AgriPV-Climat - Modélisation microclimatique de l’agrivoltaïsme pour évaluer les productions

L’agrivoltaïsme se développe depuis une dizaine d’années et sa croissance pourrait s’établir autour de     9 milliards de dollars en 2030, représentant environ 5% des investissements mondiaux dans le solaire photovoltaïque. Dans certains pays, il pourrait même représenter une part majoritaire des projets. Il se trouve à la croisée de trois enjeux sociétaux critiques actuels :

• La transition énergétique et la sortie des énergies fossiles, émettrices de gaz à effet de serre, par le développement des énergies renouvelables,
• Les changements climatiques (notamment réchauffement climatique, risque de sécheresse et autres évènements tels que de fortes précipitations, tempêtes…) et leurs impacts sur la production agricole,
• L’artificialisation des sols, en raison d’une compétition économique forte sur leurs usages. 

Dans ce contexte environnemental, en s’appuyant sur une expertise interdisciplinaire, le projet AgriPV- Climat se donne pour objectif de développer les connaissances et méthodes nécessaires au développement d’outils opérationnels permettant d’évaluer et optimiser les installations agrivoltaïques, pour une meilleure synergie entre productions agricoles et électriques. 

Le travail portera sur le développement d’un modèle détaillant bien tous les phénomènes climatiques et thermiques (transferts radiatifs, transferts de chaleur et d’eau dans le continuum sol-plantes- atmosphère, thermique des modules solaires) et permettant ainsi d’étudier les interactions entre les phénomènes et de chercher les meilleurs leviers d'action pour optimiser les rendements solaires et agricoles.

Les résultats de ce modèle de connaissance permettront d’identifier des représentations simplifiées de l’environnement agriPV, qui seront implémentées dans un outil de conception, lequel permettra non seulement d'évaluer les impacts climatiques de modules solaires sur la production agricole mais aussi les impacts des cultures sur la production solaire, et de proposer des optimisations dans le pilotage des panneaux.

La conciliation d’une bonne précision, tout en gardant une adaptation à plusieurs conditions climatiques,   de culture et configurations spatiales représente un enjeu scientifique. Une telle prise en compte des co-bénéfices climatiques est très novatrice notamment par le fait qu’elle mobilise différentes disciplines pour une bonne prise en compte des phénomènes radiatifs, du fonctionnement des modules solaires, de la phénologie et de la physiologie des plantes, de la disponibilité en eau des sols et de la microclimatologie.

Par ailleurs, par ces outils et les données de terrain acquises, l’équipe de projet construit les premières briques d’un projet ambitieux de jumeau numérique appliqué à l’agrivoltaïsme au sein duquel, mesures     en temps réel et modèles numériques contribueront au suivi et au pilotage des cultures et de la valorisation solaire. 

Le projet produira :

Une meilleure connaissance des interactions entre les phénomènes physiques dans l’environnement AgriPV et une hiérarchisation de ces phénomènes selon les contextes climatiques et culturaux, utiles pour cibler les enjeux (maîtrise des écoulements d’air, de la dynamique l’ombrage…) ;

Un outil de connaissance permettant des études fines de ces interactions dans de nombreuses configurations, base de nouvelles études ;

Un outil de conception permettant une optimisation des nouvelles installations ou une adaptation (pilotage) des installations existantes aux changements de cultures ;

Des données de mesures seront versées dans une base de données nationale. 

Application et valorisation

Les résultats scientifiques seront valorisés par la publication en revues internationales et par des communications en conférences. Les mesures feront l’objet de data-papers.  

A l’issue du projet, pour une appropriation des résultats par la profession, un rapport synthétique et illustré sera produit, permettant de comprendre les mécanismes et équilibres physiques au sein des installations AgriPV, donnant des ordres de grandeur des phénomènes et des recommandations pour une meilleure synergie des productions agricoles et électriques.

Le LOCIE valorisera les résultats en enseignement via la Solar Academy https://www.univ-smb.fr/solaracademy/, en proposant des projets aux étudiants.  

Le projet contribuera à l’expertise du PNR agrivoltaïsme.

Coordinateur

• CEREMA (69)

Partenaires  

• Université Savoie Mont-Blanc - CNRS - UMR LOCIE (73)
• INRAE - UMR PIAF et ISPA (75)
• Université Toulouse III - UMR CESBIO (31)
• NALDEO DIGITAL FOR CLIMATE (69)

Localisation

• Auvergne Rhône Alpes

Détails du projet

• Durée : 36 mois
• Mois/Année de démarrage : Septembre 2024 

Montant total du projet

•  794 000 €

Aide Ademe

• 288 000 €