Champs photovoltaïques : définition, avantages, rentabilité

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Un champ photovoltaïque est une installation photovoltaïque située sur une grande superficie de terrain (généralement plusieurs hectares). Ces projets d'envergure ont pour objectif de produire une grande quantité d'électricité verte, afin qu'elle soit revendue et réinjectée dans le réseau électrique. Un champ photovoltaïque coûte entre 800 000€ et 1 200 000 € par MWc. Ce sont habituellement des investisseurs et des entreprises spécialisées qui réalisent ce type d'investissement. Les agriculteurs peuvent louer leur terrain agricole pour héberger un champ photovoltaïque, et ainsi toucher un revenu supplémentaire. Selon l'ADEME, les champs photovoltaïques ont un taux de rentabilité moyen de 3,66 % sur une période de 20 ans et de 4,72 % sur 30 ans.

Qu’est-ce qu’un champ photovoltaïque ?

Également appelé « ferme solaire », un champ photovoltaïque est une installation à grande échelle constituée de panneaux solaires disposés sur une vaste superficie (souvent plusieurs hectares). Ces installations sont souvent situées sur des terrains non utilisés, dans des régions bénéficiant d'un fort ensoleillement afin d'optimiser la production d'énergie.

Les fermes solaires jouent un rôle essentiel dans la transition énergétique mondiale. En effet, ils fournissent une source d'électricité d'origine renouvelable abondante, contribuant ainsi à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et à la dépendance vis-à-vis des combustibles fossiles.

Ils représentent un investissement important en termes d'infrastructure et de technologie, mais offrent des bénéfices environnementaux et économiques significatifs à long terme. Généralement, ce sont des entreprises spécialisées et les porteurs de projets photovoltaïques qui réalisent ce genre d'investissements. Les agriculteurs peuvent quant à eux héberger un champ photovoltaïque via la location de leur terrain non occupée. Cette solution leur permet d'obtenir un revenu supplémentaire prévisible et à long terme, sans effectuer d'investissement initial.

Quel est le prix d'un champ photovoltaïque ?

Le prix d'un champ photovoltaïque est généralement compris entre 800 000 et 1 200 000 € par MWc (mégawatt-crête). Cela dépend de multiples facteurs, comme l'ensoleillement, le type de panneaux solaires utilisés, ou encore les coûts de main d'œuvre.

Quel est le rendement d'un champ photovoltaïque ?

Selon l'Ademe (Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Énergie), le rendement d'un panneau solaire se situe entre 8 et 22 %.

Le rendement d'un panneau solaire désigne la proportion d'énergie transformée en électricité par rapport à l'énergie solaire reçue par l'installation. Il est exprimé en pourcentage et constitue un indicateur crucial de l'efficacité d'une installation photovoltaïque. Plus le rendement d'un champ photovoltaïque est élevé, plus celui-ci est rentable.

Le rendement d'un champ photovoltaïque dépend de plusieurs facteurs :

• La technologie des panneaux solaires : les différentes technologies de panneaux solaires (comme le silicium cristallin, le film mince, etc.) ont des rendements variables. Par exemple, les panneaux monocristallins ont généralement un rendement plus élevé que les panneaux polycristallins ou amorphes ;
• La qualité des matériaux utilisés dans la fabrication des panneaux solaires influence directement leur performance et leur durabilité. Des matériaux de meilleure qualité peuvent généralement convertir plus efficacement la lumière solaire en électricité ;
• L'orientation et l'inclinaison des panneaux solaires par rapport au soleil sont essentielles pour maximiser l'exposition au rayonnement solaire tout au long de la journée et des saisons. L'utilisation d'un tracker solaire permet d'augmenter le rendement d'un panneau solaire de l'ordre de 10 à 20 % ;
• Le niveau d'ensoleillement : la quantité d'énergie solaire reçue par les panneaux dépend de l'ensoleillement, qui varie en fonction de la localisation géographique du projet.

Les investisseurs et les développeurs de projets visent un rendement maximal, car cela garantit une production maximale d'électricité pour une même surface de panneaux. Cela contribue directement à la rentabilité du projet en réduisant les coûts d'exploitation et en augmentant les revenus générés par la vente d'électricité solaire. Ainsi, améliorer le rendement des installations photovoltaïques est une priorité pour l'industrie afin de rendre l'énergie solaire plus compétitive et durable sur le marché énergétique mondial.

Quel est le taux de rentabilité d'un champ photovoltaïque ?

Selon le rapport de la CRE intitulé « Appel d’offres portant sur la réalisation et l’exploitation d’Installations de production d’électricité à partir de l’énergie solaire, Centrales au sol », les projets de champs photovoltaïques au sol ont un taux de rentabilité moyen de 3,66 % sur une période de 20 ans et de 4,72 % sur 30 ans. Globalement, 70 % des projets étudiés affichent une rentabilité comprise entre 2,14% et 5,56 % sur une période de 20 ans.

Pourquoi faire installer un champ photovoltaïque au sein de son exploitation agricole ?

Les agriculteurs peuvent bénéficier d'avantages non négligeables en faisant installer un champ photovoltaïque au sein de leur exploitation agricole :

• Ils peuvent valoriser leurs terrains non exploités ou en friche en les utilisant pour des installations solaires ;
• Héberger un champ photovoltaïque leur assure une source de revenu stable et prévisible sur le long terme, grâce aux contrats d'exploitation à longue durée associés à la production d'électricité solaire. ;
• Ils contribuent à l'agriculture durable en permettant la production d'une quantité importante d'électricité verte.

Louer son terrain agricole pour héberger un champ photovoltaïque

Un champ photovoltaïque nécessite un investissement initial élevé : entre 800 000 et 1 200 000€/MWc. Les agriculteurs ne réalisent généralement pas cet investissement eux-mêmes, d'autant plus que cette installation n'est pas éligible aux aides de l'État telles que la prime à l'autoconsommation.

Le financement le plus courant est de recourir à une entreprise spécialisée qui investit dans ce type de projet et propose à l'agriculteur une installation photovoltaïque clé-en-main.

Dans ce cadre, l'agriculteur loue son terrain à l'entreprise investisseuse. Il perçoit donc un loyer, ce qui lui assure un revenu stable et prévisible sur le long terme. En contrepartie, l'entreprise y installe à ses frais le champ photovoltaïque et exploite l'électricité produite afin de la revendre pour qu'elle soit injectée dans le réseau électrique. Elle accompagne également l'agriculteur dans toutes les démarches administratives nécessaires à l'élaboration du projet (étude de faisabilité, étude d'impact environnemental, obtention du permis de construire, etc).

Si l'agriculteur veut investir dans une installation photovoltaïque dédiée à l'autoconsommation, d'autres installations moins coûteuses sont possibles :

• Les panneaux photovoltaïques sur toiture, notamment sur les hangars agricoles ;
• Les serres photovoltaïques utiles pour apporter de l'ombre aux cultures, et qui peuvent être alimentées grâce à l'électricité produite ;
• Les installations d'agrivoltaïsme d'élevage ;
• Etc.

Champs photovoltaïques en France : que dit la loi ?

Panneaux photovoltaïques : Priorité à une implantation en zone urbaine

Pour savoir s'il est possible de faire installer un champ photovoltaïque sur un type de terrain souhaité, il faut tout d'abord se renseigner auprès du Plan Local d'Urbanisme (PLU). Sauf exceptions, selon l'article R·123-18 du Code de l'Urbanisme, certaines zones du PLU ne permettent pas d'y installer des champs photovoltaïques. Voici quelques exemples :

• La zone NC regroupe « les zones de richesses naturelles ». Il est en principe impossible d'y intégrer des champs photovoltaïques, car il faut préserver l'activité agricole et la richesse du sol ;
• La zone A regroupe les terrains agricoles, qui doivent être protégés en raison de leur potentiel agronomique.

Il n'est en principe pas autorisé de faire installer un champ photovoltaïque sur un terrain agricole.

D'une manière générale, pour ce type d'installation, l'État privilégie les zones artificialisées :

• Les parkings, sur lesquels les ombrières photovoltaïques sont encouragées, et progressivement obligatoires ;
• Les friches industrielles ;
• Les terrains vagues et infertiles ;
• Etc.

En effet, selon la circulaire du 18 décembre 2009 du Code de l'urbanisme :

L’installation d’une centrale solaire sur un terrain situé dans une zone agricole, dite zone NC des plans d’occupation des sols ou zone A des plans locaux d’urbanisme, ou sur un terrain à usage agricole dans une commune couverte par une carte communale, est généralement inadaptée, compte tenu de la nécessité de conserver la vocation agricole des terrains concernés.

Les champs photovoltaïques doivent être compatibles avec l'activité agricole

La réglementation portant sur l'installation de champs photovoltaïques vise donc à protéger l'activité agricole. Cependant, le Code de l'Urbanisme autorisent des exceptions pour certains types de terrains :

Toutefois, l’accueil d’installations solaires au sol peut être envisagé sur des terrains qui, bien que situés en zone classée agricole, n’ont pas fait l’objet d’un usage agricole dans une période récente.

Le décret du 9 avril 2024 relatif à l'agrivoltaïsme apporte de nouvelles réglementations. Ce décret vise à développer le potentiel des projets photovoltaïques sur les surfaces agricoles, tout en apportant un cadre législatif afin de protéger l'activité agricole.

Le décret relatif à l'agrivoltaïsme autorise l'installation de champs photovoltaïques sur les surfaces agricoles sous réserve de respecter les conditions suivantes :

1. Le projet photovoltaïque ne doit pas faire baisser le rendement agricole de plus de 10 %, en comparaison avec une parcelle témoin bénéficiant de conditions agronomiques similaires ;
2. Le taux de couverture de la surface agricole par les panneaux photovoltaïques doit être au maximum de 40 % afin de préserver le rendement agricole, sauf pour les projets ayant déjà largement fait leurs preuves ;
3. Le projet photovoltaïque doit contribuer à améliorer les conditions agronomiques de la surface agricole, par exemple, en apportant de l'ombre ou en protégeant les cultures de conditions météorologiques défavorables.

Le champ photovoltaïque au sol ne doit pas nuire à l'environnement

Les champs photovoltaïques au sol doivent, selon leur capacité (en kWc), faire l'objet d'une étude d'impact afin de s'assurer qu'ils ne nuisent pas à l'environnement. Depuis le décret n·2022-970 publié au Journal Officiel, l'obligation de faire une étude d'impact n'est plus systématique. Voici la réglementation en vigueur pour les champs photovoltaïques au sol :

• L'étude d'impact n'est plus obligatoire pour les installations d'une puissance inférieure ou égale à 300 kWc ;
• Pour les installations ayant une puissance comprise entre 300 kWc et 1 MWc, l'étude d'impact environnementale est à réaliser au cas par cas, selon la décision du préfet de région ;
• Les installations de plus de 1 MWc sont systématiquement obligées de faire l'objet d'une étude d'impact environnementale.

L'étude d'impact environnemental d'un projet vise à évaluer de manière exhaustive divers aspects essentiels pour assurer une prise de décision éclairée concernant son autorisation. Cette étude considère notamment :

• La population et la santé humaine ;
• La santé des écosystèmes ;
• Les effets potentiels (ou avérés) du projet sur la biodiversité ;
• L'impact sur les terres, les sols, l'eau, l'air et le climat ;
• Les biens matériels ;
• Le patrimoine culturel ;
• Le paysage.

Cette évaluation détaillée permet de peser les avantages et les inconvénients du projet avant de décider de son approbation. Pour être valable, l'étude d'impact environnementale doit inclure :

1. Un rapport d’évaluation des incidences sur l’environnement (soit l’étude d’impact du projet) ;
2. La consultation et l'approbation du projet par une autorité environnementale compétente.

Quelles sont les autorisations à obtenir pour pouvoir faire installer un champ photovoltaïque ?

Pour respecter la réglementation en vigueur, l'installation d'un champ photovoltaïque peut requérir diverses autorisations. Seules les installations de moins de 3 kWc sont exemptées de toutes autorisations. Les installations ayant une puissance comprise entre 3 et 250 kWc doivent faire l'objet d'une déclaration préalable de travaux. Les installations de plus de 250 kWc doivent quant à elles s'accompagner de l'obtention d'un permis de construire.

Les entreprises spécialisées qui investissent dans ce type de projets accompagnent généralement les agriculteurs dans toutes les démarches administratives relatives à ces autorisations.

Comment fonctionne un champ photovoltaïque ?

Un champ photovoltaïque fonctionne de façon semblable à toute autre installation photovoltaïque. Sa spécificité réside surtout dans sa taille, permettant une production d'électricité verte à grande échelle.

Les panneaux d'un champ photovoltaïque sont constitués de cellules photovoltaïques qui captent l'énergie de la lumière du soleil et la convertissent en courant continu. Le courant continu est ensuite converti en courant alternatif grâce à un onduleur. L'électricité produite est destinée à être revendue et réinjectée dans le réseau électrique.

Comment faire installer un champ photovoltaïque ?

Pour faire installer un champ photovoltaïque, il est recommandé de faire appel à une entreprise spécialisée. Cela permet de bénéficier d'un accompagnement complet pour réaliser les démarches administratives et d'une solution clés en main adaptée aux besoins de production et aux spécificités du terrain.

Voici les étapes à respecter pour faire installer un champ photovoltaïque :

1. Obtenir les autorisations nécessaires auprès du Plan Local d'Urbanisme (PLU). Celles-ci dépendent, comme expliqué précédemment, des spécificités de l'installation ;
2. Réaliser une étude d'impact environnemental afin d'examiner l'impact du projet sur l'écosystème, le paysage, etc. Cette étude doit être consultée et approuvée par une autorité environnementale compétente ;
3. Réaliser une étude photovoltaïque, pour s'assurer de la faisabilité technique du projet, et de l'adéquation du projet avec les objectifs de production d'électricité ;
4. Réaliser une enquête publique obligatoire d'au moins 1 mois. L'objectif est d'interroger les habitants autour du champ photovoltaïque et de répondre à leurs inquiétudes éventuelles ;
5. Faire installer les panneaux solaires par des techniciens certifiés RGE (Reconnu Garant de l'Environnement). Les panneaux solaires doivent être raccordés à Enedis et obtenir le certificat Consuel ;
6. Mettre en place un plan d'exploitation et de maintenance des panneaux solaires, à l'aide d'une entreprise spécialisée.

Quelle surface pour un champ photovoltaïque ?

Le terme « champs photovoltaïque » s'applique pour les installations recouvrant une superficie très large, atteignant souvent plusieurs hectares.

Voici un tableau récapitulant la surface de panneaux solaires nécessaires en fonction des objectifs de production d'électricité en kWc.