Bases et aperçu des fermes verticales

Une ferme verticale, c'est une installation qui rachète le soleil à prix d'électricité

Quand on évalue une entrée dans la filière ou un investissement, ce qu’on a en main en premier, c’est presque toujours un chiffre. « Quel pourcentage est déficitaire », « des dizaines de millions investis » — on retient un article vu dans la presse et on en fait l’étalon de son propre projet. Mais la moyenne de quoi, exactement ? Une ferme verticale, c’est une installation qui rachète le soleil et le climat extérieurs à coups d’électricité pour élever du vivant. Selon la combinaison « jusqu’où remplace-t-on par de l’électricité » et « qu’est-ce qu’on cultive », la rentabilité et le risque changent du tout au tout — sous le même nom.

Le malentendu que le mot « usine » installe

Des étagères garnies de légumes, la lueur des LED, des gens en blouse blanche. On croise de plus en plus souvent le mot « ferme verticale ». Quand on entend « usine », la plupart des gens imaginent la ligne de production : on appuie sur un bouton et des produits standardisés sortent en continu, de moins en moins chers. On l’arrête, on la redémarre. On monte les machines, et la ligne crache tout ce qu’on veut. C’est l’intuition que les usines mécaniques ont gravée en nous.

Mais regarder une ferme verticale avec cette intuition, c’est probablement mal la lire. Même si elles portent le même nom, les installations sont aussi éloignées que deux bêtes d’espèces différentes. Une pièce entièrement close sous LED, et une autre qui contrôle son environnement intérieur tout en laissant entrer la lumière du soleil comme une serre plastique. Deux réalités si éloignées sous un seul mot qu’on se demande si ce mot mérite encore de les réunir.

Ce que je veux faire ici, c’est mettre de côté le mot « usine » un instant et vous donner une façon de voir ce qui se passe réellement à l’intérieur. La conclusion d’abord : une ferme verticale n’est pas une « usine où sortent des produits standardisés à bas coût », mais une installation qui rachète le soleil et le climat extérieurs à coups d’électricité pour élever du vivant — et elle devient une bête entièrement différente selon le type (d’où vient la lumière) et la culture. Faites de cette vision votre point d’entrée, et trois choses s’enchaînent naturellement : pourquoi les cultures possibles sont si étroites, pourquoi la rentabilité est aussi serrée, et pourquoi on ne peut pas tout mettre dans le même panier.

Deux types, séparés par la source de lumière

Je disais que ce sont des bêtes différentes, et la ligne de démarcation qui compte le plus est une seule : utilise-t-on le soleil, ou fabrique-t-on la lumière, toute la lumière, avec de l’électricité ?

Le type qui exploite la lumière solaire — le type serre, si vous préférez — pensez-y comme à une extension de la serre classique. La lumière entre par le toit gratuitement. Qu’est-ce qui ressemble alors à une « usine » ? Elle mesure et régule la température, l’humidité, le CO2, l’irrigation. C’est une installation qui maîtrise tout sauf la lumière.

L’autre, la PFAL entièrement close, le type 100 % LED, renonce totalement au soleil dans une pièce sans fenêtre. Puis elle rachète à coups d’électricité la lumière qui était gratuite, et la recrée elle-même. Ce n’est donc pas tant « se donner la peine de payer une électricité chère » que « la facture pour reproduire à l’intérieur toute la météo extérieure ». Pas seulement la lumière — le CVC, l’humidité, tout passe par l’électricité. C’est le prix à payer pour se couper entièrement du dehors.

Cette vision du « rachat à coups d’électricité » est la plus parlante pour la PFAL entièrement close. Parce que le type serre obtient la lumière gratuitement, considérez que ce qu’il rachète, c’est tout le reste — régulation de la température, de l’humidité, du CO2.

Et cette « facture pour reproduire la météo extérieure à l’intérieur » apparaît clairement quand on regarde les ordres de grandeur. Une analyse agrégée de la consommation énergétique de plusieurs installations situe la consommation d’énergie en PFAL à une médiane d’environ 78 MJ par kg de récolte, contre 27 MJ en serre et bien moins en plein air. (voir 1, 2) Même en regardant 1 kg de laitue, certaines estimations donnent environ 160 MJ d’énergie primaire pour la culture hydroponique en intérieur, contre moins de 11 MJ en plein air. (voir 1, 2) « Remplacer la lumière gratuite du soleil par de l’électricité », ce n’est pas une histoire qui s’arrête à « ça doit coûter cher ». C’est une histoire d’un ou deux ordres de grandeur de plus.

Cela dit, l’ampleur de ce surcoût varie selon le type et l’échelle. Dans les estimations pour les grandes installations, l’électricité représente une part importante ; mais à petite échelle, avec des prix de vente élevés et des débouchés proches, la main-d’oeuvre et l’emballage peuvent prendre le dessus, et l’électricité ne représenter qu’une partie du coût. Ce qui est commun à tous, c’est la propriété suivante : « le coût de substitution artificielle à la nature extérieure tombe toujours quelque part » — pas nécessairement sous forme de facture électrique.

Pourquoi les cultures s’orientent vers les feuilles

Laitue, épinard, mesclun. Dans les discussions sur les fermes verticales, on entend surtout parler de feuilles. En gardant cette facture électrique à l’esprit, la raison apparaît clairement. Les feuilles n’ont pas besoin de lumière intense, elles sont basses et s’empilent sur de nombreux niveaux d’étagères, et le cycle cultural est court. Elles rentabilisent donc tout juste la lumière payée à l’électricité. Plusieurs synthèses pointent la même direction. (voir 4)

Une installation à lumière artificielle entièrement close a des coûts d’exploitation élevés en éclairage et en CVC — pour s’en sortir, il faut des cultures à haute valeur ajoutée. Voilà la structure. (voir 4) Ce qui peut se produire commercialement se limite pour l’instant surtout aux feuilles basses. (voir 5)

Et les cultures à fruits, alors ? La quantité de lumière nécessaire et la facture électrique sont d’un ordre de grandeur différent. La tomate a besoin d’une quantité de lumière considérable pour nouer ses fruits. (voir 5) De plus, dans les cultures qui montent haut, à mesure que la tige s’étire, la lumière atteignant les feuilles inférieures s’affaiblit progressivement, et l’efficacité d’utilisation de la lumière chute. C’est pourquoi on souligne que ce qui peut se produire commercialement en PFAL se limite aux petites plantes. (voir 5) On relève aussi que les légumes-fruits sont, par leur morphologie même, peu adaptés à la culture verticale empilée. (voir 3) Mais tout cela concerne les variétés et prix actuels. Si la sélection variétale progresse — miniaturisation, tolérance à la faible luminosité, cycles culturaux raccourcis — le périmètre du possible peut évoluer. Ce n’est pas un destin gravé dans les économies d’aujourd’hui.

Avec les cultures vivrières de base, c’est encore plus radical. Faire pousser du soja sous lumière artificielle totale nécessiterait, selon les projections, mille à deux mille fois plus d’énergie qu’en plein champ. (voir 1) Riz et blé aussi : avec les variétés et les tarifs d’électricité actuels, plusieurs analyses soulignent que le tout-LED ne peut pas s’équilibrer sur la seule facture électrique. (voir 6, 7)

C’est là que le mot « usine » vous trahit. Une usine ordinaire : plus on installe d’équipements, plus on peut fabriquer de choses — volume et variété s’élargissent. La lumière artificielle totale d’une ferme verticale, c’est l’inverse. Parce qu’il y a la contrainte de racheter la lumière à coups d’électricité, le périmètre de ce qu’on peut produire se resserre en réalité. Et ce n’est pas non plus une ligne de machines qu’on peut arrêter et relancer à volonté. D’après ce que j’ai vu sur le terrain, dans les salles de culture de feuilles en intérieur, ce qui pousse à l’intérieur est vivant : on ne peut pas mettre la ligne en pause parce que la demande a chuté, puis la relancer de là où on s’était arrêté. Une fois la graine semée, vendue ou pas, elle pousse au rythme de sa propre croissance. Ce n’est pas un dispositif pour produire en masse n’importe quoi à bas coût, c’est un dispositif pour produire de façon régulière un éventail de cultures restreint, à l’abri du climat. Donc même si c’est la même « usine », ce n’est pas une usine qui scale — c’est une usine qui efface les aléas.

Vérifier d’abord si la culture qui vous intéresse est rentable rend immédiatement plus concret tout ce qui suit sur les types et les coûts.

L’autre ligne de partage : qui décide de l’environnement ?

Mettre un thermomètre dans une serre plastique et ouvrir les ouvrants de toiture à la main quand il fait trop chaud. Puis, tout au bout de la gamme, des capteurs qui mesurent et des ouvrants de toiture qui s’ouvrent automatiquement, du CO2 injecté, la concentration en solution nutritive ajustée toute seule. Il y a en fait ici une ligne de partage différente de la première.

Pour le type serre, ce n’est pas tant que la frontière avec l’agriculture ordinaire est floue — c’est qu’il n’y a pas de rupture : c’est un continuum. De l’ouverture manuelle des ouvrants de toiture au tout-automatique, c’est une pente continue, sans ligne tracée quelque part disant « l’usine commence ici ».

Si on devait tracer une ligne, ce serait là : « est-ce que l’environnement est mesuré en chiffres, et est-ce que des machines décident et agissent en fonction de ces chiffres ? » Tant qu’une personne regarde le ciel et ouvre les ouvrants de toiture au jugé, c’est une serre ; si l’environnement continue d’être régulé vers des valeurs cibles sans personne sur place, ça penche vers l’usine — c’est un gradient.

Donc c’est un axe différent de la première ligne de partage, « utiliser le soleil ou y renoncer ». La première ligne portait sur la provenance de la lumière ; celle-ci porte sur qui décide de l’environnement. Quand on regarde une ferme verticale, il est utile de garder à l’esprit que ces deux axes jouent séparément.

Ne transposez pas le chiffre unique de la filière à votre propre projet

Dans les actualités sur les fermes verticales, vous avez peut-être lu des formules comme « environ la moitié des opérateurs sont déficitaires ». Ou, à l’inverse, vous avez eu envie de recopier le montant d’investissement initial d’un cas de succès directement dans votre propre estimation. Un chiffre unique comme celui-là peut-il vraiment s’appliquer à votre situation ? Une fois qu’on tient la vision « c’est une bête différente selon le type et la culture », la façon de le traiter change.

La conclusion d’abord : c’est un chiffre à ne pas transposer. C’est même la façon la plus dangereuse de l’utiliser. « La moitié en déficit » et « l’investissement initial du cas de succès à X » sont, au regard de tout ce qu’on vient de voir, une simple moyenne calculée en alignant des réalités différentes par type et par culture. C’est un taux de déficit qui comptabilise ensemble la laitue en PFAL entièrement close, la tomate en serre et de petites installations quasi amateurs — le tout sous la même étiquette « ferme verticale ». Rien ne garantit que cette moyenne s’applique à la combinaison de type et de culture que vous envisagez.

En pratique, les chiffres produits en mélangeant types et cultures oscillent considérablement. Dans des enquêtes sur les cultures protégées et fermes verticales à grande échelle au Japon, une étude situe les opérateurs déficitaires à 49 %, tandis qu’une autre rapporte que même après l’injection de subventions de l’ordre de 50 milliards de yens, 75 % étaient encore déficitaires en 2017. (voir 8, 9) Je cite ces chiffres non pour les transposer à votre projet, mais pour montrer à quel point la population elle-même oscille.

Pourtant, quand on divise la population par type, une différence nette — distincte des oscillations — apparaît. Dans l’enquête de l’exercice 2025 sur les grandes cultures protégées et fermes verticales, la part des entreprises bénéficiaires ou à l’équilibre dans leurs derniers comptes dépassait 70 % pour les serres hydroponiques et les types mixtes, contre environ 50 % seulement pour les PFAL entièrement closes. Les « 49 % » et « 75 % » cités plus haut mélangent types et cultures, ce qui les fait osciller fortement d’un rapport à l’autre ; mais une fois redivisés par type, la différence — « les PFAL oscillent autour de 50/50, les serres et types mixtes autour de 70 % » — se maintient même quand l’année et la population changent. Mélangez, et ça oscille ; divisez, et la différence est robuste. « Une bête différente selon le type » n’est pas une question de ressenti — c’est une différence qui ressort même dans les enquêtes primaires nationales.

Recopier le montant d’investissement initial d’un cas de succès est encore plus risqué. Ce chiffre n’a tenu que grâce à la culture de cette personne, au tarif d’électricité de son emplacement, à son échelle, à son débouché — l’ensemble solidaire. Recopier juste le prix de l’équipement ne fait pas venir ce qui va avec. Rappelez-vous l’aléa effacé — la valeur de livrer régulièrement, à l’abri des caprices du ciel. À quel prix l’acheteur de cette personne payait-il pour ça ? Laissez ça de côté, construisez le même équipement, et ça ne fonctionnera pas.

Le poids de l’énergie, c’est pareil. Il varie de plus d’un ordre de grandeur selon le type d’installation, la culture et la région, et aucune tendance à la baisse claire à l’échelle de la filière n’est encore visible, selon l’analyse. (voir 1)

Un point à signaler ici : le « poids de l’énergie » mélange deux choses distinctes. L’une est l’impact environnemental (émissions de CO2, etc.) ; comme il peut varier de plus d’un ordre de grandeur selon la source d’énergie et la valorisation de la chaleur fatale, on ne peut pas dire en bloc que « les fermes verticales sont bonnes » ou « mauvaises » pour l’environnement. (voir 1, 10) L’autre est la quantité d’énergie consommée par kg de récolte, en valeur absolue. Cette consommation ne diminue pas si on passe à des énergies renouvelables. On peut réduire l’impact environnemental, mais le poids de la facture électrique elle-même ne disparaît pas.

Donc, face à un chiffre unique, il y a quatre points à vérifier en premier. S’agit-il d’une serre hydroponique ou d’une PFAL entièrement close ? Quelle culture ? De quelle région provient ce coût d’électricité ? À qui et pour combien cette production était-elle vendue ? Un chiffre qui ne réunit pas ces quatre éléments peut servir de référence, mais pas de base à votre propre estimation. Vu de l’autre côté, les chiffres des autres ne sont pas inutiles pour autant. Pour calibrer les ordres de grandeur, ou pour formuler la prochaine question à creuser, ils sont amplement utiles. Le taux de déficit moyen et l’investissement de l’opérateur à succès, vus non pas comme des réponses mais comme de la matière pour poser des questions, ne sont pas perdus.

Avancez vers la décomposition de ce que recouvre concrètement le « moitié » de ce taux de déficit, et vous commencerez à voir où se situe votre propre combinaison type-culture.

Par où commencer pour ne pas se tromper ?

Quand on démarre son exploration — « c’est quoi, une ferme verticale ? » — vouloir commencer par choisir le type mène en général à se perdre. Ma recommandation, c’est l’inverse. Mettez le type de côté pour l’instant et commencez par : « quel aléa est-ce que je veux effacer ? »

Premier point : décider à partir du débouché. À qui, quoi, et pourquoi à ce prix-là, ça va se vendre ? Y a-t-il, dans votre portée, un acheteur qui paie pour le fait même que vous livrez sans rupture toute l’année ? Sans ça, rien de ce que vous construisez ne fonctionnera.

Deuxième point : placer la culture que cet acheteur recherche. Une fois le débouché fixé, la culture suit presque automatiquement. Et une fois la culture fixée, l’intensité lumineuse nécessaire, la hauteur des plantes, la durée du cycle cultural découlent d’elles-mêmes.

Troisième point, le type apparaît enfin. Ou plutôt, arrivé là, le type n’est pas quelque chose que vous choisissez : c’est la culture qui le détermine. Si ce sont des feuilles à faible besoin lumineux, la lumière artificielle totale entre dans le champ des possibles ; si c’est une culture à fruits qui réclame une forte lumière, seul le type serre reste une option. Le type déterminé ici intègre les deux axes évoqués plus haut : d’où vient la lumière, et jusqu’où confie-t-on l’environnement aux machines. Le type n’est pas le point de départ.

Quatrième point seulement, vous allez lire les chiffres des autres. Sélectionnez et lisez uniquement les cas où le quadruplet — type, culture, localisation du coût électrique, débouché — correspond au vôtre. Inverser l’ordre et partir d’une image du style « étagère de laitues sous LED », c’est se retrouver avec la photo de l’équipement sans débouché. Débouché, culture, type, puis chiffres. Tenez juste cet ordre, et vous ne vous tromperez pas lourdement. Précision : c’est une question de priorité — ne pas commencer par la photo de l’équipement ; dans la réalité, les contraintes de budget, de foncier et de localisation jouent en parallèle. Cela ne signifie pas qu’on peut repousser la réflexion sur le financement.

À ce stade, vous devez pouvoir voir que sous le terme unique « ferme verticale », des installations radicalement différentes coexistent selon l’origine de la lumière, qui décide de l’environnement, et ce qu’on cultive. Pas le dispositif qui vient à l’esprit quand on dit « usine » — celui qui produit n’importe quoi en masse à bas coût — mais une installation qui rachète la météo extérieure à coups d’électricité et d’équipement, pour effacer les aléas sur un périmètre de cultures limité. Faites de ça votre point d’entrée, et trois choses s’enchaînent : la raison pour laquelle les cultures sont concentrées, la raison pour laquelle la rentabilité est serrée, la raison pour laquelle un chiffre unique ne suffit pas.

La suite dépend de ce qui vous intéresse : quel type est rentable, quelle culture est payante, la substance de pourquoi tant de déficits, ou encore comment la rentabilité se joue sur le terrain.

Un dernier mot. Ce que j’évoque ici comme ressenti du terrain est centré sur la culture de feuilles en PFAL. Pour le type serre, les légumes-fruits et les grandes installations étrangères, le contenu n’est pas assez homogène pour en parler en bloc ici. Cet article n’est donc pas l’endroit qui vous donne des réponses — c’est un point d’entrée pour démêler « de quel type, de quelle culture, de quelle question (rentabilité, cultures, ou terrain) suis-je réellement curieux ? » et avancer à partir de là.