From Solar Fields to Multifunctional Landscapes: Assessing the Effectiveness of Multifunctional Ground-Mounted PV Systems

Le soleil offre une réserve illimitée d'énergie propre, mais sa capture nécessite de l'espace. Alors que les nations se lancent dans une course pour remplacer les combustibles fossiles par l'énergie solaire, de vastes champs de panneaux solaires au sol surgissent à travers le paysage. Ce changement apporte une tension familière : le besoin d'électricité entre en conflit avec la nécessité de préserver la nature et de cultiver la nourriture. Pendant des années, le débat s'est concentré sur la question de savoir si les fermes solaires détruisent les habitats ou occupent simplement des terres qui pourraient être utilisées pour autre chose. Les scientifiques et les planificateurs tentent depuis longtemps de mesurer l'efficacité de ces installations, en posant une question simple : quelle quantité de puissance pouvons-nous extraire d'une parcelle de terre spécifique ? La réponse standard a été de compter la production d'énergie par mètre carré, traitant la terre comme une usine à usage unique dédiée à l'électricité. Cependant, cette vision étroite occulte une possibilité cruciale. Et si un champ solaire pouvait faire plus que simplement générer de l'énergie ? Et s'il pouvait aussi soutenir la faune, faire pousser des cultures ou restaurer des sols endommagés, tout cela en même temps ? Ce concept, connu sous le nom d'utilisation multifonctionnelle des terres, suggère qu'un site unique pourrait servir plusieurs maîtres, mais mesurer sa véritable valeur s'est avéré difficile. Les outils existants échouent souvent à capturer la réalité complexe d'une ferme solaire qui est aussi une prairie ou un pâturage.

Une équipe de chercheurs de l'Université BOKU à Vienne s'est donné pour mission de résoudre ce problème de mesure en examinant des installations solaires réelles à travers l'Autriche. Ils ne se sont pas appuyés sur des modèles informatiques ou des scénarios théoriques ; ils ont plutôt visité huit fermes solaires spécifiques qui fonctionnent déjà avec des usages doubles. Ces sites allaient de panneaux construits sur d'anciennes décharges à des champs où des moutons paissent sous les réseaux de panneaux. Les chercheurs ont interrogé les personnes qui ont construit et géré ces sites, ont pris des notes détaillées sur la végétation et ont observé comment la terre était utilisée. Ils ont constaté que, bien que ces sites multifonctionnels soient réussis en pratique, la méthode standard de calcul de leur efficacité est trompeuse. Lorsqu'ils appliquaient la méthode traditionnelle, qui consiste simplement à diviser la production totale d'énergie par la surface totale, les sites multifonctionnels paraissaient moins efficaces qu'une ferme solaire standard. Cela s'explique par le fait que les panneaux sont espacés davantage pour laisser la lumière atteindre l'herbe en dessous, ou parce qu'une partie du terrain est dédiée à des bandes de fleurs plutôt qu'à la production d'électricité. L'ancienne mathématique suggérait que ces sites étaient une mauvaise utilisation des terres, mais les chercheurs savaient qu'il s'agissait d'une image incomplète. La terre accomplissait plus de travail, mais pas le genre de travail que l'ancienne formule était conçue pour compter.

Pour remédier à cela, l'équipe a développé une nouvelle façon de penser appelée la méthode de l'Efficacité de l'Utilisation Multifonctionnelle des Terres (Multi Land Use Effectiveness). Au lieu de simplement compter les watts, cette approche traite la ferme solaire comme une collection de différentes caractéristiques paysagères, chacune ayant sa propre valeur. Imaginez un champ solaire non pas comme un bloc unique de métal et de verre, mais comme un patchwork de différents éléments : certaines parties sont destinées à l'électricité, d'autres au pâturage des moutons, d'autres aux fleurs sauvages et d'autres aux haies. Les chercheurs ont attribué une valeur à chacun de ces segments en fonction de la manière dont ils amélioraient la terre par rapport à son état précédent. Par exemple, si un site cultivait auparavant des cultures avec un usage intensif de pesticides, le passage à une ferme solaire avec des fleurs sauvages et sans produits chimiques était compté comme un gain significatif pour la nature. Si un site possédait une clôture bloquant le passage des animaux, cela était compté comme une perte. En additionnant ces gains et ces pertes sur l'ensemble du site, ils pouvaient calculer un score unique qui reflétait le bénéfice total de la terre, incluant à la fois l'énergie et la nature.

Lorsqu'ils ont appliqué cette nouvelle méthode à l'une de leurs études de cas, une ferme solaire intégrant plusieurs types d'installations différents au sein d'une même zone, les résultats ont radicalement changé. Ce site spécifique présentait un mélange de systèmes, incluant une installation standard au sol, un système bifacial aérien combiné à la culture de pommes, ainsi qu'un système de culture rotative avec des panneaux photovoltaïques suiveurs, aux côtés de zones écologiques dédiées. Sous l'ancien système, le site paraissait inefficace car il produisait moins d'électricité par hectare qu'une ferme solaire dense. Sous la nouvelle méthode, le site montrait un gain clair. Les chercheurs ont calculé que la terre accomplissait efficacement le travail d'une zone plus vaste. Plus précisément, le site de 5,2 hectares, avec son mélange de panneaux solaires, de pâturage et de fleurs sauvages, fournissait des bénéfices équivalents à ce qui aurait été nécessaire sur environ 7 hectares si ces fonctions avaient été séparées dans des lieux différents. En d'autres termes, en combinant les usages, le site a économisé environ 1,4 hectare de terre qui aurait autrement été nécessaire pour atteindre le même résultat. Cette découverte suggère que l'utilisation la plus efficace des terres n'est pas toujours celle qui entasse le plus de panneaux dans le plus petit espace, mais celle qui intègre l'énergie à d'autres fonctions vitales.

L'étude a également mis en évidence les défis pratiques qui subsistent. Les chercheurs ont constaté que la phase de construction de ces fermes solaires est souvent la période la plus dommageable pour l'écosystème local, avec des machines lourdes compactant le sol et des clôtures coupant le mouvement des animaux. Même sur les sites les mieux conçus, des clôtures sont souvent requises par la loi pour des raisons de sécurité, ce qui crée des barrières pour la faune. L'équipe a noté que si certains exploitants souhaitaient retirer les clôtures pour aider les animaux à circuler librement, les réglementations les obligeaient souvent à les maintenir. Cependant, ils ont également découvert que des ajustements simples, comme laisser des ouvertures sous les clôtures pour les petits animaux ou planter des haies plutôt que des barrières solides, pouvaient faire une différence. La recherche a confirmé que ces systèmes multifonctionnels ne sont pas seulement des idées théoriques, mais qu'ils sont déjà construits et gérés avec succès en Autriche. Les exploitants ont rapporté que l'intégration du pâturage des moutons ou des prairies de fleurs sauvages était non seulement possible, mais améliorait souvent la relation du site avec la communauté locale et l'environnement.

En fin de compte, l'article soutient que nous devons changer la façon dont nous évaluons les projets d'énergie solaire. L'accent actuel mis sur la maximisation de la production de puissance par mètre carré est trop limité pour guider l'avenir de l'énergie renouvelable. Si nous voulons étendre l'énergie solaire sans détruire la nature, nous devons valoriser la terre pour tout ce qu'elle peut faire, et pas seulement pour l'électricité qu'elle produit. La nouvelle méthode proposée par les chercheurs offre un outil pratique pour les planificateurs et les décideurs politiques afin de voir la pleine valeur de ces sites. Elle montre que les énergies renouvelables et la conservation de la biodiversité ne sont pas nécessairement ennemies. En utilisant un cadre qui comptabilise les bénéfices de la nature aux côtés des bénéfices de l'énergie, nous pouvons concevoir des fermes solaires qui ne sont pas seulement des centrales électriques, mais des paysages vivants qui soutiennent la transition vers un avenir plus propre. L'étude conclut qu'avec une planification et des incitations appropriées, ces systèmes à double usage peuvent transformer la compétition pour la terre en une collaboration, créant des espaces productifs tant pour les humains que pour la planète.