Les panneaux solaires et les rizières cohabitent harmonieusement dans le cadre d’un projet pilote d’agrivoltaïque au Japon

La recherche démontre qu’un système agrivoltaïque à deux axes de suivi du soleil peut simultanément produire de l’énergie solaire compétitive et maintenir des rendements de riz de haute qualité.

Alors que les pays s’efforcent de développer leurs infrastructures d’énergie renouvelable, trouver un équilibre entre la production d’électricité propre et l’utilisation des terres pour l’alimentation reste un défi urgent, en particulier au Japon, où le relief montagneux limite l’espace disponible. Une étude récente menée par des chercheurs de l’université de Tokyo explore une solution prometteuse : intégrer des panneaux solaires à la riziculture traditionnelle dans le cadre d’une pratique connue sous le nom d’agrivoltaïque.

Comme le rapporte le Journal of Photonics for Energy, l’équipe de recherche a installé un système photovoltaïque (PV) à double axe suivant la course du soleil au-dessus d’une rizière à Miyada-mura, dans la préfecture de Nagano. Positionnés à trois mètres au-dessus du sol, les panneaux solaires ont produit de l’électricité tout en permettant la poursuite de la culture du riz en dessous. Le système a été conçu pour ajuster l’angle des panneaux quotidiennement et saisonnièrement, en donnant la priorité à la croissance du riz pendant la saison des semailles et en maximisant la production d’énergie pendant la saison morte.

Au cours de deux saisons de croissance, le système agrivoltaïque a permis d’obtenir des rendements de riz de 75 % et 85 % par rapport aux rizières traditionnelles voisines. Bien que légèrement inférieur la première année, le rendement s’est considérablement amélioré la deuxième année après avoir ajusté la quantité de lumière solaire atteignant les cultures. Il est important de noter que le riz répondait également aux normes de qualité les plus élevées du Japon en matière de céréales.

Dans le même temps, les panneaux photovoltaïques ont produit près de 44 000 kilowattheures d’électricité par an, soit un rendement (961,4 kWh/kW) comparable à celui de systèmes similaires en Europe. Sur une durée de vie prévue de 20 ans, et sans subventions gouvernementales, le coût estimé de la production d’électricité était d’environ 27 yens par kilowattheure, ce qui correspondait à peu près au tarif de l’électricité domestique au Japon à l’époque.

L’étude souligne les compromis nécessaires pour trouver un équilibre entre la productivité des cultures et la production d’énergie solaire. Les chercheurs ont montré qu’une gestion minutieuse de l’ombrage, notamment en ajustant l’angle des panneaux tout au long de la journée et de la saison, peut aider à atteindre ces deux objectifs. Ils mettent également en avant des pistes pour l’avenir, telles que l’utilisation de l’IA pour optimiser le partage de la lumière solaire en temps réel et l’expérimentation de panneaux solaires à haut rendement ou semi-transparents afin de réduire davantage l’ombrage des cultures.

Le Japon ayant pour objectif d’augmenter considérablement sa capacité solaire d’ici 2030, les chercheurs espèrent que leurs résultats encourageront une adoption plus large de l’agrivoltaïque, en particulier dans les zones rurales où la préservation de la production alimentaire est essentielle. Selon eux, en combinant énergie et agriculture, il serait possible de favoriser à la fois la durabilité et la résilience économique sur une même parcelle de terre.

Voir l’article original Gold Open Access par Y. Okada et al., “Case study of rice farming in Japan under agriphotovoltaic system,” J. Photon. Energy 15(3), 032704 (2025), doi: 10.1117/1.JPE.15.032704.