Sous les panneaux solaires, l’agrivoltaïsme a‑t-il le vent en poupe ?

L’agrivoltaïsme, qui consiste à ins­tal­ler des pan­neaux pho­to­vol­taïques au-des­sus de terres agri­coles, s’impose de plus en plus comme une solu­tion pro­met­teuse pour conci­lier pro­duc­tion d’électricité renou­ve­lable et agri­cul­ture. Cette tech­nique offre une pro­duc­tion d’énergie propre sans la néces­si­té de nou­velles sur­faces et per­met de pro­té­ger les cultures contre un enso­leille­ment par­fois exces­sif. Publiée en début 2026 dans la revue Ener­gy Nexus¹, notre étude vient enri­chir cette com­pré­hen­sion de l’agrivoltaïsme en s’intéressant à un aspect encore peu explo­ré : la façon dont les pan­neaux modi­fient la cir­cu­la­tion de l’air, et donc les échanges d’eau et d’énergie entre les plantes, le sol et l’atmosphère. Loin de remettre en cause l’intérêt de l’agrivoltaïsme, ces tra­vaux four­nissent des outils pré­cieux pour affi­ner encore la concep­tion des ins­tal­la­tions et démul­ti­plier leurs bénéfices.

Trop de soleil peut nuire aux plantes. Lors de la séche­resse ita­lienne de 2003, la pro­duc­ti­vi­té du maïs s’est effon­drée de 36 %. Aux États-Unis, en 2012, un épi­sode simi­laire a coû­té envi­ron 26 % de récolte de maïs par rap­port aux pro­jec­tions. Avec le réchauf­fe­ment cli­ma­tique qui inten­si­fie les séche­resses, et une demande ali­men­taire mon­diale qui devrait grim­per de 45 % d’ici 2050, pro­té­ger les cultures devient un enjeu majeur. Et c’est pré­ci­sé­ment là que l’agrivoltaïsme a une carte maî­tresse à jouer.

En ombra­geant par­tiel­le­ment les cultures, les pan­neaux solaires réduisent l’évapotranspiration, c’est-à-dire l’eau que les plantes éva­cuent par leurs feuilles. Cette eau est ain­si ren­due plus effi­ciente, car plus long­temps dis­po­nible dans les terres. Les risques d’assèchements des sols en période sèche sont atté­nués, et le stress hydrique des végé­taux éga­le­ment. Ces effets com­bi­nés offrent aux cultures une pro­duc­tion avec des pertes limi­tées. Mais atté­nuer ain­si le rayon­ne­ment solaire pour bais­ser l’évapotranspiration ne peut se faire que par une dimi­nu­tion loca­li­sée et tem­po­raire de la pho­to­syn­thèse des plantes. Alors que la dimi­nu­tion de l’évapotranspiration par la baisse du vent n’induit pas sys­té­ma­ti­que­ment une baisse de la pho­to­syn­thèse. De plus, limi­ter trop inten­sé­ment l’évapotranspiration, par une baisse de la convec­tion, peut-être néfaste si la plante a besoin de ces échanges pour se refroi­dir en période très chaude.

Le vrai savoir-faire consiste à trou­ver le bon dosage d’ombre selon le cli­mat et la culture. 

Tou­te­fois, lorsque les para­mètres sont opti­mi­sés pour l’essence végé­tale culti­vée, cer­taines études ont mon­tré qu’en condi­tions de séche­resse, les hari­cots ou les tomates culti­vés sous pan­neaux captent davan­tage de CO2 et ont de meilleurs ren­de­ments que ceux culti­vés en plein champ. Le vrai savoir-faire consiste donc à trou­ver le bon dosage d’ombre selon le cli­mat et la culture. Un équi­libre que les pro­jets agri­vol­taïques les plus abou­tis maî­trisent déjà, et que cette étude aide à affi­ner davantage.

Pour esti­mer l’évapotranspiration, les agro­nomes uti­lisent depuis des décen­nies des for­mules bien éta­blies, la plus connue étant l’équation dite « PM-FAO56 », popu­la­ri­sée par l’Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture. Ces for­mules s’appuient sur des mesures simples : rayon­ne­ment solaire, tem­pé­ra­ture de l’air, humi­di­té et vitesse du vent. Elles ont fait leurs preuves en plein champ. Appli­quées telles quelles à des envi­ron­ne­ments aus­si inno­vants que l’agrivoltaïsme, elles méritent d’être véri­fiées et, si besoin, ajus­tées. Ces for­mules reposent sur trois hypo­thèses : un ter­rain homo­gène, une rela­tion simple entre vitesse du vent et tur­bu­lence, puis une mesure de vent à hau­teur de réfé­rence repré­sen­ta­tive de ce qui se passe au niveau des plantes. Jusqu’à cette étude, per­sonne n’avait mesu­ré direc­te­ment la tur­bu­lence de l’écoulement de l’air sous des pan­neaux agrivoltaïques.

Pour y voir clair, nous avons ins­tal­lé des ané­mo­mètres soniques (des cap­teurs capables de mesu­rer les trois com­po­santes du vent dix fois par seconde, et donc la tur­bu­lence) sur la pla­te­forme expé­ri­men­tale agri­vol­taïque du SIRTA, un site de recherche situé près de Paris. Trois cap­teurs ont été déployés. Un dans une zone témoin sans pan­neaux, et deux au cœur de l’installation agri­vol­taïque, l’un sous les pan­neaux et l’autre au-des­sus. Ces mesures, cou­plées à des cap­teurs d’humidité du sol et de rayon­ne­ment, ont été col­lec­tées pen­dant plu­sieurs mois, entre novembre 2024 et juin 2025. En com­plé­ment, nous avons mobi­li­sé un logi­ciel de simu­la­tion numé­rique de pointe (code_saturne, déve­lop­pé par EDF) pour recons­ti­tuer en trois dimen­sions l’écoulement de l’air autour des pan­neaux et esti­mer les échanges d’énergie et d’eau à plu­sieurs endroits de l’installation afin d’évaluer leurs dif­fé­rences spa­tiales. Cette approche à la fois expé­ri­men­tale et numé­rique illustre bien le niveau de sophis­ti­ca­tion tech­nique désor­mais mis au ser­vice de l’agrivoltaïsme, une filière qui béné­fi­cie d’investissements de recherche consi­dé­rables pour opti­mi­ser chaque para­mètre de conception.

Sous les pan­neaux, le vent souffle en géné­ral moins fort que dans la zone témoin, par­fois jusqu’à 70 % de moins. C’est en réa­li­té une bonne nou­velle pour les cultures sen­sibles au des­sè­che­ment, puisqu’un vent plus faible limite méca­ni­que­ment les pertes en eau par éva­po­trans­pi­ra­tion. De plus, la tur­bu­lence de l’air est, par endroit, net­te­ment plus forte sous les pan­neaux, avec des écarts pou­vant dépas­ser 300 % par rap­port à la zone témoin dans cer­taines condi­tions – un phé­no­mène qui montre à quel point les pan­neaux créent un véri­table micro­cli­mat, dis­tinct et riche, qu’il devient désor­mais pos­sible de carac­té­ri­ser pré­ci­sé­ment grâce à cette étude. Ce résul­tat remet en ques­tion l’une des hypo­thèses des for­mules clas­siques d’évapotranspiration, à savoir que la tur­bu­lence sui­vrait tou­jours la vitesse du vent.

Cette étude montre que la rela­tion est plus sub­tile en envi­ron­ne­ment agri­vol­taïque, néces­si­tant des modèles encore plus pré­cis, taillés sur mesure pour ces ins­tal­la­tions. Nous avons éga­le­ment obser­vé que le vent, selon la direc­tion et l’inclinaison des pan­neaux (qui pour cer­taines ins­tal­la­tions peuvent pivo­ter au cours de la jour­née afin de suivre la course du soleil), peut être réduit de 10 % à 60 % loca­le­ment. Voi­ci donc un levier sup­plé­men­taire que les concep­teurs pour­ront exploi­ter pour modu­ler fine­ment l’exposition des cultures selon leurs besoins spé­ci­fiques. Le pro­fil ver­ti­cal du vent, plus com­plexe sous les pan­neaux qu’en champ ouvert, pré­sente un maxi­mum local juste en des­sous des pan­neaux, puis dimi­nue dans la zone de sillage qu’ils créent, avant de remon­ter au-des­sus. C’est une excel­lente nou­velle, car elle indique pré­ci­sé­ment où et com­ment mesu­rer pour obte­nir des don­nées vrai­ment repré­sen­ta­tives de ce qui se passe au niveau des cultures, plu­tôt que de se fier à des mesures prises plus haut qui ne reflètent pas tou­jours la réa­li­té au sol.

Les simu­la­tions numé­riques confirment et affinent ces obser­va­tions de ter­rain. Elles montrent que les condi­tions varient selon qu’on se trouve pile sous un pan­neau, entre deux ran­gées, ou près du bord d’une ins­tal­la­tion. Loin d’être un incon­vé­nient, cette diver­si­té de micro­cli­mats au sein d’une même par­celle peut deve­nir un atout : elle per­met d’envisager, à terme, des stra­té­gies de plan­ta­tion selon les zones, tirant par­ti des condi­tions les plus favo­rables à chaque endroit de l’installation. Cette même diver­si­té se retrouve dans l’humidité du sol. Au prin­temps, le sol situé exac­te­ment sous un rang de pan­neaux conserve net­te­ment plus d’eau (autour de 30 %) que celui situé entre deux ran­gées (qui des­cend à 18 % dans les mêmes condi­tions) – une confir­ma­tion sup­plé­men­taire que les pan­neaux jouent effi­ca­ce­ment leur rôle de conser­va­tion de l’humidité du sol, avec en prime un effet de col­lecte natu­relle de l’eau de pluie qui ruis­selle le long de leur surface.

En com­bi­nant simu­la­tions numé­riques pous­sées et intel­li­gence arti­fi­cielle, les cher­cheurs entre­voient la pos­si­bi­li­té de construire des outils de concep­tion encore plus performants.

Ces nou­velles connais­sances ont une por­tée très concrète. Selon la méthode de cal­cul uti­li­sée et l’endroit exact où l’on place le cap­teur de mesure, l’estimation de l’évapotranspiration sous pan­neaux peut varier signi­fi­ca­ti­ve­ment, alors qu’en plein champ, les dif­fé­rentes méthodes convergent faci­le­ment. C’est jus­te­ment en iden­ti­fiant cette marge d’incertitude que l’étude rend un grand ser­vice à la filière. Elle per­met aux por­teurs de pro­jets de mieux cali­brer leurs pré­vi­sions dès la concep­tion, et donc de sécu­ri­ser des ins­tal­la­tions dont le poten­tiel agro­no­mique et éner­gé­tique sera encore mieux maîtrisé.

Sur le plus long terme, l’étude ouvre une pers­pec­tive enthou­sias­mante : le déve­lop­pe­ment de for­mules d’évapotranspiration spé­ci­fi­que­ment conçues pour les sys­tèmes agri­vol­taïques. En com­bi­nant simu­la­tions numé­riques pous­sées et intel­li­gence arti­fi­cielle, les cher­cheurs entre­voient la pos­si­bi­li­té de construire des outils de concep­tion encore plus per­for­mants, capables d’intégrer la géo­mé­trie des pan­neaux, leur incli­nai­son et les condi­tions météo­ro­lo­giques locales. De quoi per­mettre aux futures ins­tal­la­tions agri­vol­taïques d’optimiser simul­ta­né­ment la pro­duc­tion d’électricité et les ren­de­ments agri­coles. Une avan­cée qui confirme, une fois de plus, tout le poten­tiel de cette filière à la croi­sée de la tran­si­tion éner­gé­tique et de la rési­lience agricole.