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Agrivoltaïsme : la coexistence se joue sur la lumière de la culture, avant le tarif de rachat
2026-06-09
Un plan d’affaires agrivoltaïque, en général, se remplit d’abord du côté de la production. Le tarif de rachat, le devis de structure, le plafond de subvention. Plus on fait tourner la calculatrice, plus le plan paraît solide. Mais cette solidité cache un piège : celui de l’ordre des décisions. Ce qu’il faut trancher en premier, ce ne sont pas les conditions de vente de l’électricité.
La viabilité de la coexistence se décide par la quantité de lumière de la culture, pas par le taux d’ombrage
Dans le tableur du plan d’affaires, la case culture reste vide jusqu’à la fin. C’est, bien souvent, la façon dont on monte un projet agrivoltaïque. On pose des panneaux sur des terres agricoles et on fait coexister production et agriculture. Beaucoup de projets sortent alors le rendement en premier, à partir du tarif de rachat et de la subvention, et ne remplissent la culture qu’en dernier, comme on bouche un trou : « bon, qu’est-ce qu’on plante ici ? » Certains projets marchent ainsi. Mais cet ordre me gêne.
J’ai passé plus d’une décennie sur l’environnement lumineux d’une ferme verticale de type PFAL, la culture en intérieur sous éclairage artificiel. De combien de lumière une culture a besoin, et comment elle s’effondre quand cette lumière manque — ça, je l’ai dans les doigts. Je n’ai pas conduit de projet agrivoltaïque moi-même, mais quand je regarde la chose par la lumière, quelque chose me retient. Avec le même agencement de panneaux, les feuilles poussent sans problème, là où une culture gourmande en lumière comme la tomate basculerait vite vers la « mauvaise croissance à l’ombre ». Pourtant, dès que l’examen de la viabilité s’arrête à « quel pourcentage d’ombrage », on perd la seule question qui compte : de combien de lumière cette culture a-t-elle vraiment besoin ?
Si une culture gourmande en lumière s’effondre à l’ombre, c’est une affaire d’ordre. Le taux d’ombrage dit seulement « combien de lumière les panneaux retirent » ; ça n’a rien à voir avec « combien la culture en réclame ». Pour une plante comme la tomate, où plus de lumière veut dire plus de rendement, tout ce qu’on lui retire se paie aussitôt sur la croissance. Les feuilles, elles, plafonnent vite et se contentent de peu de lumière ; en perdre un peu ne les dérange pas. La bonne marche à suivre, c’est donc de trancher d’abord, culture par culture, si l’on peut couvrir le besoin de lumière, puis de remonter la conception à partir de là : surélever la structure, écarter les rangées, retirer des panneaux. Partir du tarif de rachat, c’est sauter ce premier verrou — « la lumière suffit-elle ? » — pour juger la viabilité au seul taux d’ombrage, le chiffre de ce qu’on retire. Voilà pourquoi ça tombe juste pour les feuilles et à côté pour les cultures à forte demande de lumière.
Cela dit, ranger tout l’ombrage sous l’étiquette « moins de lumière », c’est passer à côté de l’autre face. Chaque culture a un « point de saturation », au-delà duquel la lumière en trop n’entre plus dans la photosynthèse. Les manuels de physiologie végétale donnent, en ordre de grandeur, un point de saturation d’environ 500 µmol/m²/s pour la laitue et la fraise, et de 700 à 900 µmol/m²/s pour la tomate et le poivron. Or le soleil direct, à midi en plein été, dépasse parfois 2 000 µmol/m²/s. Autrement dit, pour bien des légumes, le plein soleil d’été est « de trop ». Cette lumière en excès n’est pas seulement perdue : elle déclenche la photoinhibition qui abîme les chloroplastes, la brûlure des feuilles et des fruits, et le stress thermique qui les accompagne. C’est là qu’un ombrage de 20 à 30 % sous les panneaux rabat l’excès dans la bonne plage, près du point de saturation. L’ombrage cesse alors d’être une « perte » pour devenir une « régulation ». Il a donc deux visages. Quand il fait tomber la lumière sous le point de saturation, tout s’effondre ; quand il rogne une lumière déjà excédentaire, il devient au contraire un atout. Ce qui fait pencher d’un côté ou de l’autre, ce n’est pas l’ampleur du taux d’ombrage, mais le rapport entre le point de saturation de la culture et la lumière qui tombe sur cette terre.
Ces deux visages ne tiennent pas que sur le papier. L’Iowa State University, financée par le Département américain de l’Énergie, a planté des cultures sous une centrale solaire commerciale de 10 acres et 1,3 mégawatt, et mené l’essai sur deux saisons (voir 7). Des légumes et fruits ordinaires — brocoli, poivron, courge d’été, fraise, framboise — ont tenu sous les panneaux ; la courge d’été y rendait systématiquement davantage, et le poivron ne perdait quasiment rien en rendement tout en souffrant moins de brûlures. Air et sol étaient de 1 à 2 °C plus frais sous les panneaux, et la main-d’œuvre nécessaire la deuxième année a reculé de 28 % par rapport à la première. Pas besoin, en plus, de machines spéciales : le matériel agricole courant passait tel quel, et tout a tourné sans rogner sur l’échelle. Ce que je veux souligner, c’est ce qu’on a cultivé là. Le poivron, avec son point de saturation de 700 à 900 µmol, est dans la même bande que la tomate, que je rangeais à l’instant du côté « forte demande de lumière ». Et pourtant il a poussé sous les panneaux avec moins de brûlures. Toutes les cultures gourmandes en lumière ne s’effondrent pas à l’ombre ; pour celles qui recevaient trop de soleil, l’ombrage joue au contraire le rôle d’un frein aux brûlures — et c’est dans ce tri entre les cultures que se joue la viabilité.
Le plafond admissible varie du tout au tout selon la culture. Une simulation menée pour les serres le montre clairement. Elle porte sur les serres solaires, panneaux intégrés à la toiture, et non sur des structures de plein champ, mais elle estime que si le PVR — la part de la surface au sol de la serre couverte par la projection des panneaux, un indice proche du taux d’ombrage — reste à 25 % ou moins, alors même des cultures gourmandes en lumière comme la tomate et le concombre voient leur baisse de rendement contenue sous 25 % (voir 1). À l’inverse, des plantes ornementales, peu exigeantes en lumière au départ, ont de quoi tenir même à PVR 100 %, c’est-à-dire toit entièrement couvert. À la même question « quel pourcentage poser », c’est la culture qui fixe le plafond. Cela reste une simulation en serre, cependant. En plein champ, la hauteur de la structure et l’écartement des rangées modifient la répartition de la lumière sous les panneaux, si bien qu’un même PVR ne se reporte pas tel quel à l’extérieur. Plutôt que les chiffres, mieux vaut donc retenir le principe : c’est la demande de lumière de la culture qui fixe le plafond.
Juger la lumière sur l’hiver, et en déduire l’ombrage admissible
Prenez l’hiver comme référence, et un déficit qu’on ne voyait pas surgit. Ce qui pèse ici, c’est le DLI, la lumière cumulée qu’une culture reçoit sur une journée. À taux d’ombrage égal, le DLI d’été est presque en trop, tandis qu’en hiver, avec le même agencement, on bascule d’un coup dans le manque. Moyenner la viabilité de la coexistence sur l’année, c’est donc se laisser entraîner par l’été où la lumière suffit, et perdre de vue le déficit de l’hiver. Avec une structure fixe et un agencement identique toute l’année, raison de plus pour caler la densité de panneaux sur ce qui passe en hiver ; on se trompe moins. Autrement dit, on tranche en faveur d’une croissance hivernale préservée, quitte à laisser filer un peu d’électricité l’été. Et en choisissant une culture de mi-ombre, peu gourmande en lumière au départ, on se donne une marge plus large face à l’ombrage hivernal et l’on compose plus aisément avec une structure fixe.
Si l’on se rappelle le point de saturation, on voit le sens s’inverser avec la saison. En plein été, la lumière dépasse le point de saturation : l’ombrage joue alors son rôle de frein aux brûlures. Mais garder la même structure fixe à l’entrée de l’hiver, c’est rogner encore une lumière déjà rare ; on bascule cette fois dans le manque, et tout s’effondre. Le même agencement de panneaux travaille en sens exactement contraire : régulateur l’été, fauteur de manque l’hiver. La conception se cale donc sur la saison la plus pauvre en lumière (l’hiver, dans la plupart des régions) : « même à ce moment-là, couvre-t-on le besoin de la culture ? » La région change aussi la donne. Là où le soleil est trop fort et bride l’agriculture — au Moyen-Orient, en Afrique du Nord — l’ombrage est un bienfait toute l’année, et le schéma s’impose de lui-même : convertir en électricité une part de ce surplus de soleil, cultiver des légumes avec le reste. Sur une terre qui doit traverser un hiver à la japonaise, les prémisses ne sont plus les mêmes — pour le même agrivoltaïsme.
Pourquoi un tel écart d’une culture à l’autre ? Les essais de culture le confirment. Un rapport indique que la croissance des feuilles augmente avec la lumière jusqu’à un certain seuil, mais qu’une lumière assez faible suffit déjà à couvrir leur besoin (voir 2). En perdre un peu ne change donc pas grand-chose. C’est là que se creuse l’écart avec des cultures comme la tomate, qui consomment beaucoup de lumière. La résistance à l’ombrage varie selon la culture, et ce n’est pas une impression : elle tient à cette différence de réponse de croissance, et celle-ci se mesure.
Combler les pertes agricoles avec les revenus de production ne tiendra pas
Jusqu’ici, la question était « la culture va-t-elle pousser ? ». Mais pour que ça dure vraiment comme activité, il y a un autre verrou. Quand on se lance parce que « le rendement sort, subvention et tarif de rachat compris », l’agriculture, elle, va-t-elle continuer de tourner pour de bon ?
Sortez le rendement d’abord, à partir de la production et de la subvention, et l’ensemble paraît tourner même quand l’agriculture n’est pas dans le vert. C’est le piège. Que l’argent injecté ne change rien à la structure de rentabilité, les enquêtes de terrain le disent en chiffres. Dans les serres solaires et les exploitations mixtes, proches de l’agrivoltaïsme, la dernière enquête place plus de 70 % des exploitants dans le vert ou à l’équilibre, et les serres solaires dépassent même la moitié dans le vert. La culture en intérieur, elle, plafonne autour de 50 %, l’ensemble des types affichant 64 % dans le vert ou à l’équilibre (voir 3). Même après le versement des subventions, l’écart de rentabilité d’un type à l’autre demeure : le parc d’installations a grossi, mais que chacune tienne debout et continue de tourner par elle-même, c’était une autre histoire — voilà ce que disent les chiffres. Faire des revenus de la production le moyen de combler les pertes agricoles, c’est donc laisser l’agriculture se vider peu à peu de sa substance, jusqu’à l’effondrement dès que le tarif de rachat baisse ou que la subvention s’arrête. L’ordre, c’est de réunir d’abord les conditions qui font tenir l’agriculture sans subvention, puis de poser la production en supplément. Comme pour la conception lumineuse : franchir d’abord le verrou qu’il faut franchir, et seulement ensuite poser le rendement par-dessus. On se trompe moins ainsi.
Qu’est-ce qui décide des comptes ? Le prix de vente sur le marché (prix de marché) et la quantité récoltée (rendement) commandent, et c’est leur produit qui joue d’abord. De fait, une étude sur la fragilité structurelle de ces projets souligne qu’il suffit d’une baisse d’environ 30 % sur le prix ou sur le rendement pour faire basculer les comptes (voir 4). Par-dessus viennent l’échelle d’exploitation (coût de construction), le prix de l’électricité, la main-d’œuvre, l’emplacement, la solidité des débouchés et des contrats. La même étude estime que des économies d’échelle jouent sur le coût de construction : quand l’échelle grimpe fortement — d’un facteur cent, par exemple — le coût de construction unitaire tombe de moitié environ (voir 4). Mais cela vaut « au moment de bâtir » ; pour ce qui relève de l’exploitation quotidienne, comme la facture d’électricité, l’effet ne joue pas pareil. Élargir l’échelle ou tailler dans les coûts ne suffit donc souvent pas. Tant que ce qu’on produit (prix de marché) et ce qu’on récolte (rendement) ne sont pas posés en premier, l’échelle, à elle seule, ne fera jamais les comptes.
L’autoconsommation en ferme verticale se calcule, elle aussi, à partir des besoins électriques de l’installation
En marge de tout cela, une idée revient souvent ces derniers temps. Poser du solaire sur le toit ou le terrain d’une ferme verticale et garder cette électricité pour son propre usage. Comme on la consomme soi-même au lieu de la vendre, l’ordre change encore. Là aussi, il y a un verrou à franchir d’abord, et c’est de là qu’on remonte pour décider combien de panneaux poser.
En autoconsommation, l’ordre ressort encore plus nettement. Pour une ferme verticale PFAL en intérieur, des rapports indiquent que le poste électricité pèse environ 20 à 40 % du coût de production total, et que l’éclairage en absorbe l’essentiel — de l’ordre de 60 à 80 %, voire plus (60 à 85 % dans la source d’origine) —, si bien que l’électricité elle-même devient la contrainte majeure (voir 5). Plutôt que « on peut produire, donc on pose », on commence donc par fixer combien d’électricité l’installation consomme en journée, la part qu’on s’autoconsomme, le tarif d’achat et la puissance souscrite. De là, on remonte au nombre de panneaux : ne poser que ce qu’on peut absorber en journée. Sautez cette étape, et le surplus qu’on n’absorbe pas part à la vente, à un tarif qui baisse ; et selon la puissance souscrite, la facture ne fond pas autant qu’espéré. Le sens est exactement celui que je donnais pour la lumière : « couvrir d’abord le besoin de la culture. » Poser d’abord l’électricité dont l’installation a besoin, et caler les panneaux sur cette plage. Sur le toit, c’est la surface de toiture qui fixe le plafond ; au sol, autour des bâtiments, on gagne en liberté d’orientation et d’échelle — mais dans les deux cas la règle ne bouge pas : rien au-delà de ce que l’autoconsommation de la journée peut absorber.
Une mise en garde, ici. Dans la culture en intérieur, l’électricité est le « premier poste de coût » ; dans l’agrivoltaïsme de plein champ, l’électricité produite passe du côté des recettes, celui qui rapporte. Le même mot « électricité » change de signe. Transposer tel quel le raisonnement de l’autoconsommation PFAL dans l’économie de l’agrivoltaïsme, c’est risquer de prendre une structure saine — « gagner de l’argent avec l’électricité » — pour une structure malsaine — « boucher des trous avec l’électricité ». Cette section ne parle que de la ferme verticale en autoconsommation.
Dans les projets qui ne tiendront pas, la culture se décide après coup
Avant de retourner cet ordre pour repérer les échecs, deux réserves. La première : la « coexistence » dont je parle ne vise que les projets mixtes décidés à cultiver pour de bon. Poser une culture pour la forme sur des terres agricoles, tout en vendant en réalité la totalité de l’électricité, est un autre sujet d’emblée, auquel l’ordre exposé ne s’applique pas. La seconde : la demande de lumière par culture, la conception de la structure, les clauses du contrat d’électricité supposent au bout du compte qu’on s’adjoigne des spécialistes — conseil agricole, guichets de l’électricité et de l’administration ; ce que j’expose ici, c’est jusqu’où l’on peut se faire une idée par soi-même.
Cela étant, dans ces projets qui « ont l’air de coexister, mais où l’agriculture ne tiendra pas vraiment », à quels signes les reconnaît-on tôt ? Retournez l’ordre suivi jusqu’ici (lumière → comptes → rendement) et le signe se loge presque toujours dans le fait même que « la culture se décide après coup ». Le montage du plan d’affaires le trahit. Les chiffres de rendement, tirés de la vente d’électricité et de la subvention, sont posés en premier, et la case culture, la seule qui compte, reste vide jusqu’à la fin. La hauteur de structure et le contrat d’électricité déjà arrêtés, on va demander au responsable de culture : « et ici, qu’est-ce qui pousse ? » L’ordre est à l’envers. Le plan de conception trahit lui aussi : un agencement qui plonge dans l’ombre jusqu’aux allées de récolte où circulent les opérateurs, ou un budget bâti sur l’idée de combler les pertes agricoles par les revenus de production. Signe que l’agriculture a glissé du rôle de supplément à celui de bouche-trou. Après le démarrage aussi : le rendement espéré manque à l’appel la première année, les changements de culture s’enchaînent, l’entretien commence à être bâclé — autant d’alertes précoces. À l’inverse, si la culture est arrêtée en premier sur la base du DLI d’hiver et que l’agriculture seule tient ses comptes sans subvention, alors, si modeste que cela paraisse, la coexistence a un cœur solide. Ce qu’il faut regarder tôt, ce n’est pas l’ampleur du rendement, mais si la culture et les comptes ont été décidés « en premier » — tout est là, dans l’ordre.
L’illustration la plus extrême de « même avec une technologie de pointe, la rentabilité dépend de la culture », ce sont les céréales. Une analyse montre que cultiver une céréale de base comme le blé dans une ferme verticale fermée ne tient pas économiquement, aux coûts actuels d’électricité et d’équipement (voir 6). On a beau pousser la performance de la lumière et des équipements aussi loin qu’on veut, certaines choses sont déjà jouées du côté de « ce qu’on produit » et des comptes. Voilà pourquoi l’ordre « poser d’abord la culture et les comptes » fait toute la différence.
Le premier geste est de placer la culture avant le rendement
Devant un terrain candidat, le premier geste n’est pas de chiffrer le rendement : c’est de se fixer sur une seule culture. Une fois cette culture retenue, le premier chiffre qu’on pose, c’est le DLI dont elle a besoin à la saison la plus pauvre en lumière (l’hiver, dans la plupart des régions). On regarde ensuite la lumière qui tombe vraiment sur ce terrain en hiver, et l’on en tire le plafond de taux d’ombrage admissible qui couvre encore le besoin de la culture. Au même moment, et au même point de départ, on règle la fréquence de récolte et la circulation des opérateurs — les allées de récolte ne plongent-elles pas trop dans l’ombre, y reste-t-il la place pour passer et travailler à la main ? Alors seulement on décide à quelle hauteur monter la structure, de combien écarter les rangées, combien de panneaux poser. Le contrat d’électricité et le rendement viennent après. Pour l’autoconsommation en ferme verticale, on pose en premier, à la place de la culture, « l’électricité que l’installation consomme en journée ». En somme : en tête de votre tableur de plan d’affaires, mettez non pas le rendement, mais « la lumière dont la culture a besoin, ou l’électricité dont l’installation a besoin ». Rien de plus ; et il suffit d’intervertir cette ligne pour que tout l’ordre qu’on vient de parcourir se remette de lui-même dans le bon sens.