Agri-Solar pour la culture fruitière : Agri-PV dans le Bade-Wurtemberg et en Rhénanie-Palatinat pour une culture fruitière neutre en CO2 (fruits et légumes)

Le ministre-président du Bade-Wurtemberg Winfried Kretschmann, l'agriculteur Hubert Bernhard et le professeur Andreas Bett, directeur de l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire, ont inauguré l'installation agro-photovoltaïque de Kressbronn. – Image : Fraunhofer ISE

Dans le cadre du projet de recherche « Région modèle d'agri-photovoltaïque pour le Bade-Wurtemberg », le Centre de compétences en arboriculture fruitière du lac de Constance, l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire ISE et onze autres partenaires construisent et testent cinq centrales pilotes d'agri-photovoltaïque dans le Bade-Wurtemberg. Aujourd'hui, le ministre-président Winfried Kretschmann a inauguré la centrale installée au-dessus de pommiers à l'exploitation fruitière Bernhard de Kressbronn, sur les rives du lac de Constance. Ce projet de recherche, qui se déroule jusqu'en 2024, est financé par les ministères régionaux de l'Environnement, du Climat et de l'Énergie, ainsi que de l'Alimentation, du Développement rural et de la Protection des consommateurs. Il vise à étudier en détail le concept d'agri-photovoltaïque (agri-PV), en particulier pour les fruits à pépins et les petits fruits du Bade-Wurtemberg.

« L’agriphotovoltaïque offre une formidable opportunité pour l’agriculture, le développement durable et l’approvisionnement énergétique. Avec la région pilote agriphotovoltaïque du Bade-Wurtemberg, nous souhaitons démontrer comment doubler la production – en l’occurrence, par exemple, l’énergie solaire et les pommes. Nous consacrons près de 2,5 millions d’euros à ce projet au cours des trois prochaines années. L’inauguration aujourd’hui de la centrale de Kressbronn marque une étape importante. Je salue ce travail pionnier et souhaite à tous les acteurs impliqués plein succès », a déclaré le ministre-président Kretschmann lors de son discours d’ouverture. La centrale agriphotovoltaïque de Kressbronn est l’une des cinq centrales de recherche et de démonstration d’une puissance nominale cumulée pouvant atteindre 1 700 kilowatts. Ces centrales sont en construction à Bavendorf, Heuchlingen, Karlsruhe, Kressbronn et Oberkirch-Nußbach.

L'objectif principal du projet est de répondre aux questions en suspens concernant la double utilisation des terres pour l'agriculture et la production d'énergie solaire. Grâce au développement et à la construction d'installations pilotes sur mesure sur cinq sites différents, avec diverses cultures de fruits et de petits fruits, la faisabilité de plusieurs applications et technologies prometteuses sera étudiée, et des variantes de conception seront explorées. L'expérience acquise lors de la construction d'une centrale agro-photovoltaïque pour la culture fruitière en Rhénanie-Palatinat a déjà été intégrée à la planification des différentes installations.

Des chercheurs du Centre de compétences en arboriculture fruitière du lac de Constance (KOB) et de l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire (ISE) mènent une analyse détaillée de la croissance des plants sous les modules photovoltaïques de la centrale agri-PV de Kressbronn. « Il s'agit notamment d'étudier les effets de différents niveaux d'ombrage sur la croissance et l'écophysiologie des pommes, ainsi que l'impact de l'utilisation de pesticides sur les modules photovoltaïques », explique Oliver Hörnle, chef de projet à l'Institut Fraunhofer ISE. Le Dr Ulrich Mayr, directeur général adjoint du KOB, ajoute : « Pour nous, l'agri-PV est un élément essentiel d'une production fruitière durable sur le lac de Constance : une production de pommes protégée, donc sûre et de haute qualité, associée à la production d'énergie solaire. »

« Depuis 2010, nous produisons de l’énergie solaire sur les toits de nos bâtiments agricoles et nous nous sommes demandé : pourrions-nous également produire de l’électricité grâce aux filets anti-grêle installés au-dessus de nos vergers ? Le résultat est le premier système agri-photovoltaïque installé au-dessus d’un verger existant. La surface couverte est d’environ 0,4 hectare et le système a une puissance nominale d’un peu moins de 250 kilowatts », explique l’agriculteur Hubert Bernhard, justifiant ainsi sa décision de mettre des terres agricoles à disposition pour ce projet pilote.

Dans le cadre du projet de recherche « Culture fruitière agri-PV », l’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire ISE, en collaboration avec d’autres partenaires de recherche, a mis en place une installation expérimentale agri-PV dédiée aux pommiers et aux arbres fruitiers palissés sur le site de la ferme fruitière biologique Nachtwey à Gelsdorf, en Rhénanie-Palatinat. Il s’agit de la première installation de ce type en Allemagne. La surface expérimentale totale du projet couvre environ 9 100 m², dont un tiers environ est occupé par un système agri-PV de 258 kWc. Financé par le ministère rhénane de la Protection du climat, de l’Environnement, de l’Énergie et de la Mobilité (MKUEM) et le ministère fédéral de l’Alimentation et de l’Agriculture (BMEL), ce projet vise à renforcer la résilience climatique de la culture fruitière et à garantir une production de pommes sûre et durable grâce à une production d’énergie solaire complémentaire.

Dans le cadre de ce projet, d'une durée totale de cinq ans, de nombreuses questions de recherche seront étudiées à l'aide de huit variétés de pommes.

Le projet compare initialement la production de pommes sur un même site sous quatre systèmes de protection différents : protection par film plastique (imperméable à la pluie), protection contre la grêle (perméable à la pluie) et système photovoltaïque agricole avec modules photovoltaïques translucides installés en permanence (imperméables à la pluie) ainsi que modules photovoltaïques à suivi solaire (perméables à la pluie en cas de besoin). Deux types de modules, avec des cellules solaires disposées différemment (en bandes ou en blocs), sont utilisés. Le projet vise à étudier dans quelle mesure les systèmes photovoltaïques agricoles peuvent protéger les plants et les fruits des aléas climatiques tels que la grêle, les fortes pluies, les coups de soleil, le gel ou les températures extrêmes. De plus, il testera l’influence de différentes gestions de la lumière, via diverses configurations de modules photovoltaïques, sur la croissance des plants et les rendements agricoles. Enfin, le système sera évalué selon des critères d’esthétique paysagère, de viabilité économique, de compatibilité sociale et de paramètres agronomiques.

Stephan Schindele, responsable de la gestion des produits Agri-PV, commente le projet : « Nous considérons l’Agri-PV comme une solution pérenne pour aider les agriculteurs à s’adapter aux conséquences du changement climatique. Nous pouvons préserver l’écosystème existant et même l’améliorer grâce aux synergies et à la production d’énergie solaire. Après avoir mis en œuvre avec succès la culture professionnelle de petits fruits grâce à l’Agri-PV aux Pays-Bas, nous franchissons aujourd’hui une étape importante avec la culture en espalier à Gelsdorf. Nous avons constaté que le potentiel et les synergies de l’Agri-PV, combiné aux pommes, poires, cerises, kiwis et autres cultures pérennes, peuvent être considérables. Nous souhaitons exploiter ce potentiel durablement et permettre un développement accru du photovoltaïque sans impacter les rendements agricoles. »

Avantages économiques pour les agriculteurs

Outre l’adaptation au changement climatique et la protection des ressources agricoles, le projet agri-PV de Gelsdorf vise également à démontrer des avantages économiques pour les agriculteurs. Parmi ceux-ci figurent notamment des coûts énergétiques durablement plus bas et plus prévisibles, une réduction des coûts d’investissement dans la protection des cultures et une diminution des coûts d’exploitation et d’élimination des déchets.

Andreas Steinhüser, chef de groupe adjoint du pôle Agri-Photovoltaïque à l'institut Fraunhofer ISE : « Le projet de recherche « Culture fruitière agri-PV » vise non seulement à démontrer des moyens de réduire les émissions de CO₂ en agriculture, mais aussi à éviter l'utilisation de matériaux à courte durée de vie et l'application de pesticides et de fongicides, contribuant ainsi de manière essentielle à la protection du climat. De plus, nous nous intéressons également aux enjeux sociétaux tels que l'acceptation et la compatibilité sociale, car ces aspects joueront un rôle déterminant dans la diffusion future de l'agri-PV. »

L'électricité produite par le système photovoltaïque agricole peut être utilisée en amont et en aval de la production de pommes. Premièrement, le tracteur électrique Fendt 100 Vario, fourni par AGCO GmbH, est rechargé grâce à cette électricité. Deuxièmement, cette énergie alimente également le système d'irrigation grâce à l'électricité photovoltaïque autoproduite. L'entrepôt frigorifique est déjà alimenté en électricité verte par un système photovoltaïque installé sur le toit. Globalement, la mise en œuvre de ce concept énergétique opérationnel vise à réduire significativement les émissions de CO₂ de l'exploitation grâce à l'électrification solaire.

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