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Sujet 17: L’Agrivoltaïsme

L’agrivoltaïsme est un système destiné à protéger l’agriculture des aléas météorolo-

giques et, à titre secondaire, à produire de l’électricité d’origine photovoltaïque. Il est

constitué de panneaux, recyclables à 90%, situés à environ 4,50 m de hauteur afin de

pouvoir laisser passer tous les engins agricoles. Les panneaux sont mobiles, pilotés à

distance grâce à un algorithme complexe, au gré des besoins : à plat pour protéger

la production d’une pluie battante, d’un soleil brûlant, du gel ou de la grêle, ou à la

verticale pour laisser passer un maximum de lumière et de pluie.

Document 1 : Le projet à Tresserre

Le projet à Tresserre (Pyrénées-Orientales) couvre une surface agricole de 4,5 hectares (♣) . Avec ses 7 800 panneaux,

le taux de couverture photovoltaïque s’élève à 40%. Le coût du projet s’élevant à 20 millions d’euros, une rentabilité

de cette centrale est espérée d’ici à dix ans grâce à la vente de l’électricité. Les 2,2 mégawatts (♦) produits pour

un éclairement énergétique de 800W·m−2, à une température ambiante de 20 ◦C et à une vitesse du vent de 1 m/s,

produiraient l’énergie suffisante pour la consommation de plus de 650 foyers.

♣ 1 hectare (ha) =10 000 m2

♦ 1 mégawatt (MW) =1 000 000 W

Source : https ://sunagri.fr/

Document 2 : courbes représentatives types de l’intensité I en fonction de la tension U aux bornes d’un panneau

photovoltaïque, selon l’éclairement reçu pour l’une (à température donnée), selon la température de fonctionnement

pour l’autre (à éclairement donné).

Source : http ://www.photowatt.com

Document 3 : production du silicium.

La très grande majorité des panneaux solaires sont constitués de silicium cristallin, élément que l’on extrait du sable

ou du quartz. En 1990, la production mondiale de silicium de qualité « métallique » atteignait 800 000 tonnes.

Seulement 4% a obtenu la qualité électronique. Après les dernières étapes de purification et d’importants déchets de

fabrication, seulement 0,4% a fini dans des cellules photovoltaïques et 0,1% dans des composants électroniques. Il aura

fallu utiliser plus de 100 000 tonnes de chlore et 200 000 tonnes d’acides et solvant divers dont le traitement n’était

pas assuré à l’époque. La pollution constatée atteste que ces effluents toxiques ont été rejetés dans l’environnement,

polluant les nappes phréatiques.

D’après : https ://ecoinfo.cnrs.fr/2010/10/20/5-impacts/

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Sujet 17: L’Agrivoltaïsme

Enseignement Scientifique / Tle

1. Décrire la chaîne de transformation énergétique représentant la conversion d’énergie qui a lieu dans une cellule photo-

voltaïque.

La cellule photovoltaïque convertit une partie de l’énergie qu’elle reçoit en énergie électrique, le reste est dissipée sous

forme thermique dans l’environnement

2. Définir le rendement d’une cellule photovoltaïque.

Le rendement d’une cellule photovoltaïque correspond au rapport entre l’énergie électrique qu’elle produit sur l’énergie

électrique qu’elle reçoit !

3. Calculer la surface totale des panneaux photovoltaïques du projet Tresserre évoqué dans le document 1.

Le projet de Tresserre couvre une surface de 4,5 hectares donc 40% sont couverts de panneaux photovoltaiques. La

surface de panneaux est donc de :

S =

40

100

× 4, 5=1, 8 ha = 18 000 m2

4. Montrer que la puissance moyenne délivrée, en watt, pour un mètre carré de panneau photovoltaïque est de 122 W

dans les conditions du projet de Tresserre.

La puissance moyenne délivrée par mètre carré de panneaux solaire correspond au rapport entre la puissance totale

produite et la surface de panneaux :

pel =

Pel

S

=

2,2 · 106

1,8 · 104

= 122 W · m−2

5. Calculer le rendement de l’installation.

Le rendement de l’installation correspond au rapport de la puissance électrique produite par mètre carré par l’éclaire-

ment

η =

Pel

Plum

=

pel

E

=

122

800

= 15%

6. Sachant que la puissance est le produit de la tension U et de l’intensité I, indiquer deux paramètres (autres que U ou

I) influençant la puissance délivrée et préciser leur influence sur la puissance produite.

Le document 2, indique que la caractéristique intensité-tension d’un panneau photovoltaïque est influencée par l’éclaire-

ment et la température. Ces paramètres influencent donc la puissance que la panneau électrique que délivre le panneau.

Plus précisément, la puissance délivrée augmente à mesure que l’éclairement augmente, et diminue avec l’augmentation

de la température.

7. Présenter de façon argumentée les avantages et les inconvénients de l’agrivoltaïsme dans la cadre de la transition

énergétique.

L’agrivoltaïsme permet une double valorisation des panneaux solaires à la fois comme source d’énergie et de couvert

protecteur dans l’agriculture. Cette pratique peut donc contribuer à réduire le coût de production de l’électricité solaire.

D’un point de vue environnemental, les panneaux solaires, bien que n’ayant aucun impact environnemental lors de

leur phase d’utilisation , nécessitent d’importantes quantités de matières premières dont la production est source de

pollutions diverses. Comme indiqué dans le doc-3, la production du silicium de qualité électronique requiert l’utilisation

de divers produits chimiques qui doivent être correctement traités, ce qui n’est pas toujours le cas.

Il est toutefois intéressant de remarquer que l’agrivoltaïsme se base sur des panneaux solaires renouvelables, cela peut

donc contribuer à réduire significativement l’impact environnemental de la technologie, qui reste malgré tout positif

par rapport aux énergies fossiles.

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