Au cours de ses 150 ans d’histoire, la ferme de Paul Knowlton à Grafton, Mass., a produit des légumes, des produits laitiers et, plus récemment, du foin. L’évolution de l’utilisation de la ferme dépendait de l’évolution des marchés et d’un climat variable. Récemment, cependant, M. Knowlton a ajouté un nouveau type de culture commerciale : l’énergie solaire.
Pour M. Knowlton, un agriculteur de cinquième génération et le propriétaire actuel, c’était un appel facile. Il avait déjà installé des panneaux solaires pour fournir de l’électricité à sa maison et à sa grange. Lorsqu’un agent immobilier est venu frapper pour voir s’il était intéressé à louer une petite partie de son terrain pour un panneau solaire, “elle a semé la graine que je pouvais faire plus”, a déclaré M. Knowlton.
M. Knowlton a examiné plusieurs entreprises, mais a été très impressionné par BlueWave Solaire, un développeur de Boston qui se concentre principalement sur les installations solaires et le stockage sur batterie, ce qui permet d’alimenter le réseau électrique en excès d’électricité. Bientôt, deux petites parcelles de terrain largement inutilisées abritaient des panneaux bas au sol qui produisent de l’électricité. Cette année, la ferme de M. Knowlton ira encore plus loin : dans une troisième parcelle, des panneaux solaires partageront l’espace avec les cultures afin que les deux puissent prospérer.
Cette approche s’appelle l’agrivoltaïque – un portemanteau de l’agriculture et des cellules voltaïques, qui transforment l’énergie solaire en énergie électrique. Aussi appelée solaire à double usage, la technologie consiste à ajuster la hauteur des panneaux solaires jusqu’à 14 pieds, ainsi qu’à ajuster l’espacement entre eux, pour accueillir l’équipement, les travailleurs, les cultures et les animaux au pâturage. L’espacement et l’angle des panneaux permettent à la lumière d’atteindre les plantes en dessous et ont l’avantage supplémentaire de protéger ces cultures de la chaleur extrême.
L’électricité générée est téléchargée sur le réseau, généralement via des sous-stations à proximité. Bien qu’une partie de l’électricité puisse se rendre à la ferme hôte, les projets sont conçus pour fournir de l’électricité à usage général. Et de telles installations solaires fournissent une source alternative de revenus sous la forme de paiements aux propriétaires fonciers comme M. Knowlton ou d’une réduction des paiements de location pour les métayers.
BlueWave s’est principalement concentré sur la conception des projets, puis sur leur vente aux entreprises qui les construisent et les supervisent. Le projet Grafton, sur la ferme de M. Knowlton, par exemple, appartient maintenant à The AES Corporation, une société énergétique, qui a développé, construit et exploite le projet.
“Non seulement l’agrivoltaïque fait progresser l’impératif de l’énergie propre, mais elle est essentielle au maintien des fermes en activité”, a déclaré John DeVillars, l’un des trois cofondateurs de BlueWave et président du conseil d’administration.
L’énergie solaire à double usage est devenue intéressante il y a plus d’une décennie parce que “de grandes installations au milieu de nulle part ne résoudront pas tous nos problèmes d’énergie – transporter cette énergie peut coûter très cher”, a déclaré Greg Barron-Gafford, un biogéographe. et professeur adjoint à l’Université de l’Arizona. Dans de nombreuses régions du pays, les exploitations agricoles se trouvent dans des zones périurbaines, des zones de transition entre les terres rurales et urbaines. Leur proximité avec les zones métropolitaines à forte utilisation rend les terres agricoles ouvertes particulièrement adaptées aux panneaux solaires, mais dans le passé, sans aucune agriculture coexistante, ce type de placement peut créer un conflit sur la question de savoir si la production alimentaire ou énergétique doit prévaloir.
Dans une étude par AgriSolar Clearhouse, une nouvelle collaboration visant à connecter les agriculteurs et autres propriétaires fonciers à la technologie agrivoltaïque, il a également été démontré que les installations favorisaient la croissance en protégeant les cultures de la hausse des températures et en contribuant à la conservation de l’eau. Alors que la technologie n’en est qu’à ses balbutiements aux États-Unis par rapport aux pays d’Europe, où la technologie est utilisée depuis plus d’une décennie, les régulateurs fédéraux ainsi que les universitaires et les développeurs s’efforcent de remédier à cette disparité.
Les premiers résultats sont prometteurs, a déclaré Garrett Nilsen, directeur par intérim du Bureau des technologies de l’énergie solaire du Département américain de l’énergie. “Il y a un projet en Arizona où ils ont vu une multiplication par trois des rendements des cultures lorsqu’ils sont sous ce type de système et jusqu’à 50 % de réduction des besoins en irrigation” parce que les panneaux fournissent de l’ombre, a-t-il déclaré. De plus, les plantes sous les panneaux libèrent de l’eau dans l’air, ce qui refroidit les modules, créant ce que M. Nelson a décrit comme une “relation symbiotique entre les plantes et les panneaux”.
Le premier projet de BlueWave à être mis en service est une ferme de 10 acres à Rockport, dans le Maine, désormais détenue et exploitée par Navisun, un producteur d’énergie solaire. Des cultivars de bleuets sauvages ont été plantés sous des panneaux solaires, qui produiront 4,2 mégawatts d’électricité; on estime que le projet produira 5 468 mégawattheures par an, soit l’équivalent de la quantité d’électricité nécessaire à environ 500 foyers américains.
Contrairement au Massachusetts, le Maine n’offre pas d’incitations significatives pour l’utilisation de l’énergie solaire, il y avait donc une prime de 10 à 15% sur les coûts par rapport à des projets similaires, que BlueWave a absorbés, a déclaré M. DeVillars. (Cette pratique est conforme au statut de l’entreprise en tant que soi-disant B-Corporationce qui nécessite un engagement envers des objectifs sociaux et environnementaux.)
D’autres acteurs voient clairement le potentiel de l’agrivoltaïque : le 12 mai, Axium Infrastructure, une société de gestion d’investissements, a annoncé son acquisition de BlueWave. Trevor Hardy restera en tant que directeur général et Eric Graber-Lopez continuera en tant que président, tandis que M. DeVillars deviendra président émérite.
M. Hardy a déclaré que la vente permettrait à BlueWave de se développer afin de posséder et d’exploiter, et non seulement de développer, des installations solaires et des batteries de stockage. En fin de compte, a-t-il dit, la vente “nous place dans un endroit plus fort pour un double usage”.
« Les agriculteurs travaillent sur le long terme », a-t-il poursuivi. « C’est plus convaincant d’emprunter les routes agricoles et de s’asseoir avec les propriétaires à leur table de cuisine et de dire que nous développons, possédons et exploitons l’installation. » Et le potentiel de la technologie va bien au-delà des myrtilles ; les utilisations agricoles ont inclus les vignobles et l’élevage de crevettes.
BlueWave n’est pas le seul développeur agrivoltaïque. Selon le Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire ISE, basée en Allemagne, cinq mégawatts d’électricité ont été produits grâce à ces systèmes en 2012 ; en 2021, 14 gigawatts d’électricité étaient générés dans des systèmes à double usage, soit à peu près l’équivalent de l’électricité nécessaire à environ deux millions de foyers américains chaque année, selon une porte-parole du bureau des technologies du ministère de l’Énergie. Et la technologie évolue rapidement; dans les quelques années qui ont suivi l’installation à la ferme de M. Knowlton, des panneaux ajustables pouvant se déplacer pour maximiser la captation de la lumière du soleil, par exemple, ont été développés.
« Ce n’est pas toujours payant d’être un pionnier et c’est parfois très difficile », a déclaré M. Hardy, qui a grandi dans une famille d’agriculteurs sud-africains. Trouver des sites appropriés – où il y a suffisamment de soleil et à proximité d’une sous-station ou d’une autre infrastructure électrique – peut être difficile. L’opposition des voisins, en particulier lorsque les panneaux sont visibles depuis d’autres maisons ou même de la route, n’est pas rare.
En effet, BlueWave était l’un des nombreux accusés nommés dans une poursuite concernant un projet de plan d’agrovoltaïque à Northfield, Mass. Un tribunal d’État a récemment statué que le voisin avait qualité pour contester le projet de développement. L’un des plaignants, Christopher Kalinowski, a déclaré qu’il craignait notamment que ses opinions ne soient entravées et que “la région perde des terres agricoles”. (M. Hardy a refusé de commenter le litige.)
En outre, certains chapitres de l’organisation environnementale à but non lucratif Audubon se sont prononcés sur l’effet potentiel de la technologie sur la faune. Michelle Manion, vice-présidente de la politique et du plaidoyer pour Mass Audubon, a déclaré que même si son organisation a soutenu les énergies renouvelables, y compris l’énergie solaire dans les exploitations agricoles, “nous voulons d’abord maximiser le placement de l’énergie solaire au sol sur certaines de nos terres qui sont les moins sensibles sur le plan écologique”.
Et il y a des inquiétudes générales que même avec des panneaux solaires à double usage, des terres arables pourraient être perdues, bien que BlueWave affirme que la terre peut être reconvertie à des utilisations agricoles pures une fois que les baux solaires – généralement de 20 à 30 ans – expirent.
Mais l’un des obstacles les plus importants est le coût. La montée en flèche du coût de l’acier a un effet direct sur l’accent mis par l’agrivoltaïque sur l’élévation des panneaux de 10 à 14 pieds. “Pour chaque pied que vous montez, vous devez entrer deux pieds dans la fondation”, a expliqué M. Hardy. « C’est une industrie difficile quand on pense à ce que nous devons faire pour atteindre les objectifs climatiques. Mais nous gardons le cap.
En fin de compte, cependant, tout dépend du goût des cultures : si la saveur ou même l’apparence s’éloigne trop de celle des produits traditionnels, la technologie sera difficile à vendre. Mais en une première étude, des chercheurs du Biosphere 2 Agrivoltaics Learning Lab de l’Université de l’Arizona ont découvert que les dégustateurs préféraient les pommes de terre, le basilic et les courges cultivés avec l’agrivoltaïque. Les haricots, cependant, peuvent prendre un certain temps : le petit échantillon de dégustateurs a préféré la version traditionnelle.
