Sur un terrain de 5 hectares, la tentation est forte d'optimiser au maximum la surface couverte par des panneaux. Pourtant, lorsque l'on veut développer un projet agrivoltaïque — c'est-à-dire combiner production solaire et activité agricole — il faut d'abord penser en termes d'équilibre : maximiser la production électrique tout en préservant, voire en améliorant, la production agricole. Voici comment je procède quand je dimensionne ce type d'installation.
Comprendre les chiffres de base : surface, irradiation et rendement
Un point de départ simple : 5 hectares correspondent à 50 000 m². Mais toute la surface ne sera pas couverte par des panneaux ; il faut laisser des espaces pour la circulation, l'ombre partielle pour les cultures, et respecter des hauteurs minimales pour le passage des machines agricoles.
Pour estimer rapidement la puissance possible, j'utilise quelques valeurs pratiques :
- irradiation moyenne en France métropolitaine : ~1 300 kWh/m².an (varie selon la région) ;
- rendement des modules commerciaux aujourd'hui : 18–20 % (je prends 18 % pour être conservateur) ;
- puissance spécifique d'une surface de panneaux : environ 200 W par m² (pour 20 % à STC, utile comme ordre de grandeur).
Si j'imagine une couverture effective par panneaux (Ground Coverage Ratio, GCR) de 0,4 — c'est-à-dire 40 % de la surface occupée par panneaux — cela fait 20 000 m² de modules. Avec 200 W/m², j'obtiens une puissance installée d'environ 4 MWc (20 000 × 0,2 kW).
Vérification par le rendement : 20 000 m² × 1 300 kWh/m² × 0,18 ≈ 4,68 GWh/an. Avec un facteur de capacité plus classique (12–14 % en France pour PV fixe), on retombe sur une production annuelle de l'ordre de 4,2–4,6 GWh pour 4 MWc, ce qui est cohérent.
Choisir la stratégie agrivoltaïque : élevage, cultures basses ou cultures hautes ?
Avant de bloquer des chiffres, il faut définir l'usage agricole. Les choix influencent directement le dimensionnement :
- Élevage extensif (moutons, moutons, chèvres) : peut tolérer des GCR plus élevées et des structures basses, car les animaux passent facilement entre les rangées. Avantage : entretien simplifié, création d'un pâturage sous panneaux.
- Cultures basses (légumes, fraises, herbes aromatiques) : demandent ombrage partiel, accès pour récolte manuelle ; on favorise des panneaux plus hauts ou inclinables.
- Cultures hautes (maïs, tournesol) : nécessitent une hauteur libre conséquente pour le passage des matériels agricoles (≥ 3,5–4 m sous les panneaux).
Personnellement, je recommande pour un projet gagnant-gagnant soit l'association avec un élevage extensif (facile à mettre en place) soit la culture de plantes tolérantes à l'ombre (légumineuses, certaines aromatiques, culture de fraise sous panneaux surélevés). Ces options permettent de maintenir une activité agricole viable tout en donnant une bonne rentabilité électrique.
Disposition des rangées et hauteur des structures
La disposition des modules (orientation, espacement, hauteur) est cruciale :
- Orientation : sud optimal en France pour maximiser la production, mais l'est/ouest avec trackers verticaux peut améliorer la production pendant les heures de pointe et réduire l'ombrage continu.
- Inclinaison : entre 15° et 30° selon la latitude et l'usage; pour l'agrivoltaïque je tends vers des inclinaisons modérées pour réduire l'ombre au sol.
- Hauteur minimale : pour cultures mécanisées, viser ≥ 3,5–4 m au ras du sol ; pour élevage, 1,5–2,5 m peut suffire.
- Espacement entre rangées : dépend du GCR voulu. Pour un GCR de 0,4, les rangées sont espacées pour limiter l'ombrage excessif tout en gardant une surface de panneaux significative.
En pratique, sur 5 ha je préfère une structure surélevée (poteaux poteaux-entretoises) sur des travées de 6–8 m de largeur, permettant le passage de matériel et un bon ensoleillement latéral. Les systèmes flottants ou trackers bifaciaux peuvent aussi être envisagés si le budget le permet ; les panneaux bifaciaux rendent utile l'albédo du sol et peuvent augmenter le rendement, particulièrement si le sol est clair.
Exemple chiffré — deux scénarios pour 5 ha
| Paramètre | Scénario A : Agrivoltaïque surélevé | Scénario B : Agrivoltaïque bas + pâturage |
|---|---|---|
| Surface totale | 50 000 m² | 50 000 m² |
| GCR (surface panneaux) | 0,35 (17 500 m²) | 0,45 (22 500 m²) |
| Puissance estimée | ≈ 3,5 MWc | ≈ 4,5 MWc |
| Production annuelle (estimation) | ≈ 3,7–4,2 GWh | ≈ 4,4–5,0 GWh |
| Hauteur libre | ≥ 3,5–4 m | 1,5–2,5 m |
| Adapté pour | cultures mécanisées, maraîchage sur grandes lignes | pâturage, cultures basses |
Impacts agronomiques et solutions pour préserver la production
Je veille à intégrer les aspects agronomiques dès le départ :
- Étude d'ombrage : simuler l'ombrage saisonnier pour choisir l'orientation et l'espacement des rangées ; l'objectif est d'éviter des pertes de rendement pour des cultures sensibles pendant la phase cruciale de croissance.
- Sélection de cultures : privilégier des espèces tolérantes à l'ombre ou complémentaires (légumineuses, fourrages, plantes mellifères) ; ces dernières peuvent améliorer la biodiversité et la santé des sols.
- Gestion de l'eau : les panneaux peuvent réduire l'évaporation ; en contrepartie, l'irrigation peut nécessiter une adaptation (goutte-à-goutte sous panneaux, canalisations adaptées).
- Entretien et accès : prévoir des couloirs pour le passage des machines et pour l'entretien des panneaux (nettoyage, réparations).
Aspects techniques et réglementaires à ne pas négliger
En tant que concepteur, je n'oublie jamais :
- les autorisations administratives (permis de construire, déclaration au cadastre, études d'impact si nécessaires) ;
- la connexion réseau : capacité du point de raccordement, coût du renforcement réseau ;
- les normes mécaniques pour structures élevées (vent, neige) ;
- la sécurité et l'assurance ;
- les aspects contractuels avec l'agriculteur : baux emphytéotiques, partages de revenus, durée et clauses de maintenance).
Étapes pratiques pour dimensionner votre projet
- Faire un diagnostic du sol et de l'usage agricole actuel (type de culture, matériel, rotation).
- Réaliser une étude d'irradiation locale et une simulation d'ombrage sur 12 mois.
- Choisir la stratégie agrivoltaïque (élevage, culture basse, surélévation pour cultures hautes).
- Déterminer le GCR acceptable en concertation avec l'agriculteur pour équilibrer revenus agricoles et électriques.
- Dimensionner la puissance (W/m² des panneaux × surface panneaux) et estimer la production annuelle.
- Valider les accès, la logistique et les coûts (CAPEX/OPEX) et vérifier la rentabilité.
Sur un projet de 5 hectares, il n'existe pas une solution universelle. Je privilégie toujours l'approche co-conçue : travailler main dans la main avec l'agriculteur pour adapter la technologie (panneaux bifaciaux, trackers verticaux, structures surélevées) aux besoins du terrain. Les retours d'expérience montrent que les systèmes bien pensés peuvent améliorer la résilience des exploitations (réduction du stress hydrique pour certaines cultures, pâturage protégé pour les animaux) tout en générant une production électrique significative.
Si vous le souhaitez, je peux vous aider à simuler un dimensionnement précis pour votre parcelle (en me donnant la localisation exacte, l'usage agricole envisagé et vos objectifs de production électrique). Sur Solaire Actu je publie aussi des exemples de projets et des retours d'expérimentations en France et à l'international — n'hésitez pas à y jeter un œil sur solaire-actu.fr.