Support solaire agricole

Les systèmes de support photovoltaïques (PV) agricoles présentent des avantages multidimensionnels en matière de valeur ajoutée dans les scénarios de plantation et de sélection, notamment dans les cinq aspects suivants :

▶ Production d'énergie photovoltaïque, augmentation des revenus et de l'efficacité

• Revenus d'électricité : Le système produit de l'électricité en continu grâce à des panneaux photovoltaïques, qui peuvent être injectés dans le réseau ou utilisés pour l'autoconsommation. À titre d'exemple, le projet photovoltaïque-élevage complémentaire de 400 MW du comté de Shangyi, dans la province du Hebei, utilise des modules photovoltaïques bifaciaux en silicium monocristallin de 650 watts par panneau, ce qui augmente la production annuelle d'électricité de 15 % par rapport aux modules traditionnels. Le projet photovoltaïque-élevage complémentaire de CITIC Pacific Energy à Tonglu devrait produire en moyenne 110 millions de kWh par an, permettant d'économiser 13 500 tonnes de charbon standard et de réduire les émissions de dioxyde de carbone de 35 400 tonnes.

• Réduction des coûts d'électricité : Les panneaux photovoltaïques peuvent produire de l'électricité autoconsommée pour les exploitations agricoles ou les cultures, réduisant ainsi les coûts d'exploitation. Certaines exploitations ont indiqué que le modèle « complémentaire photovoltaïque-élevage » leur permettait d'économiser environ 30 % sur leurs factures d'électricité.

▶ Amélioration de l'environnement de reproduction (scénarios de reproduction)

• Protection solaire et rafraîchissement estival : Les panneaux photovoltaïques procurent un ombrage naturel aux animaux d’élevage en été, réduisant ainsi efficacement la température de l’environnement d’élevage. Dans les projets intégrés d’élevage et d’énergie solaire, les panneaux solaires peuvent abaisser la température des bergeries de 3 à 5 degrés Celsius en été, créant ainsi des conditions optimales pour la croissance du bétail.

• Isolation hivernale et protection contre le vent : les panneaux solaires assurent également une isolation en hiver, réduisant les pertes de chaleur et améliorant les conditions de vie hivernales du bétail.

• Réduction du stress thermique : Les panneaux solaires procurent de l'ombre au bétail, réduisant ainsi le stress thermique et favorisant un environnement d'élevage plus sain.

▶ Assemblage personnalisable et rapide

• Ce produit adopte une conception modulaire, avec un pré-assemblage poussé réalisé avant expédition. Son installation sur site ne nécessite ni découpe ni perçage, mais uniquement des assemblages boulonnés, ce qui raccourcit considérablement le cycle de construction. Il s'adapte également avec flexibilité aux besoins spécifiques des clients en termes de portées, de nombre de places de stationnement et de formes structurelles, répondant ainsi aux exigences du principe « un plan, une conception ».

▶ Optimisation de l'environnement de plantation (scénarios de plantation)

• Régulation de la lumière solaire : En contrôlant l’espacement entre les panneaux solaires (jusqu’à plus de 4 mètres, pour une transmission lumineuse de 30 % à 70 %), il est possible de créer des conditions d’éclairage adaptées aux cultures ayant des besoins lumineux différents. Dans les projets hybrides thé-solaire, les panneaux solaires réduisent l’ensoleillement direct en été et, combinés à la préférence des théiers pour la lumière diffuse, améliorent la qualité du thé tout en produisant de l’électricité.

• Protection des cultures : Les panneaux solaires peuvent protéger les cultures de la grêle, du gel, de la sécheresse et de la surchauffe, stabilisant ainsi les rendements.

• Économies d'eau significatives : L'effet d'ombrage des panneaux solaires réduit l'évaporation de l'humidité du sol, permettant d'économiser environ 20 % d'eau d'irrigation.

▶ Utilisation efficace des terres

• Double usage des terres : La mise en œuvre d’un modèle d’utilisation des terres tridimensionnel, combinant production d’énergie sur les toits et agriculture/élevage en sous-sol, améliore significativement l’efficacité globale de la production par unité de surface. À titre d’exemple, le système d’élevage complémentaire « élevage-énergie solaire » de la ville d’Heli permet une utilisation efficace de l’espace en trois dimensions.

• Amélioration du taux d'utilisation des terres : Dans le cadre du projet complémentaire thé-solaire, une disposition des composants en rangées simples, avec un grand espacement et un support élevé, est adoptée afin de maximiser l'utilisation de l'espace des plantations de thé et d'assurer un développement écologiquement durable. Le système de support flexible permet également d'accroître l'utilisation des terres de plus de 30 %.

▶Promotion de l'agriculture circulaire

• Dans le scénario de complémentarité élevage-énergie solaire, le fumier provenant du bétail élevé sous les panneaux photovoltaïques, après fermentation, peut être utilisé comme engrais organique pour les terres agricoles environnantes, réduisant ainsi l'utilisation d'engrais chimiques et formant une chaîne industrielle agricole circulaire de « production d'énergie photovoltaïque – élevage spécialisé – plantation écologique ».

Paramètres

Installation	Sol
Fondation	Pieux vissés / Béton
Charge du vent	jusqu'à 60 m/s
Charge de neige	1,4 kN/m²
Hauteur de dégagement	2,5 à 5,5 mètres
Type de cadre	Type à inclinaison fixe / Type à inclinaison réglable / Cadre flexible / Cadre de suivi
normes	GB50009-2012, EN1990:2002, ASCE7-05, AS/NZS1170, JIS C8955:2017, GB50429-2007
Matériel	Aluminium anodisé AL6005-T5, acier inoxydable SUS304
Garantie	Garantie de 10 ans

 

Scénarios applicables

▶ Scénarios photovoltaïques et de plantation

Les systèmes de support photovoltaïques (PV) agricoles ont été appliqués avec succès dans divers scénarios de plantation :

 

• Système complémentaire Tea-PV : Dans le comté de Menghai, à Xishuangbanna (province du Yunnan), un modèle de production d'électricité par panneaux photovoltaïques et de culture du thé en sous-sol a été mis en œuvre. Tirant parti des caractéristiques des théiers – leur besoin d'ombre, d'humidité et de lumière diffuse –, une approche novatrice, fondée sur un grand espacement, des supports élevés et une disposition modulaire en rangées simples, améliore la qualité du thé tout en produisant de l'électricité, permettant ainsi une double utilisation des terres.

 

• Système complémentaire à base de plantes médicinales et de PV : Dans le comté de Ningming, province du Guangxi, un modèle de culture intercalaire tridimensionnelle combinant « projet photovoltaïque + entreprise + médecine traditionnelle chinoise » a été mis en œuvre. Des pêches à cinq doigts sont cultivées sous plus de 1 300 mu de panneaux photovoltaïques, avec un rendement pouvant atteindre 1 000 kg par mu et un bénéfice supérieur à 10 000 yuans. Ce modèle permet la production d'électricité grâce aux panneaux et la culture de plantes médicinales en sous-sol. Le comté de Xifeng, province du Guizhou, explore également un nouveau modèle de « production d'électricité grâce aux panneaux et culture de plantes médicinales en sous-sol », prévoyant de cultiver des asperges et d'autres plantes médicinales traditionnelles chinoises sous plus de 2 000 mu de panneaux photovoltaïques.

 

• Projet complémentaire photovoltaïque orange/fruits : Dans le comté de Xinping, à Yuxi (province du Yunnan), un projet de production d'énergie photovoltaïque intégrant agriculture, sylviculture et vergers a été mis en place pour former un projet de démonstration de « complémentarité photovoltaïque pour les oranges ». Les supports photovoltaïques flexibles de Jusheng Technology sont installés au-dessus des vergers, offrant un ensoleillement optimal et un espace suffisant pour la croissance des cultures.

 

• Plantation conventionnelle : Sur les montagnes ou les pentes arides, on adopte un modèle à supports élevés et à large espacement. Les supports photovoltaïques sont surélevés à 2,5 mètres du sol, avec un angle d'inclinaison fixe de 27 degrés, permettant une utilisation « segmentée » de la lumière solaire. Des plantes médicinales et des cultures agricoles à haut rendement sont cultivées sous les panneaux.

 

▶ Scénarios photovoltaïques et d'élevage (Projet complémentaire photovoltaïque pour l'élevage)

 

• Élevage (bovins et ovins) : Dans le comté de Shangyi, province du Hebei, un projet photovoltaïque complémentaire de 400 MW destiné à l'élevage utilise des modules photovoltaïques bifaciaux en silicium monocristallin. Ces modules sont installés sur des supports tubulaires en béton, ce qui leur confère une grande capacité de charge et une résistance aux frottements et aux chocs du bétail. Dans le cadre du projet intégré photovoltaïque pour l'élevage de la ville de Xinhua, les panneaux photovoltaïques permettent de réduire la température de la bergerie de 3 à 5 degrés Celsius en été, créant ainsi des conditions optimales pour la croissance des moutons.

 

• Élevage de volailles : Dans la zone d'élevage « complémentaire élevage-solaire » de la ville d'Heli, dans le comté de Gaotai, des poulets et des oies élevés en plein air sont protégés par des panneaux photovoltaïques. Ces panneaux leur procurent un ombrage naturel et un microclimat adapté. À la centrale photovoltaïque de Huamachi, exploitée par la société Fugu Energy Dingbian New Energy, les panneaux photovoltaïques produisent non seulement de l'électricité, mais offrent également un abri naturel au bétail, lui procurant de l'ombre en été et une protection contre le vent en hiver, ce qui favorise une croissance saine des poulets et des moutons.

 

• Poisson-Solaire Complémentaire : Dans le delta de la rivière des Perles et la région des lacs de Chine centrale, les systèmes de support photovoltaïques flexibles utilisent une conception à grande portée afin de réduire le nombre de fondations sur pieux, minimisant ainsi les perturbations des activités piscicoles en étang. L'espacement des rangées, calculé scientifiquement, garantit un ensoleillement sous-marin suffisant, permettant une intégration parfaite entre la production d'énergie photovoltaïque et l'aquaculture de pointe.

 

 

Remarques importantes :

▶ Considérations relatives à la phase de conception

• Enquête sur les besoins en lumière des cultures et du bétail : Une étude approfondie des besoins en lumière des cultures est nécessaire. Certains projets agro-photovoltaïques complémentaires ont connu une baisse des rendements ou un phénomène de « surexposition à la lumière » en raison de limitations technologiques telles que l'utilisation de supports fixes. L'espacement et l'inclinaison des composants doivent être adaptés à la saturation lumineuse des cultures afin d'éviter un ombrage excessif.

 

• Compatibilité avec la mécanisation agricole : Si l'utilisation de grosses machines agricoles est prévue dans la zone de plantation, le point le plus bas du châssis de support doit être conçu pour se situer à au moins 4 à 5 mètres du sol, et des supports anti-vibrations doivent être installés pour éviter les collisions avec les machines.

 

• Aménagement d'espaces pour les activités d'élevage : Dans les exploitations d'élevage, il convient de prévoir un espace suffisant pour les déplacements des animaux et les inspections du personnel. L'espacement entre les poteaux de soutien doit permettre le passage des animaux.

 

• Étude géologique préalable : Le type de fondation approprié doit être choisi en fonction du type de sol : les fondations sur sols meubles nécessitent une évaluation minutieuse, tandis que les pieux hélicoïdaux peuvent être utilisés pour améliorer l’efficacité de la construction dans les couches de pergélisol/roche.

 

• Les conditions climatiques doivent être pleinement prises en compte : Dans les zones exposées aux typhons, la conception résistante au vent doit être améliorée (les structures à câbles doivent subir des essais en soufflerie) ; dans les régions de haute altitude et froides, le calcul de la charge de neige est nécessaire.

 

▶ Précautions lors de l'installation

• Qualité de la construction des fondations : La fondation de support doit être ferme, avec une résistance à l'arrachement adéquate, et l'écart d'installation doit être contrôlé à ±5 mm.

 

• Contrôle de la précision de l'installation : L'angle entre les plans horizontal et vertical doit être conforme à l'angle d'inclinaison prévu, avec une erreur d'installation ne dépassant pas ±2°.

 

• Spécifications des fixations : Des pièces conformes aux spécifications doivent être utilisées aux points de fixation des éléments de support, et le couple de serrage doit respecter les spécifications. Toute réduction du nombre de boulons, de rondelles plates et de rondelles élastiques est strictement interdite.

 

• Protection contre la corrosion : Les découpes de profilés en acier doivent être traitées contre la corrosion, les soudures doivent être meulées pour être lisses et les interfaces doivent être exemptes de bavures.

 

 

Résumé

Les systèmes de support photovoltaïques agricoles constituent une infrastructure essentielle pour les modèles complémentaires agro-photovoltaïques et pastoraux-photovoltaïques. Ils intègrent intelligemment la production d'énergie photovoltaïque à la production agricole, aboutissant à un modèle innovant d'utilisation des terres : « production d'énergie sur les panneaux, culture/élevage en dessous ».

 

D'un point de vue technique, le système offre des options de configuration flexibles en fonction de scénarios d'application spécifiques : dans les scénarios de plantation, des conceptions telles que des supports hauts (≥ 2,5 mètres), un grand espacement (6 à 20 mètres) et une transmission de la lumière contrôlable (30 % à 70 %) créent un éclairage et un espace de croissance adaptés aux cultures en dessous ; dans les scénarios d'élevage, les panneaux PV combinent la production d'énergie avec l'ombrage, le refroidissement, la protection contre le vent et l'isolation, réduisant efficacement la température de l'environnement d'élevage de 3 à 5 °C en été et permettant d'économiser environ 30 % sur les coûts d'électricité pour les exploitations d'élevage.

 

D'un point de vue économique, le système présente un double avantage : l'augmentation des revenus grâce à la production d'électricité et à l'accroissement de la production agricole. Prenons l'exemple d'une centrale photovoltaïque agricole de 400 MW : sa production annuelle peut atteindre des centaines de millions de kilowattheures, tout en produisant des dizaines de millions de kilowattheures d'électricité verte. De plus, elle peut être utilisée en culture intercalaire avec des plantes médicinales, du thé, des fruits et d'autres cultures de rente, ce qui accroît les revenus des agriculteurs environnants et contribue à la création d'une chaîne d'économie circulaire durable.

 

Du point de vue des politiques publiques, ce système répond activement à la stratégie nationale « duale carbone » et aux politiques de revitalisation rurale, en s’adaptant au contexte politique de « l’utilisation intégrée des terres » et de « la réduction des émissions de carbone agricoles ». À mesure que l’industrie photovoltaïque dans son ensemble évolue vers des scénarios diversifiés et des orientations respectueuses de l’environnement, le champ d’application des systèmes de soutien photovoltaïques agricoles continuera de s’étendre.

 

Référence du projet Solar First

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Points de connaissances connexes