Riz et panneaux solaires dans le même champ : une étude japonaise révèle de combien il faut incliner les modules pour améliorer la récolte (et la production d'énergie)
Une étude japonaise combine prévisions agricoles et électriques pour choisir l'inclinaison des panneaux et limiter les pertes dans les rizières agrivoltaïques
Une équipe de l'Université de Tokyo et de l'Institut international de recherche sur le riz a développé un système permettant d'estimer conjointement le riz et l'électricité produits par une riziculture agrivoltaïque. Dans les simulations, incliner davantage les panneaux vers la verticale augmente la lumière disponible pour les plantes et la probabilité d'atteindre les objectifs de récolte, abandonnant une partie de la production d'électricité.
La recherche, présentée par l'Université de Tokyo et publiée sur Recherche sur les grandes culturesrépond à un problème concret : utiliser le même territoire pour cultiver et produire de l'énergie nécessite de répartir la lumière entre deux activités qui en ont toutes deux besoin.
Le riz sous les panneaux peut perdre en rendement et en qualité
Une étude précédente du même groupe, menée pendant six ans dans une rizière japonaise, mesurait une réduction moyenne du rendement de 23 %. La production était de 6,5 tonnes par hectare sous panneaux, contre 8,5 pour la culture sans modules.
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L'ombrage avait limité la biomasse et le nombre de panicules, les inflorescences sur lesquelles se forment les grains. Des problèmes de qualité étaient également apparus : davantage de grains présentant des zones opaques et blanchâtres, un défaut appelé farinage et un rendement plus faible en riz complet après transformation.
Ce sont des résultats faisant référence à ce système et aux conditions étudiées. Ils montrent cependant pourquoi, lors de la conception de systèmes agrivoltaïques dans les rizières, ne compter que les kilowattheures laisse de côté une part essentielle du budget.
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Trois modèles et trente ans de données météorologiques
La nouvelle méthode connecte trois instruments : l'un reconstruit la lumière atteignant les plantes, ORYZA simule la croissance et le rendement du riz, PVsyst estime la production photovoltaïque. De cette manière, il est possible d'évaluer comment un changement dans les panneaux affecte les deux productions.
Le site expérimental est situé à Chikusei, préfecture d'Ibaraki, où les panneaux occupent 27 % de la surface projetée au sol. Après comparaison avec les mesures collectées sur le terrain, les chercheurs ont utilisé des données météorologiques de 1994 à 2023 pour explorer le comportement du système au cours des différentes années.
Un premier rapport scientifique des travaux, présenté à la Société japonaise des sciences des cultures, fait état de rendements simulés compris entre 66 % et 94 % des rendements conventionnels. L'objectif envisagé est de conserver au moins 80 % de la récolte réalisable sans panneaux, conformément aux exigences japonaises. La variabilité du temps ne permet donc pas de regarder uniquement la moyenne.
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Dans quelle mesure le résultat change-t-il en inclinant les panneaux
Dans la configuration de départ, le rendement moyen simulé était de 82 % du rendement conventionnel, mais la probabilité de tomber en dessous de l'objectif était de 26 %. En augmentant l'inclinaison de 7 degrés vers la verticale par rapport à la configuration initiale, la probabilité d'atteindre le seuil est passée à 80%, avec une baisse estimée du chiffre d'affaires annuel global de 0,1%.
Avec 30 degrés supplémentaires, la probabilité atteint 90 %, tandis que le rendement du riz s'améliore de 4,2 % et que la production d'électricité diminue de 3,2 %. Les revenus globaux ont chuté de 2,7%. À 53 degrés plus haut, la probabilité atteint 95 %. Dans ce cas, le rendement du riz a augmenté de 10,3%, accompagné d'une réduction de la production électrique de 9,4% et des revenus de 8%.
Plus de lumière pour les plantes signifie donc plus de chances de préserver la récolte. Mais l’inclinaison progressive des panneaux implique des sacrifices croissants sur le plan énergétique et économique. Les pourcentages décrivent des scénarios simulés pour le système étudié. Les revenus, qui incluent les revenus issus de la vente du riz et de l’électricité, dépendent également des hypothèses économiques adoptées.
Selon les chercheurs, la méthode pourrait également être utilisée pour évaluer la taille et la densité des panneaux, le climat et les caractéristiques des variétés cultivées. Un système qui permettrait de concevoir des systèmes en tenant compte des besoins agricoles, avant même d'installer les modules. Pour l’appliquer aux rizières italiennes, des données locales et des contrôles sur le terrain seraient nécessaires. Pendant ce temps, un outil arrive du Japon pour résoudre l’un des problèmes les plus délicats de l’agrivoltaïque : produire de l’électricité sans sacrifier inutilement les cultures qui poussent sous les panneaux.
