Solake - Photovoltaïques flottants, plans d’eau, biodiversité aquatique, fonctionnement des écosystèmes

L’installation de centrales photovoltaïques flottantes sur des plans d’eau, principalement artificiels, est en plein essor dans le monde et soulève néanmoins de nombreuses interrogations sur leurs conséquences potentielles sur la biodiversité aquatique et le fonctionnement des écosystèmes lacustres. En particulier, les centrales photovoltaïques flottantes peuvent affecter directement la production primaire et modifier la température et l’oxygénation des lacs. Il est également probable qu’elles affectent le brassage des eaux et les échanges gazeux en modifiant les vents et les courants. Les centrales photovoltaïques flottantes pourraient également fournir une nouvelle forme d’habitat pour les organismes aquatiques. A ce jour, il n’existe pas d’étude scientifique qui quantifie rigoureusement les effets écologiques de l’installation de centrales photovoltaïques flottantes sur des plans d’eau. Il est néanmoins attendu que ces effets dépendent fortement des caractéristiques des plans d’eau (ex., physico-chimie) et de celles des installations photovoltaïques flottantes (ex. recouvrement). 

Le projet SOLAKE propose donc une approche innovante pour mesurer les impacts des centrales photovoltaïques flottantes sur la biodiversité aquatique en proposant leur quantification intégrative à différents niveaux d’organisation biologique et sur de multiples taxons aquatiques. Le projet SOLAKE se compose de deux objectifs :  

Objectif 1 : tester expérimentalement les conséquences écologiques de différents niveaux de recouvrement par des centrales photovoltaïques flottantes,

Objectif 2 : mesurer en milieu naturel les effets écologiques de l’installation des centrales photovoltaïques flottantes dans des plans d’eau. 

Concernant le premier objectif, il repose sur une approche expérimentale visant à mesurer les effets écologiques des centrales photovoltaïques flottantes en mésocosmes aquatiques. Un design expérimental manipulant le taux de recouvrement des centrales photovoltaïques flottantes (0, 25, 45 et 65%) et le statut trophique (avec et sans ajout de nutriments) des mésocosmes a été utilisé (4 replicats, soit 32 mésocosmes). Cette expérimentation a eu lieu à la plateforme expérimentale du CNRS à Moulis (Métatron Aquatique) de Mai à Septembre 2023 (4 mois) durant laquelle les conséquences sur les paramètres abiotiques (température, évaporation, physico-chimie, concentration de gaz à effet de serre) et biotiques (production primaire, zooplancton, macro-invertébrés) ont été quantifiées.

Concernant le second objectif, il repose sur une approche observationnelle basée sur des suivis de terrain de la biodiversité aquatique et du fonctionnement des plans d’eau avant et après l’installation des centrales photovoltaïques flottantes (protocole de type ‘avant-après contrôle-impact’). Un suivi d’une dizaine de plans d’eau de gravières dans le bassin versant de la Garonne (31 et 09) a été mis en place. A ce jour, 4 plans d’eau possèdent des centrales photovoltaïques flottantes mais cinq projets initialement prévus n’ont pas été construits pendant SOLAKE. Six plans d’eau sans projet de centrales photovoltaïques flottantes sont également suivis. Sur ces sites, trois types de suivis sont mis en place : continus (e.g. capteurs-enregistreurs de température, oxygène dissous), saisonniers (e.g. phytoplancton, zooplancton, nutriments) et bisannuels (e.g. communautés piscicoles, réseaux trophiques, émission de gaz à effet de serre). 

Le projet est SOLAKE est toujours en cours et entame sa dernière année. Concernant le premier objectif, tous les échantillons ont pu être analysés et les analyses statistiques des données abiotiques (notamment la température de l’eau et l’évaporation) ont été réalisées. Elles révèlent un effet significatif de la présence des panneaux solaires sur la température de l’eau dans les mésocosmes. Ces effets étaient principalement induits par le traitement recouvrement (différences significatives de température de l’eau entre chaque traitement de recouvrement : 0, 25, 45 et 65%) mais pas par le traitement statut trophique.  

Des résultats similaires ont été observés pour le taux d’évaporation, i.e. diminution du taux d’évaporation avec le taux de recouvrement en panneaux solaires. Les analyses des variables biotiques relatives à la structure des communautés (zooplancton, macroinvertébres) et au fonctionnement des écosystèmes (e.g. métabolisme, décomposition de la matière organique et production primaire) sont en cours. Concernant le second objectif, il reste encore une campagne de terrain en Septembre 2024 avant de pouvoir obtenir tous les échantillons et les analyser. Ainsi, les analyses des variables abiotiques et biotiques auront lieu avant la fin du projet. Concernant la température de l’eau dans les plans d’eau, des résultats préliminaires de température quotidienne moyenne dans la colonne d’eau entre Janvier 2021 et Décembre 2023 dans 6 plans d’eau (trois sans centrale et trois avec centrale) suggèrent une diminution significative de la température dans les lacs avec centrales photovoltaïques flottantes. Cette diminution est d’autant plus forte que la température de l’air est élevée et concerne l’ensemble du plan d’eau (zone recouverte et non-recouverte par la centrale photovoltaïque flottante). 

Innovation, économique, sociaux et environnement

Le projet SOLAKE vise à fournir des connaissances scientifiques robustes pour mieux comprendre comment l’installation de centrales photovoltaïques flottantes agit sur les différents compartiments des écosystèmes lacustres. Ces connaissances bénéficieront aux différents acteurs publics et privés en lien avec le développement et la législation relative au déploiement de la technologie des centrales photovoltaïques flottantes.

Application et valorisation  

Les résultats issus du projet SOLAKE pourrait fournir des éléments quantitatifs afin d’aider les décideurs publics à la prise de décision. Les résultats scientifiques issus de SOLAKE sont et seront valorisés dans le cadre de publication scientifique dans des revues internationales et des conférences scientifiques. Un rapport final sera rendu à l’ADEME et de nombreuses présentations du projet à différents acteurs publics, gestionnaires, développeurs et privés ont été réalisées. Courant 2025, à la fin du projet, un séminaire final de restitution ouvert aux acteurs publics, privés et civils intéressés par la problématique des centrales photovoltaïques flottantes sera organisé.

Coordinateur

• Université Paul Sabatier - Toulouse III - CNRS - CRBE (UMR 5300) (31)

Partenaire

• Université Claude Bernard - Lyon - CNRS - LEHNA (UMR 5023) (69)

Localisation

• Toulouse (31)

Détails du projet

• Durée : 45,5 mois
• Mois/Année de démarrage : Avril 2022

Montant total projet

• 490 000 €

Aide projet

• 300 000 €