en compte les préoccupations de toutes les parties prenantes tout au long des phases de développement, de construction et d'exploitation.

Après plusieurs décennies d'exploitation, tous les composants haut de gamme de l'installation peuvent être remplacés ou modernisés (repowering). Les panneaux solaires, par exemple, peuvent être remplacés facilement, sans grue, par le côté ou par le bas, et, comme tous les matériaux et les composants électriques, ils sont recyclables à environ 95%. La structure porteuse est même entièrement recyclable et, comme les fondations de l'installation sont construites sans béton, celle-ci pourrait également être démontée en peu de temps si les parcelles devaient être réaffectées ou vendues.

LAT AMÉNAGEMENT DU TERRITOIRE

OAT AMENAGEMENT DU TERRITOIRE

ZHAW ÉTUDE DE FAISABILITE

AVANTAGES D'UNE INSTALLATION AGRI-PV

Génération de revenus supplémentaires considérables et réduction des frais de réseau grâce aux installations agri-PV, qui se caractérisent par de faibles coûts de production d’électricité et un rendement énergétique élevé, tout en apportant une contribution significative à la transition énergétique et à la décarbonisation du secteur énergétique

Amélioration de l’efficacité de l’utilisation des terres (sans concurrence) avec des avantages agronomiques pour les cultures céréalières, maraîchères et fruitières, ainsi que des avantages économiques grâce à une production d’électricité verte et peu coûteuse

Aménagement d’une protection contre les intempéries stable, respectueuse de l’environ-nement et durable, partiellement couverte, contre les phénomènes météorologiques extrêmes indésirables (gelées tardives, pluie persistantes, brûlures, stress thermique, pénurie d’eau, sécheresse, érosion, grêle et fort vent) ainsi que des économies sur les coûts de main-d’œuvre dans les domaines de la culture, de l’irrigation et de l’ombrage

Mise en place d’un système de culture respectueux des ressources (réduction de la consommation d’eau, d’engrais et de produits phytosanitaires, moindre érosion, fin des éclatements dus à la pluie, moins d’attaques fongiques, ainsi qu’une amélioration de la résilience et une stabilisation des rendements grâce à une moindre pression parasitaire)

Création d’un microclimat plus favorable au personnel de l’exploitation et aux cultures grâce à la culture sous abri (microclimat plus doux en hiver, plus frais en été, meilleure prévisibilité des calendriers de culture, réduction des pics de charge, ombrage optimal, amélioration des conditions de croissance du sol et des plantes, ainsi que réalisation d’une évapotranspiration et de cycles de nutriments idéaux)

Exploitation d’une installation agri-PV avec des fondations par enfoncement sans béton, un temps de démantèlement court et la possibilité d’utiliser des technologies agricoles intelligentes (gestion intégrée de l’eau, systèmes de structure végétale et d’aide à la décision, compatibles avec les systèmes de guidage autonomes LaserGuide)
Obtention de subventions spécifiques pour les installations agri-PV et exploitation des avantages en matière de biodiversité et de marketing sur différents marchés (alternative aux couvertures en plastique)

Une solution simple, économique et respectueuse de l’environnement pour protéger les cultures céréalières, maraîchères, fruitières et spécialisées. Nos installations agri-photovoltaïques résistent parfaitement aux intempéries, ne nécessitent pas de fondations en béton, sont immédiatement opérationnelles, restent stables pendant des générations et se caractérisent par des coûts d’exploitation très faibles.

Un développement durable dont toutes les parties prenantes peuvent bénéficier et se développer – sous la forme d’un retour économique, écologique et social. C’est ce que nous défendons!

Pour les gens, vos animaux et notre environnement

SYSTÈMES / MODE DE FONCTIONNEMENT

L’exploitation d’une installation agri-photovoltaïque (APV) permet, d’une part, de tirer parti d’avantages agronomiques et, d’autre part, de générer des revenus grâce à la production d’électricité photovoltaïque, ce qui contribue de manière significative à la transition énergétique de notre pays.

D'un point de vue technique, les installations de production d'énergie agri-photovoltaïque ouvertes peuvent être intégrées de multiples façons dans les surfaces à plein rendement et se composent principalement de deux types d'installations : 1) les installations raccordées au réseau, 2) les installations en îlot. On entend par installation agri-photovoltaïque raccordée au réseau la mise en place technique d'installations de production d'énergie photovoltaïque (IPÉ) surélevées sur des terres agricoles (double usage), qui produisent de l'énergie électrique et alimentent le réseau de distribution en courant alternatif utile au réseau. Les installations agri-photovoltaïques se composent d'un champ solaire (fondations par pieux, structures de support et modules solaires), d'un système électronique central (faisceaux de câbles DC et onduleurs intelligents) ainsi que de transformateurs de réseau (y compris gaines souterraines, conducteurs de courant fort et puits de câbles).

En plus de l'installation agri-PV qui vient d'être décrite, il est possible d'intégrer un système de stockage d'électricité (BESS) qui peut contribuer à la stabilisation du réseau électrique public en Suisse grâce au lissage des pics de consommation, aux services système et au maintien de la tension. Les systèmes de stockage à grande échelle sont généralement exploités par des entreprises d'approvisionnement en énergie (EAE) et doivent, dans la mesure du possible, résister aux décharges profondes et présenter une grande résistance aux cycles. Le rendement maximal pouvant être obtenu d'un point de vue technico-économique grâce à l'utilisation de batteries de stockage à grande échelle raccordées au réseau résulte d'une optimisation intelligente du marché combinée à la participation au marché de l'électricité, notamment par l'exploitation des écarts de prix sur différents marchés de gros, y compris le marché spot et le marché intrajournalier.

Par installation agri-photovoltaïque en îlot on comprend, comme expliqué ci-dessus, la mise en place technique d'installations de production d'énergie photovoltaïque (IPÉ) surélevées sur des terres agricoles (double usage), qui produisent de l'énergie électrique et alimentent – à partir d'un système de stockage – un réseau industriel hors réseau en courant continu ou alternatif. Les installations agri-photovoltaïques se composent d’un champ solaire (fondations par pieux, structures de support et modules solaires), d’un système électronique central (faisceaux de câbles DC et sectionneurs), de systèmes de stockage par batterie (BESS ou PtH), d'une station de conversion d'énergie (CPCS) ainsi que des transformateurs de réseau associés (y compris les gaines souterraines, les conducteurs de courant fort et les puits de câbles). Contrairement aux installations raccordées au réseau, les installations en îlot fonctionnent de manière totalement indépendante du réseau public et permettent à l'exploitant hors réseau de gérer efficacement son électricité et de l'optimiser de manière autonome et économique.

Les modules solaires encadrés sont tous bifaciaux, ce qui permet une exploitation maximale de la lumière solaire incidente provenant de toutes les directions. Leur rendement est le plus élevé possible dans le cadre d'une production industrielle ! La structure porteuse – comprenant les poteaux enfoncés dans le sol, la charpente tubulaire centrale et les différents systèmes de rails – est constituée d'acier et/ou d'aluminium protégés contre la corrosion. L'ensemble du système garantit une installation efficace, une utilisation à long terme et une rentabilité élevée.

ÉCHANGE D'EXPÉRIENCES CH & EU

AGRONOMIE

L’exploitation d’une installation de production d’énergie agri-PV permet, d’une part, de tirer parti d’avantages agronomiques dans le domaine agricole et, d’autre part, de générer de nouvelles sources de revenus grâce à une production d’électricité photovoltaïque écologique et peu coûteuse et/ou à la réduction des tarifs de réseau variables dans le temps. De plus, en construisant une installation agri-PV, les maîtres d’ouvrage apportent une contribution essentielle à la sécurité alimentaire, à la transition énergétique et à la décarbonisation de notre secteur énergétique, ce qui est souhaité et encouragé sur les plans politique, social et financier.

Les avantages agronomiques mentionnés ci-dessus (respect des conditions préalables en matière d'augmentation des rendements grâce à l'ombrage et à la sécurisation des rendements) résident, dans le cas de nos installations conçues de manière efficace, notamment dans la création de conditions de croissance idéales pour les cultures maraîchères, les grandes cultures et les cultures de baies, ainsi que dans l'amélioration de la capacité d'adaptation des plantes cultivées face à des phénomènes météorologiques extrêmes indésirables. Les cultures de fruits à pépins et à noyau, à l'instar des fraises par exemple, sont pour la plupart inadaptées aux installations agri-PV, d'autant plus qu'elles entraînent des coûts de construction élevés et ne permettent qu'une faible production d'électricité, car elles ont elles-mêmes besoin de la lumière du soleil. Dans leur fonction première, les installations agri-PV jouent le rôle d'une protection stable et partiellement couverte contre les intempéries pour les cultures agricoles. Cette protection a un effet positif, d'un point de vue écologique, contre les phénomènes météorologiques extrêmes tels que les gelées tardives au printemps, la pluie battante et les pluies persistantes, les brûlures dues au soleil, le stress thermique, la pénurie d'eau, les périodes de sécheresse, l'érosion éolienne, la grêle (grêlons) ainsi que les fortes rafales de vent. Les installations agri-PV servent en outre à la production d'énergie rentable sur le long terme. Ces deux fonctions, lorsqu'elles sont combinées de manière optimale sur des sites bien choisis, forment un noyau de synergies extrêmement intéressant.

Selon la configuration des participants au projet, la mise en œuvre implique différents acteurs ou domaines de responsabilité ayant des fonctions variées. Les installations agri-PV bien conçues sur le plan technique, notamment en ce qui concerne les fonctions d'agencement structurel (système d'installation et orientation, charges externes et statique, structures de fondation, montage sur support, disposition des modules, taux d'utilisation des sols, densité de plantation, compactage du sol, gestion des cultures et de l'exploitation, esthétique du paysage, paramètres du système, etc.) ainsi que l'analyse phytotechnique si essentielle (biocénose et écophysiologie, modélisation de la croissance des plantes, point de compensation lumineuse et point de saturation, phénotypage et stratégies d’évitement de l’ombre des plantes, refroidissement convectif de l’air et microclimat, mesures d’amélioration de la qualité des sols, biodiversité et influences environnementales, etc.) permettent, selon des aspects interdisciplinaires et agronomiques, une culture respectueuse des ressources dans les cultures maraîchères, les grandes cultures et les cultures de baies, et favorisent la biodiversité. En matière de culture, on intègre des méthodes telles que l'agriculture régénérative (renforcement de la vie du sol grâce à un travail minimal du sol, des cultures intercalaires et une fertilisation organique visant à enrichir l'humus), la permaculture (cycles fermés des nutriments, utilisation des résidus de culture, du paillis ainsi que de l'ombrage pour la conservation de l'humidité et la suppression des mauvaises herbes), la fertilisation de précision et l'irrigation goutte à goutte (intégrées au système) ainsi que la protection des cultures (désherbage mécanique au lieu de l'utilisation d'herbicides), afin d'optimiser le microclimat, le sol, l'eau (évaporation) et les nutriments.

Les mesures clés pour améliorer la qualité des sols comprennent notamment un ensoleillement direct plus intense et plus homogène (grâce à un angle d'inclinaison adapté des modules photovoltaïques et à une réduction de la couverture du sol), une végétation moins dense tout au long de l'année, la formation d'humus, l'abandon des produits phytosanitaires, le recours à l'irrigation goutte à goutte ainsi que le désherbage mécanique. Nos installations offrent toujours des avantages qualitatifs considérables pour la faune et la flore (notamment la biodiversité, les petits animaux, les oiseaux nichant au sol, les champignons du sol, les protozoaires, les nématodes, les arthropodes, les archées, les bactéries, les micro-organismes et l'écologie des sols). Des avantages liés à la réduction des risques de contamination des eaux (lessivage des nitrates et dénitrification, résidus de produits phytosanitaires 2026, drainage, problématique du lisier, etc.) sont également présents ici.

Les cultures qui tirent profit d'un ombrage partiel, voire qui en ont besoin, et qui préfèrent un microclimat sont particulièrement adaptées à la culture sous abri dans le cadre d'installations agri-photovoltaïques. Outre les grandes cultures traditionnelles (céréales, plantes sarclées, oléagineuses, légumineuses, plantes à fibres et plantes fourragères), les légumes (choux, légumes-feuilles, oignons, légumes-fleurs, légumes-tubercules et légumes-racines), la plupart des herbes et des épices ainsi que les fruits à cueillir (framboises, mûres et mûres des marais), les baies véritables (groseilles rouges et noires, myrtilles, jostaberries, baies de sureau, baies d’aronia et airelles) ainsi que certains fruits à pépins et à noyau (par exemple certaines variétés de pommes et de cerises).

En production, les espèces végétales susmentionnées ont besoin d'un certain ombrage et le supportent bien. Ces ombres sont générées de manière optimale et homogène sous une installation agri-photovoltaïque conçue de manière optimale et permettent ainsi de maintenir les rendements souhaités même dans des conditions météorologiques exceptionnellement défavorables (y compris l'aspect, la fraîcheur, la propreté, le degré de maturité, le goût, la teneur en nutriments, la santé et la durée de conservation). Les conditions climatiques au printemps, particulièrement déterminantes pour la croissance des jeunes plants, changent radicalement (quantités de précipitations, déficits hydriques impossibles à compenser, alternances de chaleur et de froid précoces, rayonnement direct et diffus, etc.). La combinaison d’une baisse des précipitations et d’une augmentation du rayonnement solaire global ne peut que renforcer encore davantage l’intérêt des installations agri-PV. Il reste toutefois recommandé d'utiliser des variétés robustes sous les installations agri-PV. La floraison et la gestion de la lumière au niveau de l'ensemble de la structure de l'installation sont également deux facteurs de réussite importants qui doivent être pris en compte au cas par cas et toujours coordonnés de manière optimale lors de la planification des installations agri-PV.

Les plants issus de boutures ainsi que les jeunes plants (après leur multiplication) ont besoin d'un certain ensoleillement pour former des bourgeons latéraux au moment souhaité et pour produire des fruits en temps voulu. La floraison (passage de la phase végétative à la phase reproductive) se produit soit de manière autonome lorsque la plante atteint un certain stade de développement (maturité florale), soit elle peut être induite par la durée de la lumière du jour (photopériodisme) ; chez de nombreuses plantes, elle survient également en réaction à des facteurs de stress (infestation fongique ou parasitaire). Cette dernière méthode est aujourd’hui largement répandue dans la multiplication de diverses variétés de framboises à tiges longues (variétés d’automne et d’été) et est principalement utilisée pour produire des plantes saines et vigoureuses.

Outre la culture des baies mentionnée ci-dessus, les installations agri-photovoltaïques sont également envisageables pour les fruits à pépins et les fruits cultivés en espalier. Comme celles-ci appartiennent à la catégorie des cultures permanentes au sol et se sont parfois révélées délicates à gérer en termes d'éclairage, il serait souhaitable de disposer de résultats de recherche à long terme sur des installations existantes avant de construire des systèmes agri-photovoltaïques au-dessus de telles surfaces cultivées. La hauteur de l'installation au-dessus des arbres fruitiers à pépins pourrait également constituer une contrainte, car la hauteur implique des coûts, et ceux-ci – outre une densité souvent plus faible de cellules solaires au-dessus des vergers – sont déterminants pour la rentabilité financière d'un projet de construction agrivoltaïque. Il est tout à fait concevable que les avantages des installations agri-PV au-dessus des vergers de fruits à pépins et des vergers en espalier résident dans la réduction des interventions d’arrosage antigel ainsi que de l’éclaircissage chimique (charge en fruits).

L'agriculture de précision prend également de l'importance dans nos installations agri-PV ; par exemple, une gestion intégrée de l'eau ainsi que des systèmes d'aide à la plantation et à la prise de décision, une compatibilité avec les systèmes de guidage LaserGuide ou les systèmes d'assistance à la conduite automatique, ou encore les pilotes automatiques, les drones et les concepts de tracteurs automatisés (CTA) sont parfaitement adaptés à nos installations agri-PV. Les signaux de position GPS ainsi que les corrections cinématiques en temps réel sont remplacés dans nos installations par une détection par capteurs laser, qui s'appuie sur la structure de l'installation et ne dépend plus de rovers, de satellites ni de stations de base. Cela permet aux agricultrices et agriculteurs d'utiliser des tracteurs et des machines capables de rouler de manière beaucoup plus précise et autonome (ce qui pourrait se traduire par une réduction de la charge de travail) et de disposer d'un CTA à un coût inférieur à celui des systèmes habituels disponibles sur le marché. Les méthodes d'agriculture de précision visent toutefois de plus en plus la production de cultures respectueuse des ressources (photosynthèse), ce qui est rendu possible par nos installations agri-photovoltaïques, comme expliqué en détail ci-dessus.

Les surfaces des modules solaires installés sur des installations agri-PV dans des régions très arides peuvent s'encrasser fortement en raison de la formation de poussière (éventuellement générée lors du travail du sol ou des travaux de récolte), ce qui nuirait à leur rendement. En particulier lors de longues périodes de beau temps sans pluie, la poussière peut s'accumuler sur les surfaces des modules et réduire ainsi légèrement la production d'électricité. De plus, les produits phytosanitaires, en particulier les fongicides – dont la formulation est souvent conçue pour que le mélange assure un mouillage élevé, une bonne adhérence et souvent aussi une sorte de protection solaire pour les feuilles – peuvent se déposer sur les panneaux (y compris sur le verre arrière) et entraîner des pertes de rendement supplémentaires. Il est donc prévu que nos modules photovoltaïques puissent être équipés en option d'un nanorevêtement durable afin de repousser précisément ces particules de poussière ainsi que ces substances chimiques et d'obtenir ainsi la propriété d'autonettoyage souhaitée.

NOURRITURE & ÉNERGIE NATURE