La gestion de l’ombrage est un des enjeux principaux en agrivoltaïsme. Ce paramètre est clé dans de nombreux services apportés aux cultures et aux animaux. Dans le cas d’une technologie fixe, l’évaluation de l’ombrage apporté se fait au cours de la phase de design du projet. En modifiant la hauteur, l’écartement, le taux de transparence ou encore la taille des modules, il est possible de faire varier l’ombre projetée. En agrivoltaïsme, il est également possible d’utiliser des trackers solaires. Dans ce cas, la position des panneaux peut être pilotée, permettant une modulation de l’ombrage au quotidien.
Trackers solaires : qu’est-ce que c’est ?
Cette technologie se caractérise par la présence d’un actionneur sur l’axe de rotation de la structure permettant d’orienter les modules photovoltaïques. Cette technologie est utilisée depuis plus d’une décennie. Elle est proposée par de nombreux structuristes tel que Zimmermann, AXIAL, PVH, Schletter. Cette technologie a été développée pour améliorer le productible des centrales solaires, en permettant aux panneaux de suivre la course du soleil (tracking solaire).
Quels sont les différents types de trackers solaires ?
Tous les trackers solaires ne fonctionnent pas de la même manière. En photovoltaïque, on distingue principalement deux grandes familles de systèmes.
Le tracker solaire mono-axe permet au panneau photovoltaïque de pivoter autour d’un seul axe. Il suit généralement la course du soleil d’est en ouest au cours de la journée. C’est aujourd’hui la technologie la plus répandue pour les centrales solaires au sol, car elle offre un bon compromis entre gain de production, coût d’installation et simplicité d’exploitation.
Le tracker solaire bi-axe permet quant à lui d’orienter les panneaux selon deux axes : horizontal et vertical. Il suit donc plus finement la position du soleil, mais son système mécanique est plus complexe. Il est généralement plus coûteux, plus exigeant en maintenance et moins courant dans les grands projets agrivoltaïques.
En agrivoltaïsme, le choix du tracker ne dépend pas uniquement du rendement électrique. Il doit aussi répondre aux besoins agricoles : gestion de l’ombrage, protection des cultures, maintien de la coactivité, passage des machines et adaptation aux contraintes climatiques.
Quels sont les avantages concrets des trackers en agrivoltaïsme ?
L’utilisation de trackers solaires en agrivoltaïsme peut présenter plusieurs avantages, à condition que le système soit correctement dimensionné et piloté.
Le premier avantage concerne la modulation de l’ombrage. Contrairement à une structure fixe, un tracker peut adapter la position du panneau au fil de la journée, selon l’ensoleillement, la température, l’humidité ou le stade de développement des cultures.
Le deuxième avantage concerne la production d’électricité. En suivant la course du soleil, les panneaux solaires peuvent capter davantage d’irradiance et améliorer le rendement global de l’installation photovoltaïque.
Le troisième avantage est lié à la coactivité agricole. En plaçant les panneaux dans une position adaptée, par exemple en position verticale ou “en drapeau”, il devient plus simple de faciliter le passage des machines agricoles et de réduire le risque de collision.
Enfin, les trackers peuvent contribuer à une meilleure adaptation aux événements climatiques. En cas de vent violent, de grêle ou de forte chaleur, le système peut placer les panneaux dans une position de sécurité ou dans une orientation favorable à la protection des cultures.
Les possibilités en agrivoltaïsme
Ces systèmes dynamiques sont une opportunité en agrivoltaïsme. Voici deux des principaux bénéfices de leur utilisation dans ce cadre :
La gestion de l’ombrage et du microclimat
Certaines plantes ont des besoins en irradiance très variables selon leur phase de développement. L’installation d’une technologie dynamique permet de mettre en place un pilotage agronomique. L’orientation des panneaux permet d’offrir aux cultures l’irradiance correspondant à leurs besoins.
Comment définir les besoins d’une culture ? Des recherches sont réalisées pour définir les besoins de la plante ou des animaux en termes de microclimat. En comparant, le climat local avec ses besoins, il est possible d’établir un algorithme qui définira la position souhaitée des panneaux. La génération de cet algorithme se fait grâce à la plateforme Ombrea, une solution numérique développée pour optimiser les synergies entre production agricole et d’énergie.
La facilitation du passage des machines agricoles
L’adaptation de la position des panneaux aux interventions agricoles est appelée pilotage de la coactivité. Chaque type d’opération peut donner lieu à un positionnement spécifique. Ces positions de travail sont définies en fonction du matériel agricole dont dispose l’agriculteur. Elles peuvent également être déterminées par les risques induits par le passage machine. La mise en drapeau par exemple, permet de faciliter le passage des machines et éviter les risques de collision. Ces éléments sont définis avec l’agriculteur en amont de la mise en service du projet.
Les typologies de pilotage
Quatre types de pilotages sont à distinguer :
- le tracking solaire qui a pour fonction d’optimiser le productible
- le tracking sécuritaire qui a pour fonction de mettre en position de sécurité les panneaux en cas de vent violent par exemple
- le pilotage agronomique qui a pour mission d’adapter la position des panneaux aux besoins des cultures et animaux
- le pilotage de la coactivité qui a pour mission d’adapter la position des panneaux aux interventions sur la parcelle
Coût d’installation et d’entretien : quels éléments prendre en compte ?
Le coût d’une installation avec trackers solaires dépend de nombreux paramètres : puissance du projet, type de tracker choisi, hauteur de structure, nombre d’actionneurs, contraintes de génie civil, raccordement électrique, capteurs, système de communication et niveau de pilotage agronomique attendu.
Par rapport à une installation fixe, un système sur tracker implique généralement un investissement initial plus élevé. Cette différence s’explique par la présence de composants supplémentaires : axe de rotation, motorisation, automate, capteurs, câblage, logiciel de supervision et dispositifs de sécurité.
L’entretien doit également être anticipé. Les trackers comportent des pièces mécaniques et électroniques qui nécessitent un suivi régulier : vérification des actionneurs, contrôle des axes, surveillance des positions, maintenance des capteurs, mises à jour logicielles et contrôle des alarmes. Les guides de bonnes pratiques de l’IEA PVPS sur l’exploitation et la maintenance photovoltaïque insistent d’ailleurs sur l’importance du suivi des performances, de la maintenance préventive et de la gestion des risques techniques dans la durée.
Pour évaluer la pertinence économique d’un tracker solaire en agrivoltaïsme, il faut donc raisonner en coût global : investissement initial, maintenance, durée de vie, gain de production d’électricité, valeur du service agronomique rendu et compatibilité avec l’activité agricole. Le tracker n’est pas seulement un équipement de rendement solaire ; c’est aussi un outil de pilotage de l’ombrage et de la coactivité.
Trackers solaires ou panneaux fixes : quelles différences en agrivoltaïsme ?
Une installation photovoltaïque fixe est conçue avec une inclinaison déterminée dès la phase de design. L’ombrage projeté sur le sol, les cultures ou les animaux dépend alors de paramètres structurels : hauteur des panneaux, espacement entre les rangées, orientation, taux de transparence ou surface couverte.
À l’inverse, un système équipé de trackers permet de modifier l’orientation des panneaux photovoltaïques au cours de la journée. Cette mobilité offre une capacité de pilotage plus fine : les panneaux peuvent suivre le soleil pour optimiser la production d’électricité, ou au contraire adopter une position spécifique pour répondre à un besoin agricole.
D’un point de vue énergétique, les trackers mono-axe permettent généralement d’augmenter la production solaire par rapport à des panneaux fixes. Le NREL indique qu’un suivi mono-axe peut apporter un gain d’énergie d’environ 15 à 25 % par rapport à une installation fixe, selon les conditions locales et la configuration du projet. Une étude comparative plus récente mentionne des gains de l’ordre de 20 à 35 % pour les trackers mono-axe, et davantage pour les trackers bi-axe, avec de fortes variations selon la localisation et le climat.
En agrivoltaïsme, ce gain de rendement ne doit toutefois pas être analysé seul. L’intérêt du tracker repose aussi sur sa capacité à équilibrer deux objectifs : produire de l’énergie solaire et préserver la performance agricole. Un panneau qui suit parfaitement le soleil n’est pas toujours la meilleure option pour la culture si celle-ci a besoin d’ombre, de fraîcheur ou d’une réduction du stress hydrique à certains moments.
Comment mettre en place un pilotage agronomique ?
Les structuristes fournissent une solution qui permet de piloter la position des panneaux afin de suivre la course du soleil et de mettre en position de sécurité les panneaux si nécessaire.
L’enjeu dans le cadre de l’agrivoltaisme est donc d’envoyer des ordres complémentaires aux ordres de tracking solaire. Nos équipes ont développé une méthodologie pour envoyer ces instructions complémentaires permettant d’adapter l’inclinaison des panneaux aux besoins agricoles.
On vous explique
Un automate est installé dans l’un des coffrets de la centrale et ce dernier servira de passerelle entre cette dernière et le Cloud Ombrea. Le choix de cette solution hardware permet un accès quasi instantané aux données brutes des Trackers et une flexibilité dans la formalisation de celles-ci. Au sein de l’automate un ensemble de programmes sont intégrés pour assurer les fonctions suivantes :
- La réception sécurisée et périodique des consignes de pilotage depuis le Cloud Ombrea au travers d’un protocole IOT
- La transmission de ces ordres à l’automate du trackiste via un bus industriel
- Le monitoring de l’état des pilotages transmis et de l’état général des Trackers (positions, données électriques, alarmes, etc) puis la transmission de ces données aux serveurs Ombrea
Les étapes du pilotage agronomique des trackers :
Le rôle des capteurs dans le pilotage des trackers
Le pilotage agronomique d’un tracker solaire repose sur la collecte et l’analyse de données. Les capteurs installés sur la parcelle permettent de suivre différents paramètres : température de l’air, humidité, rayonnement solaire, vitesse du vent, état hydrique du sol ou conditions microclimatiques sous les panneaux.
Ces informations sont ensuite croisées avec les besoins de la culture. Une vigne, une culture maraîchère, une prairie ou un verger n’ont pas les mêmes attentes en matière d’ensoleillement, d’ombrage ou de protection thermique. Le système doit donc adapter l’inclinaison des panneaux en fonction du contexte réel de la parcelle.
L’objectif est de faire du tracker un outil d’aide à la décision agronomique. Il ne s’agit pas uniquement de suivre le soleil pour maximiser la production d’électricité, mais de piloter les panneaux photovoltaïques selon un équilibre entre énergie, rendement agricole, protection des cultures et contraintes d’exploitation.
Retours d’expérience : que peut-on attendre d’un projet avec trackers ?
Les retours d’expérience sur les installations photovoltaïques en terrain agricole montrent que la réussite d’un projet dépend fortement de son adaptation au contexte local : type de culture, climat, conduite agricole, contraintes de mécanisation, modèle économique et implication de l’exploitant. L’ADEME a notamment publié un recueil de retours d’expérience sur les systèmes photovoltaïques en terrains agricoles afin de mieux caractériser les projets et d’identifier les conditions de réussite de l’agrivoltaïsme.
Dans le cas des trackers solaires, les bénéfices attendus peuvent être multiples : amélioration de la production photovoltaïque, réduction du stress thermique pour certaines cultures, meilleure gestion de l’ombrage, protection ponctuelle face à certains aléas et facilitation des interventions agricoles.
Cependant, ces bénéfices ne sont pas automatiques. Ils dépendent de la qualité du design initial, de la pertinence des consignes de pilotage, de la fiabilité du système, de la maintenance et du dialogue avec l’agriculteur. Un tracker mal paramétré peut maximiser l’énergie solaire produite sans répondre correctement aux besoins agricoles. À l’inverse, un pilotage agronomique bien conçu peut contribuer à créer une synergie entre production agricole et production d’électricité.
Conclusion
Les trackers solaires ouvrent donc des perspectives intéressantes pour l’agrivoltaïsme. Grâce à leur axe de rotation, ils permettent aux panneaux photovoltaïques de s’adapter à la course du soleil, aux besoins des cultures et aux contraintes de la parcelle. Leur intérêt réside autant dans le gain potentiel de production d’électricité que dans leur capacité à piloter l’ombrage, le microclimat et la coactivité agricole.
Leur mise en place nécessite toutefois une analyse précise : coût, entretien, capteurs, algorithmes de pilotage, contraintes agricoles et objectifs de rendement doivent être étudiés dès la conception. C’est cette approche globale qui permet de faire du tracker solaire un véritable outil au service de l’agriculture et de la transition énergétique.
Les questions à se poser avant d’installer des trackers solaires en agrivoltaïsme
Avant de choisir une installation avec trackers, plusieurs questions doivent être posées :
- Quel est l’objectif prioritaire du projet : production d’électricité, protection des cultures, amélioration du microclimat ou combinaison de ces services ?
- La culture concernée a-t-elle des besoins variables en lumière au cours de la journée ou selon son cycle de développement ?
- Les machines agricoles peuvent-elles circuler facilement sous ou entre les panneaux ?
- Le gain de production solaire compense-t-il le surcoût d’installation et de maintenance ?
- Quels capteurs sont nécessaires pour piloter correctement le système ?
- Qui assure le suivi, la supervision et la maintenance des trackers ?
- Le pilotage est-il pensé avec l’agriculteur dès la phase de conception ?
Ces questions permettent d’évaluer si le tracker solaire est réellement adapté au projet. En agrivoltaïsme, la meilleure solution n’est pas toujours la plus productive en électricité, mais celle qui offre le meilleur équilibre entre performance agricole, production solaire et durabilité de l’installation.
