Fermes solaires verticales : comment les panneaux bifaciaux révolutionnent l’énergie solaire en 2025

Les fermes solaires verticales installent les panneaux à la verticale à 90° en rangées nord-sud, utilisant des panneaux bifaciaux pour capter la lumière du matin à l’est et celle de l’après-midi à l’ouest, générant ainsi deux pics de production quotidiens.
Le projet de rizière de la ville d’Ashikaga au Japon a été installé en mai 2024, a produit 5 % de riz en moins, et vend l’électricité solaire à la société Marubeni Corporation.
Les responsables de la Japan Photovoltaic Energy Association prévoient une croissance annuelle de 20 à 30 % des installations verticales dans les régions enneigées grâce au déneigement et à la lumière réfléchie par le sol.
Une centrale photovoltaïque verticale autrichienne avec 4 500 modules, installée en 2022, n’a enregistré que 7 panneaux avec des dommages mécaniques mineurs après les premières années et n’a nécessité aucun nettoyage manuel grâce à la pluie et à la neige.
Les modules solaires bifaciaux peuvent fournir environ 5 % à 30 % d’énergie en plus que les panneaux monofaciaux dans des conditions favorables comme un albédo du sol élevé.
Une ferme agrivoltaïque autrichienne a installé des panneaux bifaciaux verticaux espacés de 9,4 mètres entre les rangs de cultures, permettant de cultiver des citrouilles et du soja avec un calendrier de récolte similaire à celui des champs non ombragés.
La société allemande Next2Sun a construit une installation agri-PV verticale de 4,1 MW à Donaueschingen-Aasen achevée en 2020, suivie d’une centrale de 1,9 MW à Neudorf, en Autriche, mise en service en 2022.
À Burlington, Vermont, la construction a débuté en 2024 sur un site de 1,5 hectare avec 69 rangées espacées d’environ 9,1 mètres, produisant des carottes et des betteraves entre les rangées, constituant le premier système agrivoltaïque vertical commercial du pays.
Les coûts initiaux des projets bifaciaux verticaux sont plus élevés, avec des structures de montage autour de 200 000 € par MW contre 110 000 € par MW pour les systèmes traditionnels en Autriche, et des modules bifaciaux coûtant environ 0,10 à 0,20 $ de plus par watt.
Les fermes bifaciales verticales peuvent réduire la limitation de production à midi et offrir un profil de production à deux pics plus adapté au réseau, améliorant la flexibilité et réduisant potentiellement les besoins de stockage par rapport au solaire conventionnel.

Imaginez des fermes solaires qui se dressent comme des clôtures, captant les rayons du soleil des deux côtés et partageant la terre avec les cultures et le bétail. Vertical solar farms – essentiellement des panneaux solaires montés verticalement (90°) – émergent comme une tendance révolutionnaire dans les énergies renouvelables. Ces installations utilisent souvent des bifacial solar panels (cellules solaires à l’avant et à l’arrière) pour capter la lumière du soleil à l’est le matin et à l’ouest en fin d’après-midi sunzaun.com, solarwa.org. Le résultat est un nouveau type de parc solaire qui génère de l’électricité tout au long de la journée, fonctionne en harmonie avec l’agriculture et répond à certains défis des installations solaires traditionnelles. Ce rapport explique ce que sont les fermes solaires verticales, comment fonctionnent les panneaux bifaciaux, pourquoi leur combinaison est si puissante, et quels avantages et défis ils apportent. Nous explorerons également des déploiements réels en Allemagne, aux États-Unis et au Japon, partagerons des avis d’experts et des actualités jusqu’en août 2025, et discuterons de l’avenir possible de cette approche innovante.

Qu’est-ce qu’une ferme solaire verticale ?

Les fermes solaires verticales désignent des installations photovoltaïques (PV) où les panneaux sont montés à la verticale à un angle de 90°, au lieu de l’orientation inclinée habituelle. Souvent, les panneaux verticaux sont disposés en longues rangées orientées nord-sud, de sorte qu’une face du panneau pointe plein est et l’autre plein ouest sunzaun.com. En somme, le panneau solaire agit comme un mur ou une clôture. Cette configuration est très différente des fermes solaires conventionnelles où les panneaux sont généralement orientés vers le sud (dans l’hémisphère nord) et inclinés pour maximiser l’ensoleillement de midi.

Dans une ferme verticale, chaque côté du panneau capte la lumière du soleil à des moments différents : le côté orienté à l’est le matin et le côté orienté à l’ouest l’après-midi. Cela donne deux pics quotidiens de production d’électricité – un après le lever du soleil et un autre avant le coucher – au lieu d’un grand pic à midi solarwa.org. Comme les panneaux sont verticaux, ils projettent des ombres relativement étroites et ne couvrent pas le sol aussi largement que les installations à plat, ce qui est un avantage crucial pour utiliser le terrain en dessous ou autour d’eux.

Les installations solaires verticales peuvent être déployées de différentes manières. En milieu rural, elles apparaissent souvent sous forme de clôtures solaires le long des limites des champs ou entre les rangées de cultures. En milieu urbain ou industriel, les panneaux verticaux peuvent être intégrés dans des murs, des façades ou le long des périmètres des propriétés, transformant des espaces verticaux auparavant inutilisés en biens immobiliers producteurs d’énergie sunzaun.com. Ils ont même été proposés ou installés le long des autoroutes comme barrières antibruit solaires, combinant la réduction du bruit à la production d’électricité (un concept déjà testé en Allemagne) 8msolar.com. Cependant, l’une des applications les plus prometteuses concerne les terres agricoles – une pratique connue sous le nom d’agrivoltaïsme – où les panneaux solaires verticaux permettent la culture de récoltes et la production d’électricité simultanément sur la même parcelle de terrainasahi.com.

Les fermes verticales agrivoltaïques attirent l’attention car elles répondent à une préoccupation majeure : le conflit entre l’utilisation des terres pour l’alimentation ou pour l’énergie. En installant les panneaux à la verticale, en rangées largement espacées, les agriculteurs peuvent continuer à utiliser des machines lourdes et à planter des cultures entre les rangées de panneaux avec un minimum d’interférences asahi.com. Par exemple, au Japon, une installation solaire verticale a été mise en place dans une rizière en 2024 ; la récolte suivante a produit seulement 5 % de riz en moins que l’année précédente sans panneaux asahi.com, et l’agriculteur a obtenu une nouvelle source de revenus grâce à la vente d’électricité solaire. « Les panneaux solaires verticaux ont eu moins d’impact sur la culture que ce que nous avions imaginé », a déclaré Taiki Akasaka de Sharing Farm (l’entreprise qui exploite ce projet), ajoutant qu’ils espèrent développer la technologie si les coûts diminuent asahi.com. Cet exemple illustre comment le photovoltaïque vertical peut coexister avec les cultures – ce que les fermes solaires traditionnelles, qui couvrent le sol, peinent à faire.

Une autre caractéristique notable des fermes verticales est leur performance dans les régions enneigées ou à haute latitude. Parce que les panneaux sont verticaux, la neige ne s’accumule pas à leur surface comme sur des panneaux plats ou inclinés – elle glisse simplement ou tombe au sol. Cela signifie qu’ils peuvent continuer à produire de l’électricité après une chute de neige, et même profiter de la lumière réfléchie par la neige au sol asahi.com. En fait, des responsables de la Japan Photovoltaic Energy Association prévoient que les installations solaires verticales vont croître rapidement (de 20 à 30 % par an) dans les régions froides et enneigées du Japon, où cette capacité à évacuer la neige et à capter la lumière réfléchie est un atout majeur asahi.com. De même, les panneaux verticaux restent généralement plus propres ; la poussière et les débris s’accumulent moins facilement sur une surface verticale, et la pluie peut les nettoyer plus efficacement, ce qui réduit les besoins d’entretien pv-magazine.com.

En résumé, une ferme solaire verticale est un système de production d’énergie solaire mis littéralement sur le côté. En échangeant un peu d’efficacité à midi contre des avantages structurels et d’utilisation des terres, ces fermes ouvrent de nouvelles possibilités : elles peuvent servir de clôtures ou de murs, la production d’énergie peut être intégrée aux exploitations agricoles, et des sites auparavant impraticables (comme des bandes de terrain étroites) peuvent produire de l’énergie. Mais la véritable innovation apparaît lorsque l’on associe ce design à la technologie des panneaux solaires bifaciaux – permettant à chaque panneau vertical de capter la lumière du soleil à la fois sur sa face avant et arrière.

Comment fonctionnent les panneaux solaires bifaciaux

Les panneaux solaires bifaciaux sont des panneaux qui produisent de l’électricité sur les deux faces. Contrairement aux modules solaires traditionnels (panneaux monofaciaux) qui possèdent une couche photovoltaïque active uniquement sur la face avant (avec un dos opaque derrière), les panneaux bifaciaux ont également des cellules solaires exposées à l’arrière. Cela signifie qu’un panneau bifacial peut convertir la lumière en électricité à partir de la lumière directe du soleil sur la face avant et de la lumière réfléchie ou diffuse sur la face arrière solarwa.org. Essentiellement, le panneau ne se soucie pas de la provenance de la lumière – toute lumière est de l’énergie utile.

Plusieurs caractéristiques de conception permettent la fonctionnalité bifaciale. Souvent, ces panneaux utilisent un dos transparent ou une conception à double vitrage afin que la lumière puisse atteindre les cellules arrière. Ils sont installés de manière (souvent surélevée ou dans des cadres ouverts) à permettre à la lumière d’atteindre l’arrière depuis l’environnement (comme le sol, les surfaces proches ou l’atmosphère). Les performances de la face arrière dépendent de « l’albédo » de l’environnement – une mesure de la réflectivité. Par exemple, le sable blanc, le béton ou la neige au sol réfléchissent beaucoup de lumière solaire, que les panneaux bifaciaux peuvent capter, augmentant ainsi leur production d’énergie solarwa.org. En conditions neigeuses, un panneau bifacial peut même produire de l’électricité à partir de la lumière réfléchie par la neige autour de lui, ce qu’un panneau classique manquerait totalement.

En termes d’efficacité, les modules bifaciaux peuvent produire nettement plus d’énergie que les modèles à une seule face dans des conditions favorables. Des études ont montré une augmentation du rendement énergétique allant de 5 % à 30 % avec des panneaux bifaciaux, selon des facteurs comme l’emplacement, la réflectivité du sol, la hauteur d’installation, etc. solarwa.org. Même une réflectance modérée (par exemple, une surface claire sous le panneau) apporte quelques kilowattheures supplémentaires. Cette technologie a rapidement mûri – dès le milieu des années 2020, de nombreuses grandes centrales solaires dans le monde ont commencé à utiliser des modules bifaciaux comme standard pour augmenter leur production.

Un avantage important des panneaux bifaciaux est qu’ils peuvent fonctionner plus frais que les panneaux monofaciaux dans certaines configurations solarwa.org. Si un panneau est vertical ou n’est pas directement orienté vers le soleil à midi, il absorbe moins de chaleur à ces heures de pointe. Des températures plus basses améliorent l’efficacité des cellules solaires (car une chaleur excessive peut réduire l’efficacité instantanée d’un panneau). Les panneaux bifaciaux verticaux, par exemple, évitent généralement le plein impact du soleil de midi (car ils sont orientés est-ouest), gardant leur surface plus fraîche et donc fonctionnant plus efficacement sur la journée solarwa.org. En d’autres termes, toute énergie perdue en n’étant pas orienté directement vers le soleil à midi peut être partiellement compensée par le fait qu’ils convertissent la lumière plus efficacement lorsqu’ils la captent, grâce à des températures plus basses.

Pour résumer, les panneaux bifaciaux sont un complément parfait aux installations verticales. Un panneau monofacial orienté verticalement ne produirait que d’un seul côté (soit le matin, soit l’après-midi, mais pas les deux). En utilisant des modules bifaciaux, les fermes solaires verticales peuvent exploiter les deux faces de chaque panneau, doublant ainsi effectivement la surface utile pour la production. C’est la clé qui libère tout le potentiel des rangées verticales – captant l’énergie du soleil pendant plus d’heures de la journée et sous plus d’angles. Ensuite, nous verrons pourquoi cette combinaison de conception verticale et de technologie bifaciale suscite autant d’enthousiasme, et quels avantages uniques elle offre.

La synergie entre conception verticale et technologie bifaciale

Combiner un montage vertical avec des panneaux bifaciaux crée une synergie puissante qui répond à certaines limites des installations solaires conventionnelles. Voici quelques façons dont cette combinaison fonctionne ensemble pour offrir des avantages uniques :

Profil de production toute la journée : Une ferme solaire traditionnelle orientée plein sud présente un pic de puissance marqué autour de midi. En revanche, une ferme bifaciale verticale orientée est-ouest produit deux pics plus doux – un le matin (côté est actif) et un en fin d’après-midi (côté ouest actif) solarwa.org. C’est comme avoir « deux équipes » de production solaire chaque jour, comme l’a noté un passionné du solaire sunzaun.com. Cette répartition plus homogène de la production peut mieux correspondre aux profils typiques de la demande d’électricité (qui connaissent souvent des pics le matin et le soir lorsque les gens se préparent à aller travailler ou rentrent chez eux) sunzaun.com. Cela signifie aussi que l’installation génère de l’énergie utilisable pendant des heures où les panneaux traditionnels pourraient rester inactifs ou produire peu. Par exemple, une ferme du Colorado ayant installé des panneaux bifaciaux verticaux a constaté que ses pics de production se situaient autour de 9h et 16h, au lieu de tout concentrer à midi solarwa.org. Ce type de profil de production est très apprécié, car il peut réduire la pression sur le réseau pendant ces périodes du matin et du soir et diminuer le besoin de stockage par batterie pour couvrir la demande en début ou fin de journée solarwa.org.
Réduction de la limitation à midi : Dans les régions riches en énergie solaire, un problème étrange survient parfois – trop d’énergie solaire à midi. Cette surproduction peut amener les opérateurs de réseau à limiter (arrêter) certaines fermes solaires pendant les heures de fort ensoleillement, gaspillant ainsi de l’énergie potentielle. Les fermes bifaciales verticales produisent naturellement moins à midi, elles sont donc moins susceptibles de contribuer à la surproduction. À la place, elles génèrent proportionnellement plus pendant les heures intermédiaires, ce qui peut combler les lacunes lorsque d’autres sources solaires diminuent solarwa.org. Comme l’ont noté des chercheurs de l’Université de Leipzig en Allemagne, l’utilisation généralisée du photovoltaïque vertical peut réduire la dépendance aux centrales à gaz de pointe ou au stockage massif, car elles complètent le profil de production des installations solaires classiques à plat solarwa.org. En somme, un mélange de solaire traditionnel et vertical pourrait offrir une courbe d’approvisionnement plus régulière – les panneaux conventionnels couvrent le midi, les panneaux verticaux couvrent les matins/soirs, et ensemble ils fournissent une énergie plus constante tout au long de la journée.
Récolte double face : L’aspect bifacial permet aux fermes verticales de capter la lumière des deux côtés. Au lever du soleil, la face orientée à l’est de chaque panneau produit de l’électricité tandis que la face ouest peut même capter une partie de la lumière réfléchie par le sol ou l’atmosphère, et inversement l’après-midi. Même la lumière diffuse par temps nuageux peut atteindre les deux faces dans une certaine mesure, améliorant ainsi le rendement énergétique. Cette capacité de collecte à 360° est particulièrement utile dans les environnements à fort albédo (surfaces réfléchissantes). Par exemple, en hiver lorsque le soleil est bas, la lumière réfléchie par la neige peut considérablement augmenter la production de la face arrière des panneaux bifaciaux asahi.com. Les systèmes bifaciaux verticaux en hautes latitudes bénéficient de cela en produisant de l’énergie non seulement à partir du soleil direct mais aussi de la lumière ambiante qu’un panneau unilatéral ne capterait jamais.
Des panneaux naturellement plus propres et plus frais : Comme mentionné, les panneaux verticaux se débarrassent plus facilement de la neige et de la poussière. Il n’y a pas de surface plane pour que la neige s’accumule, et la pluie peut laver efficacement les deux faces. Une entreprise agricole autrichienne ayant installé des panneaux bifaciaux verticaux en 2022 a rapporté qu’ils n’avaient jamais eu besoin de nettoyer manuellement les panneaux – la pluie naturelle et l’orientation verticale les ont maintenus propres, aidés par le climat local pv-magazine.com. Cela réduit les coûts de maintenance et maintient un rendement élevé. De plus, comme les panneaux bifaciaux verticaux évitent le soleil direct au zénith, ils restent plus frais à midi. Des températures de fonctionnement plus basses peuvent améliorer l’efficacité – produisant ainsi plus d’électricité par unité de lumière solaire. Une étude a montré que la température plus basse des panneaux bifaciaux montés verticalement contribuait à leur productivité supérieure solarwa.org. C’est gagnant-gagnant : le design capte la lumière des deux côtés, tout en atténuant passivement deux problèmes de performance courants (salissure et chaleur).

En bref, les fermes verticales équipées de panneaux bifaciaux créent un système d’énergie solaire plus stable et résilient. Elles produisent de l’électricité là et quand d’autres ne le peuvent pas (pensez à un matin enneigé – les panneaux sur les toits peuvent être recouverts de neige, mais les panneaux verticaux sont probablement dégagés et fonctionnent). Elles ouvrent également de nouveaux espaces pour l’installation solaire (comme les bords de champs, les clôtures et les murs urbains) et s’intègrent bien avec d’autres usages du sol. Cette synergie suscite un intérêt croissant de la part des développeurs solaires et du monde agricole, comme nous le verrons dans les prochaines sections.

Principaux avantages et cas d’utilisation

Les fermes solaires verticales bifaciales offrent de nombreux avantages et permettent des cas d’utilisation créatifs que les installations solaires traditionnelles ne peuvent pas facilement égaler. Ci-dessous, nous présentons certains des avantages les plus importants, ainsi que des exemples concrets de la façon et des endroits où ces systèmes sont utilisés :

Double usage du sol – Agriculture et solaire ensemble : L’atout principal est sans doute la possibilité de partager la terre entre énergie et agriculture. Les agriculteurs peuvent continuer à cultiver ou à faire paître des animaux sur des terres qui accueillent également des panneaux solaires verticaux. Le profil mince des panneaux et leur large espacement permettent aux tracteurs et moissonneuses de circuler librement, et les cultures reçoivent encore beaucoup de soleil à midi. asahi.com, pv-magazine-usa.com Sur une ferme agrivoltaïque autrichienne, des rangées de panneaux bifaciaux verticaux espacés de 9,4 mètres ont été installées entre les rangs de cultures ; la ferme continue de cultiver des citrouilles et du soja avec des changements minimes pv-magazine.com. Les résultats agricoles sont encourageants – les rendements de citrouilles étaient comparables à ceux des champs non ombragés, et le soja a mis un peu plus de temps à mûrir mais a tout de même produit des récoltes dans des délais raisonnables pv-magazine.com. Lors d’un essai dans une rizière au Japon, comme mentionné, la baisse de rendement du riz n’était que d’environ 5 % avec les panneaux, ce que l’agriculteur considérait comme un compromis acceptable pour l’électricité produite asahi.com. L’agrivoltaïsme est perçu comme une situation gagnant-gagnant : les agriculteurs bénéficient d’une nouvelle source de revenus (vente d’électricité) et potentiellement de certains avantages agronomiques (comme la réduction du stress thermique sur les plantes), tandis que la société bénéficie d’une énergie renouvelable sans sacrifier la production alimentaire. Comme l’a dit Chad Higgins, professeur associé à l’Oregon State University, l’agrivoltaïsme peut offrir une « véritable synergie » – menant à « plus de nourriture, plus d’énergie, une demande en eau plus faible, moins d’émissions de carbone et des communautés rurales plus prospères. » solarwa.org
Empreinte au sol réduite et densité énergétique plus élevée : Les panneaux verticaux utilisent la terre de manière très efficace en termes d’espacement et de couverture du sol. Parce qu’ils sont dressés, leur taux de couverture au sol peut être faible – ce qui signifie qu’une grande partie du sol reste disponible pour d’autres usages (agricoles ou autres). Une étude a noté que les installations verticales atteignaient une excellente utilisation de la couverture au sol tout en générant une quantité substantielle d’énergie, une caractéristique attrayante pour les applications où l’espace est limité solarwa.org. Concrètement, vous pouvez aligner les bords des champs, limites de propriété ou routes avec des panneaux verticaux là où ils n’interfèrent pas avec les usages principaux du terrain. Par exemple, un domaine viticole en Californie a installé des panneaux bifaciaux verticaux le long des rangées de vignes – s’intégrant essentiellement à la structure du treillis – pour produire de l’électricité sans réduire la surface du vignoble solarwa.org. Dans les zones commerciales denses ou les installations, le solaire vertical peut être ajouté aux limites de parkings, clôtures de sécurité, murs antibruit ou façades de bâtiments – des endroits où les supports solaires standards ou les panneaux en toiture pourraient ne pas convenir sunzaun.com. Cela transforme des espaces auparavant inutilisés ou « morts » en fermes solaires productives. Il a même été suggéré que des clôtures solaires verticales pourraient remplacer ou compléter les clôtures ordinaires, vous offrant ainsi une clôture qui vous rapporte aussi de l’électricité youtube.com. Globalement, les installations bifaciales verticales peuvent atteindre une production d’énergie plus élevée par unité de surface lorsque l’on considère que le terrain reste multi-usage – une estimation indique que le co-développement de terres agricoles avec du solaire pourrait contribuer jusqu’à 20 % de la production totale d’électricité des États-Unis sans réduire le rendement des cultures, si cela était généralisé à l’échelle nationale solarwa.org.
Coup de pouce énergétique le matin et le soir (Avantages pour le réseau) : En raison de l’orientation est-ouest, les fermes bifaciales verticales fournissent plus d’électricité pendant les heures du matin et en fin d’après-midi que les fermes conventionnelles. C’est un grand avantage pour le réseau électrique et les planificateurs énergétiques. Cela signifie que l’énergie solaire est disponible à des moments plus proches des pics de demande (qui, dans de nombreuses régions, surviennent en début de soirée) et peut réduire la dépendance aux centrales à combustibles fossiles ou aux batteries pour combler les écarts. Un développeur allemand de photovoltaïque vertical l’a exprimé ainsi : « Le système vertical produit toujours de l’électricité lorsque les systèmes PV conventionnels ont tendance à en produire moins. » pveurope.eu En pratique, cela peut rendre l’énergie solaire plus flexible et réduire le besoin de limiter la production excédentaire de la mi-journée solarwa.org. En répartissant la production d’électricité sur la journée, les fermes verticales peuvent aussi mieux profiter des tarifs d’électricité selon l’heure d’utilisation – sur certains marchés, l’électricité du matin et du soir vaut plus que celle de midi. Johannes Huber, ingénieur de projet chez Next2Sun, a noté que la combinaison de panneaux bifaciaux et d’un profil de production plus utile peut « conduire à une augmentation globale de la valeur de la production d’électricité de 25 % » pour un système vertical, même si la production totale en kWh est un peu plus faible, car une plus grande partie de l’énergie est générée pendant les heures à forte valeur ajoutée pv-magazine.com.
Résilience par tous les temps (neige, nuages et chaleur) : Les panneaux bifaciaux verticaux présentent des avantages distincts dans certaines conditions météorologiques. Dans les climats enneigés, comme mentionné, ils évacuent facilement la neige et peuvent même produire de l’électricité grâce à la lumière du soleil réfléchie sur la neige. Cela les rend bien plus résistants à l’hiver. Les panneaux traditionnels sous forte neige peuvent être hors service pendant des jours jusqu’à ce que la neige fonde ou soit retirée, alors que les panneaux verticaux peuvent continuer à fonctionner avec une interruption minimale sunzaun.com, asahi.com. Par temps nuageux, les panneaux verticaux reçoivent la lumière diffuse plus uniformément des deux côtés, ce qui peut parfois réduire l’écart de performance avec les panneaux inclinés. Et lors de journées très chaudes, les panneaux verticaux fonctionnent un peu plus frais (puisqu’ils n’absorbent pas la pleine intensité du soleil de midi de face), ce qui peut permettre de maintenir une meilleure efficacité solarwa.org. Ces facteurs signifient que les fermes verticales peuvent avoir une production plus stable au fil des saisons. En fait, les données des sites de test montrent que certains jours d’hiver ou dans certaines conditions (comme un ciel couvert ou lorsque l’encrassement important affecte les panneaux inclinés), les installations bifaciales verticales ont surpassé les installations inclinées traditionnelles de capacité similaire sunzaun.com. Leur double orientation permet aussi de se prémunir partiellement contre la météo – si le ciel à l’est est nuageux au lever du soleil mais se dégage plus tard, le côté ouest captera toujours le soleil de l’après-midi, et inversement.
Moins d’entretien et plus de longévité : L’orientation et la conception des fermes verticales peuvent simplifier la maintenance. Comme noté, il y a moins d’accumulation de saleté et de neige, ce qui signifie moins de cycles de nettoyage. Il existe aussi des indices d’une usure réduite : puisque les panneaux ne sont pas orientés vers le haut, ils reçoivent moins de chocs de grêle ou de débris. Ils présentent effectivement un profil plus étroit aux objets tombants. De nombreux systèmes verticaux utilisent des montages robustes (souvent à double poteau) pour maintenir les panneaux solidement ; un design suspend même les panneaux avec une légère flexibilité pour résister aux vents forts sans se fissurerpveurope.eu. Dans une centrale PV verticale autrichienne avec 4 500 modules, seuls 7 panneaux ont subi de légers dommages mécaniques après les premières années – des dommages attribués aux activités agricoles, et même ceux-ci étaient des cas isolés pv-magazine.com. Globalement, on espère que ces systèmes pourraient durer plus longtemps avec moins de réparations. Il est encore tôt, mais les signes sont positifs : les installations bifaciales verticales pourraient nécessiter peu d’entretien, fonctionner toute l’année et avoir une durée de vie comparable à celle de n’importe quelle ferme solaire conventionnelle.
Avantages du microclimat agricole : Un avantage secondaire intéressant mis en évidence par les études sur l’agrivoltaïsme est que l’ombre partielle créée par les panneaux solaires peut améliorer les conditions de culture pour certaines plantes. Bien qu’il soit intuitif de penser que toute ombre nuit aux plantes, des recherches révèlent que dans des conditions chaudes et arides, trop de soleil direct peut en réalité stresser les plantes et assécher le sol sunzaun.com. Les cultures comme la laitue, les baies ou même certaines variétés de maïs peuvent souffrir de la chaleur extrême et d’une exposition solaire intense. Les panneaux verticaux qui projettent de longues ombres étroites se déplaçant sur le champ peuvent réduire l’intensité du soleil en milieu d’après-midi sur les cultures et diminuer l’évaporation. Les premières expériences ont montré que cela pouvait économiser de l’eau – le sol sous et autour des rangées de panneaux solaires conserve l’humidité plus longtemps, réduisant ainsi les besoins en irrigation pour les cultures pv-magazine-usa.com. Par exemple, une étude de l’Université de Liège (Belgique) a constaté qu’un système agrivoltaïque vertical réduisait significativement la demande en eau pour les cultures irriguées, car l’effet d’ombrage et de brise-vent des panneaux conservait l’humidité du sol pv-magazine-usa.com. Il existe également des preuves que certaines cultures tolérantes à l’ombre ou préférant les climats frais produisent davantage dans un système agrivoltaïque qu’en plein soleil, en particulier dans les zones sujettes à la sécheresse sunzaun.com. Ces effets dépendent de la culture et du climat, mais cela suggère que les fermes solaires verticales pourraient aider à atténuer certains impacts du changement climatique (comme la chaleur intense et la sécheresse) sur l’agriculture, en plus de produire de l’énergie.

À la lumière de ces avantages, il n’est pas surprenant que l’intérêt pour les systèmes bifaciaux verticaux vienne de divers horizons : développeurs d’énergies renouvelables à la recherche de projets innovants, agriculteurs souhaitant un revenu supplémentaire et une meilleure résilience climatique, et même décideurs politiques cherchant des solutions aux conflits d’usage des terres. Mais comme toute technologie, il existe aussi des défis et des compromis à prendre en compte, que nous aborderons ensuite.

Défis et inconvénients

Bien que les fermes solaires verticales avec panneaux bifaciaux soient prometteuses, elles ne sont pas sans défis. Parmi les principaux inconvénients et obstacles figurent :

Production totale d’énergie plus faible (par panneau) : En n’étant pas orienté directement vers le soleil à midi, un panneau vertical produira généralement moins d’énergie annuelle qu’un panneau orienté plein sud avec une inclinaison optimale au même endroit. Même avec l’effet bifacial, le panneau capte essentiellement la lumière du soleil de façon oblique la majeure partie de la journée (sauf tôt le matin et tard le soir). Cela signifie que vous devrez peut-être installer plus de capacité (plus de panneaux ou une plus grande surface de panneaux) pour obtenir la même production totale de kWh qu’une installation conventionnelle. Par exemple, les tests d’un passionné de solaire ont montré que la production quotidienne moyenne des panneaux verticaux était inférieure à celle des panneaux inclinés – bien que l’ensemble vertical rattrape ou dépasse même pendant l’hiver et les heures marginales sunzaun.com. Le déficit exact varie selon l’emplacement – dans les latitudes très élevées ou les zones très nuageuses, le vertical peut s’en sortir relativement mieux, mais dans les régions équatoriales ensoleillées, l’orientation verticale manquerait beaucoup de soleil au zénith. Concrètement, un agriculteur ou un développeur doit évaluer la disponibilité des terres et la production souhaitée : si le but est de maximiser l’énergie par panneau et que le terrain est bon marché, les configurations traditionnelles l’emportent. Les systèmes verticaux sont avantageux lorsque la terre est limitée ou que l’usage mixte est prioritaire par rapport à la production brute.
Coûts initiaux plus élevés : Aujourd’hui, les systèmes agrivoltaïques verticaux ont tendance à coûter plus cher à construire par watt que les fermes photovoltaïques classiques. Les structures de montage spécialement conçues, des fondations plus profondes (pour soutenir les panneaux comme une clôture contre le vent), et les panneaux bifaciaux (qui coûtent historiquement un peu plus cher que les monofaciaux) augmentent tous le prix. À titre d’exemple, un projet bifacial vertical en Autriche a estimé le coût de la structure de montage à environ 200 000 € par MW, contre environ 110 000 € par MW pour un système traditionnel au sol dans cette région pv-magazine.com. C’est presque le double du coût de la structure, bien que cet écart puisse se réduire avec l’échelle et des optimisations locales. Les modules bifaciaux eux-mêmes présentent actuellement une petite prime (environ 0,10 à 0,20 $ par watt de plus que les modules monofaciaux) solarwa.org, bien que leur prix ait baissé à mesure qu’ils deviennent courants. De plus, les systèmes verticaux peuvent nécessiter plus de câblage électrique par panneau (puisque les panneaux sont plus espacés) et plus de clôtures ou de sécurité puisqu’ils couvrent une plus grande surface de façon similaire à une clôture. Tous ces facteurs peuvent augmenter l’investissement initial. À l’inverse, les partisans soutiennent que le rendement énergétique par watt et la valeur plus élevée de cette énergie (grâce à un meilleur profil horaire) peuvent compenser une partie de ce surcoût. Une analyse a noté que le rendement supplémentaire des panneaux bifaciaux et le profil de production amélioré peuvent rendre le coût actualisé de l’électricité d’un système vertical comparable à celui d’un système conventionnel sur le long terme solarwa.org. Néanmoins, le prix d’achat plus élevé peut être un frein, surtout pour les agriculteurs ou les petits développeurs. Taiki Akasaka de Sharing Farm (le projet agrivoltaïque japonais) a d’ailleurs déclaré qu’ils aimeraient diffuser davantage la technologie des panneaux verticaux “si elle pouvait être construite à moindre coût” asahi.com.
Considérations structurelles et éoliennes : Les panneaux verticaux agissent essentiellement comme des voiles attrapant le vent. L’ingénierie des structures de montage et des supports pour résister à de forts vents (voire des tempêtes) est cruciale. Cela implique souvent des supports en acier plus lourds, des pieux profonds ou des conceptions de montages flexibles capables d’absorber les rafales. Le système Next2Sun, par exemple, utilise un cadre breveté où les modules sont montés sur des paliers légèrement flexibles – cela aide à éviter les fissures de contrainte dans les panneaux lors de charges de vent tout en maintenant l’ensemble structurellement solide pveurope.eu. De plus, avec une orientation verticale, il faut s’assurer que les rangées ne se fassent pas d’ombre, ce qui nécessite un espacement important. Comme indiqué, les rangées peuvent être espacées de 8 à 10 mètres (ou plus) selon la hauteur des panneaux, afin d’éviter que l’ombre d’une rangée ne touche la suivante lorsque le soleil est bas pveurope.eu, pv-magazine.com. Cela signifie qu’il faut disposer d’assez de longueur de terrain pour bien les espacer, ce qui peut compliquer l’agencement sur des parcelles de forme irrégulière. Pour les très grandes installations, cet espacement implique également une densité de pose plus faible de panneaux sur une surface donnée par rapport à des rangées inclinées serrées – encore un compromis entre efficacité d’utilisation du sol et double usage.
Compatibilité avec certaines cultures ou utilisations : Toutes les cultures ou situations ne sont pas idéales pour l’agrivoltaïsme vertical. Les cultures de grande taille (comme le maïs à maturité, la canne à sucre ou les arbres fruitiers) pourraient faire de l’ombre aux panneaux ou être gênées par ceux-ci. Une solution consiste à utiliser des supports réglables permettant de surélever les panneaux, mais cela augmente le coût et la complexité sunzaun.com, solarwa.org. Sur le site d’essai de la Colorado State University, les panneaux verticaux ont d’abord été installés avec du maïs, mais le système a été conçu pour que les panneaux puissent être relevés de quelques pieds supplémentaires si besoin pour des cultures plus hautes à l’avenir sunzaun.com. L’intégration de l’élevage (comme le pâturage de bovins autour des panneaux) nécessite également une conception soignée – comme le montre le projet Rutgers dans le New Jersey, il peut être nécessaire d’ajouter des éléments comme des abris pour animaux et des clôtures pour protéger à la fois les animaux et les équipements solaires pv-magazine-usa.com. Il y a aussi la question de l’habitude des agriculteurs à travailler sur des champs dégagés ; l’introduction de rangées de panneaux implique de modifier (même légèrement) les opérations sur le terrain. Cela nécessite de la sensibilisation et parfois de la formation – par exemple, s’assurer que les conducteurs de tracteurs connaissent les dégagements, ou planifier les semis/récoltes en tenant compte des rangées de panneaux. La courbe d’apprentissage et l’acceptation par les agriculteurs constituent un défi. « Si l’agrivoltaïsme offre tant d’avantages, pourquoi ne le voit-on pas partout ? » demande Tim Montague, animateur du Clean Power Hour podcast – la sensibilisation et l’éducation font partie du problème, car de nombreux agriculteurs ne connaissent tout simplement pas encore bien ces systèmes sunzaun.com. Convaincre les agriculteurs traditionnels d’adopter des infrastructures solaires sur leurs terres peut prendre du temps et nécessite de démontrer le succès.
Obstacles réglementaires et politiques : Dans certaines régions, il n’existe pas de cadre politique clair pour les fermes solaires à double usage. Les lois de zonage peuvent ne pas prendre en compte les structures dans les champs, ou les programmes d’incitation peuvent être orientés soit vers l’agriculture, soit vers le solaire, mais pas les deux simultanément. Cela commence à évoluer – par exemple, des États comme le New Jersey ont lancé des programmes pilotes Dual-Use Solar pour étudier et soutenir spécifiquement l’agrivoltaïsme pv-magazine-usa.com. L’Union européenne et des pays comme l’Allemagne envisagent également d’ajuster les appels d’offres pour les énergies renouvelables et les règles de subventions agricoles pour encourager l’agri-PV (le projet de loi allemand « Solar package » de 2023 comprenait des dispositions agrivoltaïques). Pourtant, l’autorisation d’une ferme solaire verticale sur des terres agricoles peut soulever des questions uniques : sera-t-elle considérée comme une structure agricole ou une installation énergétique ? La terre pourra-t-elle toujours être taxée ou zonée comme agricole ? Les politiques devront évoluer pour reconnaître et récompenser les avantages doubles. Des experts du secteur comme Helge Biernath, PDG de la société de solaire vertical Sunzaun, insistent sur la nécessité de changer de perspective : au lieu de demander des incitations spéciales pour l’agrivoltaïsme, il soutient que ne pas adopter l’agrivoltaïsme pourrait mettre en péril la production agricole future, compte tenu du stress climatique sur les cultures sunzaun.com. C’est une position audacieuse, mais elle souligne la nécessité pour les décideurs de considérer l’agrivoltaïsme comme une stratégie de résilience climatique, et non simplement comme un projet énergétique.
Esthétique et perception du public : Un champ de panneaux solaires verticaux a une apparence différente d’une ferme solaire classique ou d’un champ de cultures traditionnel. En essence, cela crée des rangées de « clôtures » métalliques dans le paysage, pouvant atteindre 2,5 à 3 mètres de haut. Certaines personnes peuvent trouver cet impact visuel choquant ou craindre une « industrialisation » du paysage rural. L’acceptation par la communauté est un facteur ; même les fermes solaires conventionnelles font parfois face à l’opposition NIMBY, et les fermes verticales devront aussi y répondre. À l’inverse, puisque les fermes verticales laissent de la verdure et de l’espace ouvert entre les rangées, certains peuvent les trouver moins envahissantes qu’une mer continue de panneaux inclinés. Les premiers projets agrivoltaïques mettent souvent en avant le faible changement visuel – par exemple, après l’installation dans un champ de soja, on voit encore des champs verts avec quelques rangées de panneaux, plutôt qu’un couvert solaire entièrement bleu/noir. Néanmoins, les développeurs doivent impliquer les communautés et démontrer les avantages. Dans l’Oregon, un grand projet agrivoltaïque (le parc énergétique Muddy Creek de 1 588 acres) a suscité le débat – les partisans affirment qu’il sera un modèle de ferme à double usage, tandis que certains habitants restent sceptiques face à tout projet couvrant des milliers d’acres, même à double usage capitalpress.com. Comme pour les éoliennes ou les fermes solaires traditionnelles, concilier développement et préoccupations locales reste un défi.

En résumé, les fermes solaires bifaciales verticales doivent surmonter des coûts initiaux plus élevés, garantir une conception robuste face au vent et aux opérations agricoles, s’intégrer aux systèmes de culture et d’élevage, et naviguer dans des environnements réglementaires ainsi que sociaux. Ces défis sont réels, mais ils sont relevés grâce à l’innovation, à des ajustements politiques et à l’expérience croissante acquise lors de projets pilotes. Les coûts, par exemple, devraient diminuer à mesure que davantage de projets sont réalisés – tout comme les premiers panneaux solaires étaient coûteux mais ont vu leur prix chuter avec la production de masse. Ensuite, nous examinerons plus en détail le facteur coût, et comment l’économie du solaire vertical se compare.

Considérations de coût

La viabilité économique est une question clé pour toute nouvelle approche solaire. Les systèmes bifaciaux verticaux introduisent certains facteurs de coût et d’économies différents par rapport aux installations photovoltaïques classiques :

Coûts d’investissement initiaux : Comme mentionné, il faut s’attendre à des coûts initiaux plus élevés pour les fermes verticales, principalement en raison des structures de montage et éventuellement des panneaux bifaciaux. L’ampleur de la prime peut varier. Dans certains cas, le terrain lui-même peut coûter moins cher (si vous utilisez une petite bande de terrain ou partagez avec l’agriculture, il se peut que vous n’ayez pas besoin d’acheter ou de louer autant de surface dédiée qu’une ferme solaire autonome). Les incitations gouvernementales ou subventions peuvent jouer un rôle : reconnaissant la nature à double usage, certains gouvernements subventionnent les projets pilotes agrivoltaïques. Par exemple, le gouvernement autrichien a accordé une subvention à l’investissement de 15 % pour la centrale agrivoltaïque verticale de Neudorf car elle préservait l’utilisation agricole des terres pv-magazine.com. De même, le programme pilote du New Jersey a accordé 2 millions de dollars à Rutgers pour des installations de recherche agrivoltaïque pv-magazine-usa.com, et le Japon a déjà proposé des subventions aux agriculteurs adoptant le partage solaire. Ces incitations aident à compenser le surcoût durant cette phase de démarrage.
Rendement énergétique et revenus : Bien que les fermes verticales produisent moins de kWh par kW installé qu’une ferme à inclinaison optimale, la valeur de ces kWh peut être supérieure. De nombreux marchés appliquent une tarification selon l’heure de la journée ou des frais de pointe qui rendent l’électricité du matin/soir plus lucrative que celle de midi. Si l’on vend l’électricité au réseau, une ferme verticale pourrait gagner plus de revenus par kWh en moyenne. Il existe également un potentiel de marque premium – par exemple, un agriculteur pourrait commercialiser ses cultures comme étant cultivées de manière durable sous des panneaux solaires, attirant ainsi des clients ou des contrats soucieux de l’environnement, bien que cela reste une idée de niche pour le moment. De plus, la ferme bénéficie d’une seconde source de revenus (vente ou économies d’électricité) en plus des revenus agricoles. Dans un exemple hypothétique publié par MarketWatch, un système bifacial vertical résidentiel de 6 kW pourrait générer environ 9 000 kWh/an (sous de bonnes conditions d’ensoleillement), ce qui, à 0,16 $/kWh, représente environ 1 440 $ de valeur par an solarwa.org. Cela indique un bon retour sur investissement à long terme, même si l’installation pourrait coûter plus cher qu’un système standard de 6 kW. Le calcul pour un système à l’échelle d’une ferme tiendrait compte à la fois des revenus de l’électricité et de tout impact (positif ou négatif) sur le rendement des cultures. Dans de nombreux cas, même une réduction à un chiffre du rendement agricole peut être compensée par les profits énergétiques, surtout pour les cultures de base à faible valeur.
Économies opérationnelles : L’agrivoltaïsme vertical peut permettre d’économiser de l’argent sur l’exploitation de plusieurs façons. La réduction du nettoyage et de la maintenance des panneaux en est une – comme mentionné, si la nature garde les panneaux plus propres, vous dépensez moins pour les équipes de nettoyage ou les robots. Une autre est la possible réduction des coûts d’assurance ou de risque. Par exemple, les panneaux verticaux sont moins susceptibles d’être endommagés par de fortes charges de neige (un danger courant pour les panneaux en toiture en hiver). Ils peuvent aussi être moins sujets au vol ou au vandalisme s’ils servent également de clôture sécurisée pour une propriété. Sur les exploitations agricoles, ils peuvent servir de brise-vent, réduisant potentiellement les dommages causés par le vent à certaines cultures ou l’érosion – un avantage difficile à monétiser mais bien réel. À l’inverse, il faut tenir compte de nouveaux coûts éventuels : par exemple, si un conducteur de tracteur accroche accidentellement une rangée de panneaux, il pourrait y avoir des frais de réparation, ou si le bétail mâchouille les câbles, il faudrait des mesures de protection. Les pratiques de gestion doivent donc s’adapter.
Longévité et rendements : Si elles sont bien conçues et entretenues, les installations bifaciales verticales devraient durer 25 à 30 ans, tout comme les fermes solaires conventionnelles (les panneaux et onduleurs ayant la même durée de vie). La question est de savoir si leur production se dégrade plus ou moins que d’habitude. Certains pensent que, parce que les panneaux verticaux évitent le soleil le plus chaud et accumulent moins de saleté, leur dégradation de performance au fil du temps pourrait être plus lente – mais il n’existe pas encore de données à long terme. Si cela se confirme, cela pourrait signifier une durée de vie utile plus longue ou de meilleures performances sur la durée, améliorant ainsi le retour sur investissement à long terme. Les premiers utilisateurs misent aussi sur l’idée que combiner agriculture et énergie pourrait ouvrir de nouveaux flux de revenus (tels que des crédits carbone pour une agriculture respectueuse du climat, ou des paiements pour services au réseau puisque leur profil de production est favorable au réseau).
Économies d’échelle : À mesure que de plus en plus de projets verticaux sont construits, les fabricants et installateurs trouveront probablement des moyens de réduire les coûts. Déjà, les entreprises optimisent les systèmes de montage – par exemple, en utilisant des cadres de modules avec des trous pré-percés afin qu’ils puissent être boulonnés directement sur les poteaux sans supports séparés pv-magazine-usa.com. Ce type de simplification peut réduire l’utilisation d’acier et la main-d’œuvre. Les prix des panneaux bifaciaux baissent également à mesure qu’ils deviennent la norme dans l’industrie. Next2Sun, l’un des pionniers, s’est associé à des fabricants de panneaux (comme une récente collaboration avec le fabricant chinois Huasun) pour adapter les modules bifaciaux à un usage vertical et faire baisser les coûts pv-magazine.com. Si les volumes annuels d’installation d’agrivoltaïsme vertical doublent ou triplent dans les années à venir (comme c’est le cas en Europe pv-magazine.com), les économies d’échelle devraient s’améliorer et la prime de coût pourrait diminuer. Des experts du secteur à Intersolar Europe 2025 ont noté que la dynamique s’accélère et que les installations PV verticales augmentent, en particulier sur des marchés comme l’Italie, l’Allemagne et la France pv-magazine.com – un signe que les barrières de coût sont progressivement surmontées par la demande et l’innovation.

En conclusion, les perspectives financières des fermes solaires verticales sont prometteuses mais actuellement spécifiques à chaque projet. Elles sont très pertinentes dans les scénarios où la terre est rare ou chère, où l’usage dual est très valorisé, ou encore là où la tarification selon l’heure de la journée récompense leur profil de production. Elles peuvent être moins attractives si l’on ne considère que le coût le plus bas par kWh dans des endroits où la terre est abondante et bon marché et où le besoin est de maximiser la production d’énergie (dans ce cas, le solaire traditionnel peut encore l’emporter). Cependant, à mesure que la technologie mûrit et que davantage d’études de cas démontrent leur valeur – non seulement en énergie mais aussi en co-bénéfices – on peut s’attendre à ce que l’équation des coûts continue de s’améliorer. Il est révélateur que certains décideurs politiques regardent déjà au-delà du coût ; comme l’a dit un défenseur de l’agrivoltaïsme, « si vous ne faites pas d’agrivoltaïsme, vous n’aurez pas le rendement de biomasse dont vous aurez besoin à l’avenir », soulignant que le coût de l’inaction sur l’intégration du solaire à l’agriculture pourrait être plus élevé dans un monde confronté au changement climatique sunzaun.com.

Impacts environnementaux et sociaux

Les fermes solaires bifaciales verticales ont des implications qui s’étendent aux domaines environnemental et social, souvent très positives :

Conservation des terres et sécurité alimentaire : En permettant une utilisation duale des terres, ces systèmes aident à éviter le dilemme « nourriture ou solaire ». Les terres agricoles peuvent continuer à produire de la nourriture tout en produisant également de l’énergie propre. Ceci est crucial alors que nous cherchons à développer les énergies renouvelables – de grandes fermes solaires dans certaines régions ont suscité des inquiétudes quant au retrait de terres fertiles de la production. L’agrivoltaïsme offre une issue à ce conflit. Une étude menée en 2019 par des chercheurs de l’Oregon State University a révélé que la co-localisation du solaire et de l’agriculture à grande échelle pourrait théoriquement fournir jusqu’à 20 % des besoins en électricité des États-Unis avec un impact minimal sur les rendements agricoles, tout en créant plus de 100 000 emplois dans les zones rurales solarwa.org. Cela laisse entrevoir un avenir où les communautés rurales sont des pôles à la fois agricoles et énergétiques, plutôt que de devoir sacrifier l’un pour l’autre. De plus, maintenir une utilisation duale des terres aide à préserver les paysages ruraux et les traditions agricoles, ce qui a une valeur sociale.
Résilience face au changement climatique : Comme mentionné, l’ombrage partiel des panneaux verticaux peut réduire le stress thermique sur les cultures et diminuer l’évaporation, ce qui est un atout dans des climats de plus en plus chauds et secs. Il existe également une hypothèse selon laquelle le fait de fragmenter de grands champs ouverts avec des rangées de panneaux pourrait réduire l’érosion éolienne et même créer des micro-habitats bénéfiques à certains insectes ou organismes du sol (certains systèmes agrivoltaïques plantent des fleurs sauvages ou des graminées indigènes dans les allées de panneaux pour soutenir les pollinisateurs). Tous ces éléments pourraient rendre les exploitations agricoles plus résilientes face aux extrêmes climatiques. Du côté énergétique, le fait d’avoir une production solaire répartie sur plus d’heures dans la journée (grâce aux panneaux verticaux) ajoute de la résilience au réseau – c’est comme diversifier le « portefeuille » solaire contre le risque de défaillance ou de période d’intermittence. Cela peut également réduire le besoin de recours aux énergies fossiles en début de matinée/soirée, contribuant ainsi à l’atténuation du changement climatique en réduisant les émissions. Un compromis environnemental à surveiller est l’impact des structures physiques sur la faune : les clôtures verticales pourraient potentiellement entraver le déplacement des grands animaux à travers les champs (bien que les clôtures soient déjà courantes dans les exploitations agricoles). Un espacement approprié ou une conception adaptée à la faune (comme de petits passages ou des corridors fauniques entre les sections) pourrait être nécessaire dans certaines zones.
Empreinte carbone réduite de l’énergie solaire : Les fermes verticales bifaciales peuvent améliorer le temps de retour carbone des installations solaires. La fabrication des panneaux solaires et des structures en acier a un coût carbone incorporé ; normalement, une ferme solaire « rembourse » ce carbone en générant de l’électricité propre en quelques années. Parce que les systèmes verticaux peuvent générer une électricité relativement plus précieuse et éviter la limitation (ce qui signifie qu’une plus grande partie de leur production potentielle est effectivement utilisée), ils rendent la contribution de chaque panneau plus efficace. De plus, s’ils durent effectivement plus longtemps ou nécessitent moins d’entretien, cela réduit les émissions du cycle de vie associées aux pièces de rechange ou aux activités de maintenance. Ces facteurs sont un peu difficiles à quantifier pour l’instant, mais les chercheurs étudient comment les agrivoltaïques pourraient réduire les émissions globales non seulement grâce à l’électricité verte mais aussi en améliorant les pratiques agricoles (par exemple, moins d’utilisation de tracteurs si l’ombrage réduit les besoins d’irrigation, brûlant ainsi moins de diesel). Une étude de modélisation a noté que le profil de production du PV vertical pourrait permettre une moindre utilisation des centrales à gaz ou du stockage, évitant ainsi indirectement les émissions de ces sources solarwa.org. De façon plus large, l’intégration de l’énergie à l’agriculture peut aboutir à des systèmes qui optimisent ensemble la terre, l’eau et l’énergie, débloquant potentiellement des synergies qui réduisent les gaz à effet de serre plus que si l’on traitait chaque aspect séparément.
Effets communautaires et économiques : Pour les agriculteurs, accueillir une ferme solaire verticale peut fournir un revenu stable (par le biais de baux ou de la vente d’électricité) qui amortit les mauvaises années de récolte ou la volatilité des prix des cultures. Cela pourrait renforcer la stabilité économique rurale. Cela transforme également les agriculteurs et propriétaires fonciers en parties prenantes de l’énergie renouvelable, élargissant ainsi la base d’adhésion à l’énergie propre. Il peut même y avoir des bénéfices culturels ; par exemple, les jeunes générations pourraient voir le solaire high-tech sur la ferme familiale comme une innovation intéressante, les incitant peut-être à poursuivre l’agriculture plutôt qu’à partir travailler en ville. Certains projets agrivoltaïques comportent des volets éducatifs ou de recherche (comme les sites de Rutgers et Colorado State) qui impliquent les étudiants et les communautés locales dans la science de la durabilité pv-magazine-usa.com, sandboxsolar.com. À l’inverse, l’acceptation par la communauté nécessite une gestion attentive – communication transparente, tampons visuels (par exemple, des haies le long des routes si l’apparence des panneaux pose problème), et démonstration que l’agriculture se poursuit de manière robuste à côté des panneaux sont importants pour obtenir l’adhésion.
Paysage visuel et impact culturel : Bien que les fermes solaires verticales modifient l’apparence des champs, certains estiment qu’elles pourraient devenir une composante acceptée du paysage agricole moderne, tout comme les tracteurs ou les systèmes d’irrigation. Au Japon, où des panneaux verticaux commencent à apparaître sur de petites exploitations, un grand journal a noté qu’ils « semblent prêts à transformer le paysage national dans les années à venir » asahi.com – un changement, mais qui pourrait être associé au progrès et à l’innovation. Il existe un précédent : les éoliennes ont modifié les horizons ruraux au cours des dernières décennies ; désormais, peut-être que de fines rangées de panneaux solaires ponctueront les champs. Si cela est fait avec goût et à une échelle appropriée, cela peut être intégré sans nuire significativement à la valeur paysagère, mais cela reste subjectif. Certaines communautés pourraient préférer les panneaux verticaux aux immenses champs solaires car ils ressemblent à des clôtures et peuvent être perçus comme faisant partie du cadre agricole plutôt que comme une superposition industrielle. Il sera intéressant d’observer comment la perception du public évolue à mesure que les projets pilotes se transforment en déploiements à grande échelle.

En essence, les fermes solaires bifaciales verticales offrent une voie vers une utilisation plus durable des terres, alignant les objectifs d’énergie renouvelable avec la gestion agricole et environnementale. Elles constituent un outil pour une agriculture intelligente face au climat – fournissant de l’ombre et un revenu supplémentaire aux agriculteurs – et pour l’expansion des énergies renouvelables sans conflit d’usage des terres. Comme pour toute innovation, il est important de surveiller et d’atténuer les impacts négatifs éventuels (que ce soit sur la biodiversité, le paysage ou les opérations agricoles), mais jusqu’à présent, les expériences dans plusieurs pays suggèrent un profil largement positif. Un aspect clé sera le partage des connaissances et l’engagement communautaire, afin de s’assurer que les personnes vivant avec ces systèmes les considèrent comme des ajouts bénéfiques à leur environnement.

Comparer les fermes solaires verticales et traditionnelles

Il est utile de comparer directement les fermes solaires bifaciales verticales avec les fermes solaires traditionnelles horizontales (ou inclinées) pour comprendre leurs forces et faiblesses respectives :

Orientation & production d’énergie : Les installations solaires traditionnelles sont généralement fixées à un angle orienté vers l’équateur (par exemple, orientées au sud avec une inclinaison de ~20–40° dans l’hémisphère nord) ou utilisent des suiveurs à un axe qui suivent le soleil d’est en ouest pour maximiser l’exposition. Ces conceptions visent à capter le plus de lumière possible au cours de la journée, ce qui conduit à une courbe de production qui culmine fortement à midi. Les installations verticales renoncent à capter le soleil au zénith au profit de la captation du soleil rasant à l’est et à l’ouest. Cela se traduit par une courbe de production plus plate et plus large avec deux pics (matin/soir) et un creux important à midi solarwa.org. En termes d’énergie totale, une ferme traditionnelle bien optimisée produira généralement plus de kWh par kW installé qu’une ferme verticale, surtout en été. Cependant, la production d’une ferme verticale pourrait être plus utile au réseau en elle-même. Pour l’illustrer : une ferme horizontale est comme un sprinter (pic d’énergie autour de midi), tandis qu’une ferme verticale ressemble davantage à un marathonien (énergie régulière répartie sur la journée).
Performance saisonnière : En hiver, lorsque le soleil est bas, les panneaux inclinés vers le sud peuvent être placés à un angle raide pour mieux capter la faible lumière du soleil, tandis que les panneaux verticaux (est-ouest) recevront un peu de soleil le matin et l’après-midi si le soleil se lève/se couche suffisamment au sud. Si la neige recouvre le sol, les panneaux inclinés vers le sud peuvent encore recevoir le soleil direct (s’ils ne sont pas eux-mêmes recouverts de neige), mais les panneaux verticaux seront complètement perpendiculaires au soleil d’hiver autour de midi (ce qui signifie que le soleil frappe leur tranche). Donc, d’un point de vue purement géométrique, un panneau orienté au sud a un avantage pour la production hivernale. Cependant, il faut prendre en compte la couverture neigeuse : un panneau vertical sera probablement sans neige et bénéficiera aussi de la réflexion de la neige au sol, tandis qu’un panneau incliné pourrait être recouvert de neige après une tempête jusqu’à ce qu’il soit dégagé. Dans les endroits où il neige fréquemment, les systèmes verticaux peuvent en fait produire davantage pendant la saison hivernale pour cette raison, comme observé dans des cas de test où des rangées verticales ont surpassé les panneaux inclinés lors de journées enneigées sunzaun.com. Par temps hivernal nuageux, les deux systèmes produisent peu, mais le vertical peut capter plus de lumière diffuse des deux côtés. En été, les panneaux traditionnels gagnent clairement à midi (quand le soleil est haut), mais les panneaux verticaux peuvent mieux s’en sortir tôt/tard lors des longues journées d’été. Donc la comparaison saisonnière dépend vraiment de la latitude et du climat. Exemple notable : dans les régions de haute latitude avec de la neige, il a été constaté que les panneaux bifaciaux verticaux produisaient significativement en hiver grâce aux réflexions, alors que de nombreux systèmes à angle fixe restaient inactifs sous la neige asahi.com.
Utilisation du sol & densité : Les fermes solaires traditionnelles couvrent souvent de grandes surfaces continues ; en gros, là où il y a des panneaux, le sol en dessous n’est généralement pas utilisable (il devient fortement ombragé et rempli de structures de support). Certaines fermes utilisent cet espace pour faire paître des moutons ou planter des fleurs sauvages (pour soutenir les pollinisateurs), mais on ne peut généralement pas cultiver des cultures en rangs sous une couverture de panneaux solaires. Les fermes verticales utilisent le terrain en bandes – les panneaux eux-mêmes n’occupent souvent qu’un faible pourcentage de la surface du champ (souvent moins de 5–10 %, selon l’espacement des rangées). Le reste du terrain peut recevoir du soleil et de la pluie et donc être utilisé pour l’agriculture ou laissé en espace ouvert. En termes de capacité pure par hectare, une ferme traditionnelle densément installée pourrait, par exemple, installer 30 MW sur un kilomètre carré, tandis qu’une ferme verticale sur la même surface, à cause de l’espacement, installerait beaucoup moins de capacité (peut-être de l’ordre de 10 MW, si les rangées sont espacées pour les cultures). Cependant, ces 10 MW sont additionnels à tout le rendement agricole du terrain, alors que la ferme de 30 MW remplace complètement l’agriculture. Donc, pour un usage énergie uniquement, le modèle traditionnel l’emporte en watts par hectare ; pour une production combinée (nourriture + énergie), le vertical l’emporte. De plus, les panneaux verticaux peuvent utiliser des bandes marginales que les panneaux traditionnels pourraient ignorer – par exemple, les bords étroits des champs, le long des canaux d’irrigation, des emprises routières, etc. Dans ces endroits, comparer la capacité par hectare n’a pas de sens car les fermes traditionnelles n’y seraient pas construites du tout.
Maintenance & Exploitation : Les deux systèmes nécessitent de la maintenance (vérification des onduleurs, nettoyage des panneaux, gestion de la végétation sous les panneaux, etc.). Les fermes traditionnelles souffrent parfois de l’accumulation de poussière, surtout si les panneaux sont inclinés à de faibles angles (la saleté ne glisse pas facilement) – le nettoyage peut être important dans les déserts ou les zones sèches. Les panneaux verticaux, comme nous l’avons noté, ont des avantages d’auto-nettoyage solarwa.org. Les fermes traditionnelles peuvent offrir un accès plus facile pour les véhicules de maintenance (puisqu’elles ont souvent des allées dégagées et une disposition plus uniforme), tandis que les rangées verticales peuvent littéralement être des rangées clôturées auxquelles on accède par les extrémités ou par des chemins dédiés. Cependant, si la rangée verticale est intégrée dans une clôture, la maintenance peut se résumer à patrouiller la ligne de clôture, ce qui est simple. La présence de cultures ou d’animaux complique un peu la maintenance des fermes verticales – on ne peut pas circuler partout, il faut respecter les cultures ou se coordonner avec le calendrier agricole. Les fermes traditionnelles maintiennent généralement la végétation basse (parfois grâce au pâturage des moutons ou à la tonte) pour éviter l’ombrage ; les fermes verticales doivent empêcher les cultures hautes de bloquer les panneaux, mais si c’est la culture elle-même qui a de la valeur, on ne la coupe pas – on choisit des cultures compatibles. Il y a aussi plus de bordure pour la faune dans les fermes verticales – les oiseaux ou les rongeurs peuvent se déplacer différemment autour des panneaux qu’en plein champ. Il reste à voir si les rangées verticales présentent une incidence de nuisibles plus élevée ou plus faible (certains agriculteurs craignent que les oiseaux se perchent sur le dessus des panneaux et laissent des fientes, etc., mais cela peut arriver sur n’importe quelle structure).
Besoins en stockage d’énergie : L’un des avantages mis en avant des fermes verticales est la réduction du besoin de batteries pour décaler l’énergie solaire vers la fin de journée solarwa.org. Un réseau composé uniquement de solaire traditionnel pourrait nécessiter beaucoup de stockage ou des centrales de pointe pour fournir de l’électricité le soir, une fois le soleil couché. Un réseau avec un mix incluant du solaire vertical aurait une production intégrée plus importante en fin de journée. Cela dit, les fermes traditionnelles peuvent aussi répondre à ce besoin en surdimensionnant et en ajoutant du stockage, mais à coût supplémentaire. Si l’on imagine une ferme solaire conventionnelle de 100 MW contre une ferme solaire verticale de 100 MW : la conventionnelle produira une énorme quantité d’énergie à midi (ce qui peut entraîner du gaspillage ou une vente à bas prix) puis plus rien à 18h ; la verticale aura une production plus modeste à midi mais continuera à produire à 18h alors que la conventionnelle sera à zéro. Ainsi, la conventionnelle pourrait nécessiter, par exemple, une batterie de 25 MW pour décaler une partie de l’énergie de midi vers le soir, tandis que la verticale pourrait se contenter d’une batterie beaucoup plus petite, voire aucune, car elle s’étend naturellement vers le soir. C’est pourquoi les planificateurs énergétiques voient un rôle pour le PV vertical dans l’équilibrage des réseaux. C’est presque comme avoir un « tracker » intégré qui suit le moment du besoin plutôt que la position exacte du soleil.
Complexité et flexibilité : Le solaire traditionnel est aujourd’hui une machine bien rodée – des milliers d’installateurs savent comment le déployer, les coûts sont bien compris, et la performance est très prévisible. Les fermes solaires verticales sont plus récentes ; moins d’entreprises ont de l’expérience avec elles, et chaque site peut nécessiter des ajustements personnalisés (pour les conditions du sol, l’espacement optimal des rangées, etc.). Cependant, des entreprises comme Sunzaun, Next2Sun et d’autres proposent désormais des solutions préconçues pour les structures verticales, ce qui réduit la complexité pour les adopteurs solarwa.org. Le solaire traditionnel peut aussi être installé sur des trackers pour élargir sa production (les trackers suivent le soleil, fournissant plus d’énergie le matin et l’après-midi que l’inclinaison fixe), mais les trackers ajoutent des pièces mobiles et de la maintenance. Les systèmes verticaux atteignent une production large similaire sans pièces mobiles, ce qui est un avantage pour eux. D’un autre côté, les systèmes verticaux sont moins flexibles en un sens : on ne peut pas ajuster l’inclinaison selon la saison ni suivre le soleil – ils sont fixes par conception. Les systèmes traditionnels à inclinaison fixe peuvent au moins être optimisés pour la latitude (angle) ou ajustés une ou deux fois par an si l’on souhaite modifier l’angle hiver/été. En pratique, cependant, la plupart des fermes solaires gardent la même inclinaison toute l’année.

Pour illustrer la comparaison : un expert allemand de l’énergie a décrit l’agri-PV vertical comme un générateur orienté est-ouest, sans le grand pic de midi du PV conventionnel pveurope.eu. Il a noté que cela permet « moins de conflits d’usage, une meilleure couverture de la demande d’électricité et des besoins de stockage réduits » pour le système énergétique pveurope.eu. Par ailleurs, un développeur solaire conventionnel pourrait rétorquer que si le terrain est disponible et que l’on souhaite simplement un maximum de mégawattheures, une configuration traditionnelle (peut-être combinée à une batterie) pourrait être plus simple et moins chère. Les deux approches ont leur place, et elles ne sont pas exclusives – les fermes solaires du futur pourraient intégrer les deux types, avec certains panneaux verticaux le long des périmètres et d’autres traditionnels au centre d’un champ, optimisant ainsi l’utilisation du terrain et la production d’électricité ensemble.

En résumé, les parcs solaires traditionnels excellent en production brute d’énergie et ont une avance en termes de coût et d’échelle, mais les parcs bifaciaux verticaux offrent une efficacité d’utilisation du sol supérieure pour un double usage et un profil de production plus adapté au réseau. Le choix dépendra des objectifs du projet : si la co-utilisation du terrain et la valeur ajoutée pour le réseau sont prioritaires, le vertical est très attractif ; si la production maximale et le coût le plus bas priment, le traditionnel reste solide. À mesure que le paysage énergétique évolue (et que l’on intègre plus de solaire dans les réseaux), la valeur de l’approche verticale devrait croître.

Déploiements actuels et projets pilotes dans le monde

Les fermes solaires bifaciales verticales sont passées du concept à la réalité dans de nombreux projets pilotes et même des déploiements commerciaux à travers le monde. En 2025, voici quelques déploiements et études de cas notables montrant comment la technologie est appliquée :

Allemagne et Europe centrale : L’Allemagne a été un pionnier de l’agrivoltaïsme vertical. La startup Next2Sun, fondée en 2015, a construit l’une des premières et plus grandes fermes bifaciales verticales d’Europe. En 2020, elle a achevé une installation agrivoltaïque verticale emblématique de 4,1 MW à Donaueschingen-Aasen (Bade-Wurtemberg) – des rangées de panneaux bifaciaux sur des terres agricoles next2sun.com. Suite à cela, Next2Sun a étendu ses projets aux pays voisins : par exemple, une centrale de 1,9 MW à Neudorf, en Autriche (mise en service en 2022) qui combine la culture de citrouilles et de soja avec des panneaux verticaux pv-magazine.com. Ce site autrichien a fourni des données précieuses ; les agriculteurs Peter Gsell et Josef Gründl, propriétaires du système, ont rapporté que la présence des panneaux n’a pas significativement modifié l’humidité du sol, que l’année soit sèche ou humide pv-magazine.com, et que les périodes de récolte étaient à peu près similaires à celles des champs conventionnels (avec un léger allongement pour certaines cultures comme le soja) pv-magazine.com. Ils ont également souligné le faible entretien – depuis 2022, ils n’avaient pas eu besoin de nettoyer les panneaux grâce à la pluie et à la neige qui les maintiennent propres pv-magazine.com. L’intérêt européen croît rapidement : les dirigeants de Next2Sun ont révélé à Intersolar Europe 2025 que leurs installations annuelles ont doublé pour atteindre 40 MW en 2024 (contre 20 MW l’année précédente) alors que la demande a explosé dans des pays comme l’Allemagne, la France et l’Italie pv-magazine.com. La France et l’Italie, confrontées à des contraintes foncières et à des politiques favorables à l’agrivoltaïsme, comptent plusieurs sites pilotes et prévoient des dizaines de mégawatts de solaire vertical dans les vignobles et les champs cultivés. En Europe du Nord (Pays-Bas, Belgique), où les fermes laitières et les champs ouverts sont courants, des essais sont en cours pour utiliser des clôtures solaires verticales afin de produire de l’énergie sans perturber les vaches en pâturage. Même dans la Suisse enneigée, des panneaux verticaux ont été intégrés dans les murs antibruit des autoroutes (l’autoroute A13) pour à la fois réduire le bruit et produire de l’électricité toute l’année 8msolar.com.
États-Unis : Les États-Unis ont adopté la tendance de l’agrivoltaïsme avec un certain retard, mais rattrapent rapidement leur retard en 2024–2025. Un projet phare se trouve à Burlington, Vermont, où Next2Sun s’est associé à l’entreprise américaine iSun pour construire le premier système agrivoltaïque vertical commercial du pays pveurope.eu. La construction a débuté en 2024 sur un site de 1,5 hectare qui comptera 69 rangées de panneaux bifaciaux, espacées d’environ 30 pieds (9,1 m), avec des légumes comme les carottes et les betteraves cultivés entre les rangées pveurope.eu. Jeff Peck, PDG d’iSun, a déclaré que le système vertical préserve la « terre précieuse… presque complètement » pour l’agriculture, démontrant l’adaptabilité aux besoins des agriculteurs pveurope.eu. Ce projet du Vermont constitue une preuve de concept significative pour de plus grandes fermes à double usage aux États-Unis. Parallèlement, des recherches et des installations pilotes voient le jour : le site de recherche agricole de la Colorado State University a installé en 2024 des rangées de panneaux bifaciaux verticaux (utilisant la structure de Sunzaun) et a réussi à cultiver du maïs avec des équipements agricoles standards circulant entre les rangées sandboxsolar.com. Dans le New Jersey, l’Université Rutgers a mis en place un système vertical de 170 kW sur sa ferme de recherche, soutenu par le programme d’énergie propre de l’État, pour étudier les impacts sur les cultures fourragères et le pâturage du bétail parmi les panneaux pv-magazine-usa.com. Ce projet inclut même des abris pour animaux et des points d’eau sous les rangées de panneaux pour s’intégrer aux activités d’élevage pv-magazine-usa.com. À plus petite échelle, certains agriculteurs américains ont bricolé des « clôtures solaires » – par exemple, une ferme du Colorado (Spring Hill Greens) a adapté une clôture bifaciale de 26 kW entre des serres pour répondre à ses besoins énergétiques sans sacrifier la surface de culture solarwa.org. Des acteurs du secteur comme Helge Biernath de Sunzaun ont activement promu l’agrivoltaïsme vertical via des podcasts et des webinaires, notant que l’Europe et l’Asie sont en avance mais que l’intérêt américain croît rapidement à mesure que les gens prennent conscience des avantages en matière d’utilisation des terres sunzaun.com. En effet, certains développeurs solaires américains considèrent désormais l’agrivoltaïsme comme un moyen de faciliter l’acceptation des projets solaires par les communautés – en les présentant comme des améliorations agricoles plutôt quplutôt que des remplacements. Lightstar Renewables, par exemple, a annoncé des projets agrivoltaïques (par exemple dans le Massachusetts) où des rangées de panneaux verticaux permettront la poursuite de l’agriculture et même l’amélioration de l’habitat des pollinisateurs, dans le but de montrer aux communautés locales un modèle différent de ferme solaire igrownews.com.
Japon et Asie de l’Est : Le Japon a été un des premiers à adopter le concept de solar sharing (agrivoltaïsme) par nécessité – manque de terres et volonté de revitaliser les communautés agricoles. Les premières expériences de PV vertical au Japon remontent à plus de dix ans asahi.com, mais ce n’est que récemment que les panneaux bifaciaux ont rendu l’approche plus efficace. Le projet de rizière de la ville d’Ashikaga (mentionné plus haut) en est un exemple phare : Installé en mai 2024 par une entreprise appelée Sharing Farm, c’est l’un des premiers du genre au Japon avec une technologie bifaciale moderne asahi.com. Les panneaux se dressent comme des rangées de cloisons dans la rizière, et une vidéo filmée par drone d’une planteuse de riz se faufilant entre les rangées de panneaux est devenue virale, montrant comment les opérations agricoles peuvent se poursuivre asahi.com. Le fait que les rendements en riz n’aient baissé que de 5 % a impressionné de nombreux observateurs asahi.com, et le projet vend l’électricité solaire à la société Marubeni pour le réseau asahi.com. Les experts au Japon s’attendent à une prolifération de ce type d’installations, notamment dans les régions du nord comme Hokkaido où de fortes chutes de neige peuvent paralyser les installations solaires traditionnelles asahi.com. Un responsable de la JPEA (Japan Photovoltaic Energy Association) prévoit une croissance annuelle de 20 à 30 % des installations de panneaux verticaux, principalement dans ces régions enneigées asahi.com. Au-delà du Japon, d’autres pays asiatiques explorent l’agrivoltaïsme vertical : En Corée du Sud, il y a un intérêt pour l’utilisation de panneaux verticaux en bordure des rizières (la Corée du Sud a déjà construit une célèbre piste cyclable solaire de 32 km, mais il s’agissait de solaire plus conventionnel). En Chine, la grande majorité du solaire est traditionnel, mais des chercheurs ont testé des installations bifaciales verticales dans les déserts, profitant des sables à fort albédo pour le gain sur la face arrière solarwa.org. Notamment, certains fabricants chinois produisent désormais des panneaux bifaciaux optimisés pour une installation verticale, anticipant un marché mondial pour ces systèmes pv-magazine.com. On peut s’attendre à ce que les pays d’Asie denses et à haute latitude (Japon, Corée du Sud, certaines régions de Chine) soient des terres fertiles pour les fermes solaires verticales dans les années à venir.
Autres régions : Dans les régions arides comme le Moyen-Orient ou l’Afrique du Nord, des panneaux bifaciaux verticaux pourraient être utilisés pour des structures d’ombre qui servent également de générateurs solaires – par exemple, en créant des canaux ou des chemins ombragés. Bien qu’il ne s’agisse pas à proprement parler de « fermes », il s’agirait d’installations verticales permettant d’économiser l’eau en limitant l’évaporation (similaire au concept de recouvrir les canaux de panneaux solaires, expérimenté en Inde et en Californie avec des panneaux plats). En Europe, en dehors de l’Allemagne, des pays comme l’Italie investissent dans l’agrivoltaïsme pour protéger les vignobles et les vergers du soleil extrême et de la grêle – certains projets italiens utilisent des panneaux surélevés, mais des panneaux verticaux sont également envisagés lorsque cela est approprié (par exemple, le long des rangées de vergers). L’Afrique possède un immense potentiel solaire, et les systèmes verticaux pourraient trouver leur place dans des projets agricoles communautaires où l’apport d’irrigation (par pompage solaire) et la protection des cultures sont précieux. Une startup d’Afrique de l’Est, par exemple, étudie des clôtures agro-solaires pour éloigner les éléphants des champs tout en produisant de l’électricité pour les villages – une utilisation créative à double objectif pour les clôtures solaires verticales.

Ces déploiements révèlent une tendance : de petits projets pilotes (souvent de quelques centaines de kW) pour tester le concept, suivis de projets commerciaux plus importants (plusieurs MW) une fois la confiance établie. D’ici 2025, les fermes solaires verticales ne sont plus seulement expérimentales. L’Allemagne à elle seule compte des dizaines de mégawatts en fonctionnement ; les États-Unis disposent de solides démonstrations en cours ; le Japon a adopté l’idée pour son paysage futur. Les acteurs de l’industrie collaborent au-delà des frontières – le projet du Vermont est un transfert direct de technologie allemande vers les États-Unis, et des entreprises japonaises ont visité des sites européens pour apprendre les meilleures pratiques. Les conférences sur l’agrivoltaïsme mettent désormais fréquemment en avant les systèmes verticaux comme catégorie clé (par exemple, la conférence AgriVoltaics 2024 proposait une visite technique entière « Vertical PV » en Allemagne agrivoltaics-conference.org).

Des commentaires d’experts soulignent l’importance de ces projets concrets. « Amener le photovoltaïque solaire sur des terres agricoles proches des centres urbains pourrait réduire le besoin de limiter la production d’énergie », a noté Helge Biernath, faisant référence aux problèmes de surproduction solaire en Californie et à l’avantage de produire plus près des lieux de consommation sunzaun.com. Il a également observé que l’avance de l’Europe est en partie due au fait qu’ils « ont moins de terres » et ont dû innover pour utiliser intelligemment les espaces sunzaun.com. Désormais, avec des succès tangibles, davantage d’acteurs – des agriculteurs aux compagnies d’électricité – s’y intéressent. Il est révélateur que même les décideurs politiques et les chercheurs s’impliquent : Fraunhofer ISE en Allemagne a créé une startup dédiée à l’agrivoltaïsme (Diveo GmbH) pour aider au déploiement de systèmes, y compris verticaux pv-magazine.com, et les gouvernements financent des études pour affiner la réglementation et les modèles de performance (comme le DOE aux États-Unis, et plusieurs projets pilotes financés par l’UE). Les études de cas mondiales à ce jour suggèrent qu’avec une adaptation appropriée aux besoins locaux (types de cultures, climat, etc.), les fermes solaires verticales peuvent réussir dans divers contextes.

Perspectives d’avenir et innovations

En regardant vers l’avenir, les fermes solaires verticales avec panneaux bifaciaux semblent prêtes à connaître une croissance et un perfectionnement significatifs. Voici quelques tendances et innovations futures à surveiller :

Montée en puissance et adoption généralisée : Ce qui a commencé comme un concept de niche est sur le point de passer à l’échelle commerciale. Les analystes du secteur prévoient une croissance rapide de l’agrivoltaïsme en général – un rapport de Global Market Insights a évalué le marché de l’agrivoltaïsme à 6,3 milliards de dollars en 2024 et prévoit une croissance régulière tout au long des années 2020 gminsights.com. Une part importante de ce marché pourrait concerner les systèmes verticaux, compte tenu de leur attrait. Dans des pays comme l’Allemagne, l’agri-PV vertical passe du stade pilote à un déploiement soutenu par les politiques publiques ; la feuille de route 2023 du gouvernement pour les énergies renouvelables intègre explicitement l’agrivoltaïsme comme une stratégie clé pour développer le solaire sans conflit d’usage des terres roedl.com. Nous pourrions voir des incitations spécifiques (tarifs de rachat ou crédits bonus) pour les projets agrivoltaïques dans davantage de juridictions, ce qui accélérera l’adoption. L’augmentation attendue de 20 à 30 % par an des panneaux verticaux au Japon (principalement dans les régions enneigées) asahi.com indique une montée en puissance rapide. Si ces taux se maintiennent, d’ici 5 ans, les fermes verticales pourraient représenter une part notable des nouvelles capacités solaires ajoutées sur ces marchés. L’Inflation Reduction Act (IRA) des États-Unis comprend également des dispositions et des financements pouvant couvrir les installations agrivoltaïques (par exemple, via les programmes d’énergie rurale de l’USDA et les subventions du DOE), ce qui pourrait indirectement stimuler les projets verticaux. La création de nouvelles entreprises (comme Diveo, soutenue par Fraunhofer en Allemagne pv-magazine.com) et de partenariats (comme le fabricant de modules Huasun s’associant à Next2Sun pour fournir des panneaux bifaciaux avancés pv-magazine.com) devrait rationaliser la chaîne d’approvisionnement et le savoir-faire pour ces systèmes.
Améliorations technologiques : Attendez-vous à voir une technologie de panneaux encore meilleure optimisée pour une utilisation verticale. Les panneaux bifaciaux actuels ont une bifacialité (efficacité arrière par rapport à l’avant) d’environ 70-95 %. Les nouveaux modèles, notamment avec des cellules à hétérojonction, atteignent une bifacialité de >95 % pv-magazine.com, ce qui signifie que le côté arrière est presque aussi performant que le côté avant. Cela maximise effectivement ce qu’un panneau vertical peut faire avec la lumière réfléchie. On pourrait également voir des panneaux bifaciaux partiellement transparents (laissant passer plus de lumière vers les cultures) ou des panneaux capables de modifier leur opacité. Une autre innovation possible serait des réflecteurs intégrés ou des diffuseurs : par exemple, de petits réflecteurs à la base des panneaux pour diriger plus de lumière vers l’arrière dans des conditions de faible ensoleillement. Un concept proposé par des chercheurs implique des panneaux bifaciaux verticaux est-ouest avec des réflecteurs ajustables au sol pour augmenter la production hivernale couleenergy.com – une sorte d’hybride entre le solaire à concentration et le PV vertical. Les matériaux s’améliorent également : des revêtements antireflets qui minimisent l’éblouissement (important si les panneaux longent des routes ou sont proches des habitations) et des revêtements anti-salissures qui réduisent encore l’adhérence de la poussière.
Conception et optimisation plus intelligentes : Avec plus de données issues des projets pilotes, les ingénieurs modélisent de mieux en mieux la performance des bifaciaux verticaux. Au départ, les outils de simulation PV standards avaient du mal à prédire avec précision la production d’énergie des rangées bifaciales verticales (en raison de la géométrie inhabituelle et des facteurs d’albédo) sandboxsolar.com. Désormais, les entreprises et chercheurs affinent ces modèles, en tenant compte de facteurs comme les conditions météorologiques locales, la réflectivité précise du sol, l’espacement des rangées, etc. On peut s’attendre à l’apparition de logiciels de conception spécifiquement pour l’agrivoltaïsme, permettant une optimisation sur mesure : par exemple, selon le type de culture et la latitude, le logiciel pourrait suggérer la hauteur, l’espacement et l’orientation idéaux des panneaux pour équilibrer la croissance des cultures et la production d’énergie. Des travaux sont également en cours sur le suivi des panneaux verticaux – cela peut sembler contre-intuitif, mais on pourrait avoir un panneau vertical qui, en été, s’incline légèrement ou pivote pour ajuster son angle. Certains systèmes expérimentaux utilisent une configuration verticale « dynamique » où le panneau peut pivoter de 20 à 30° vers l’est ou l’ouest selon les besoins (plus complexe, mais potentiellement plus de rendement annuel). Cependant, beaucoup dans l’industrie estiment que la simplicité est essentielle, et que le vertical fixe avec bifacial est suffisamment robuste.
Intégration avec le stockage d’énergie et le réseau : À mesure que les fermes solaires verticales se multiplient, elles seront probablement associées à des batteries de stockage pour créer une alimentation électrique plus stable. Même si elles réduisent le besoin de stockage en répartissant la production, disposer d’un certain stockage sur site peut aider à transférer l’excédent d’énergie du matin vers le pic du soir ou à fournir de l’électricité lors des journées nuageuses. La startup Diveo (issue du Fraunhofer ISE) vise explicitement à intégrer l’agrivoltaïsme avec des systèmes de batteries, créant ainsi des centrales hybrides sur les exploitations agricoles pv-magazine.com. On pourrait voir des agriculteurs utiliser le solaire couplé à des batteries non seulement pour vendre de l’électricité mais aussi pour faire fonctionner les pompes d’irrigation à des horaires correspondant à la production solaire (économisant ainsi eau et énergie). À l’échelle du réseau, si de nombreuses fermes verticales sont mises en service, les opérateurs de réseau intégreront leurs profils de production dans la planification. Cela pourrait conduire à considérer les fermes solaires comme des atouts pour le réseau, fournissant un soutien de tension le matin/soir et complétant l’éolien ou le solaire traditionnel. En somme, le solaire vertical pourrait aider à atténuer la fameuse « courbe du canard » (où la demande nette chute à midi et explose la nuit) en remplissant le ventre du canard et en adoucissant son cou.
Gamme d’applications plus large : L’avenir pourrait voir des panneaux bifaciaux verticaux dans des lieux encore inhabituels aujourd’hui. Par exemple, l’agriculture urbaine – les toits pourraient accueillir des rangées de panneaux solaires verticaux avec des cultures maraîchères entre les rangées. Cela a déjà été testé à petite échelle : les panneaux verticaux sur des toits plats, étonnamment, peuvent surpasser les panneaux inclinés dans les villes enneigées car les verticaux continuent de produire en hiver alors que les inclinés sont recouverts de neige pv-magazine.com. Ainsi, les installations urbaines pourraient adopter des panneaux verticaux sur les toits pour optimiser la production hivernale et libérer de l’espace pour d’autres usages (comme des unités de CVC ou des jardins de toit entre les rangées verticales). Un autre domaine potentiel est l’intégration en serre : installer des panneaux bifaciaux verticalement sur les côtés des serres ou en bandes dans les parois, générant de l’énergie tout en laissant passer suffisamment de lumière pour les plantes. Pensez aussi aux aquavoltaïques – des panneaux verticaux dans des fermes piscicoles ou des étangs, servant de cloisons qui produisent de l’électricité et offrent peut-être de l’ombre appréciée par certaines espèces aquacoles.
Perspectives politiques et de marché : Les décideurs politiques sont de plus en plus conscients de l’agrivoltaïsme. Les discussions sur la politique agricole de l’UE ont inclus la possibilité de rendre les exploitations à double usage éligibles aux subventions agricoles (afin que les agriculteurs ne soient pas pénalisés pour avoir des panneaux solaires sur leurs terres). Aux États-Unis, des États comme le Massachusetts et le New Jersey établissent des directives claires pour le double usage afin que les agriculteurs puissent obtenir des crédits d’énergie renouvelable tout en maintenant la production agricole. On peut s’attendre à la publication de davantage de normes officielles et de bonnes pratiques – par exemple, la hauteur des panneaux selon les équipements, la manière de mesurer précisément l’impact sur les rendements agricoles, etc. La certification des systèmes est également une étape : le système vertical de Sunzaun a récemment obtenu la certification UL aux États-Unis, une première du genre solarwa.org, ce qui ouvre la voie à des autorisations plus faciles et à une meilleure bancabilité. Si les marchés du carbone et les certifications de durabilité se développent, les produits agrivoltaïques (comme les cultures « cultivées sous le soleil ») pourraient se vendre à un prix supérieur ou offrir des incitations supplémentaires.
Opinion publique et d’experts : Jusqu’à présent, de nombreux experts sont optimistes. Les chercheurs citent souvent l’agrivoltaïsme comme un élément clé d’un avenir durable. Le ton des commentaires est qu’il ne s’agit pas seulement d’énergie renouvelable, mais de repenser l’utilisation des terres de manière holistique. Par exemple, Chad Higgins (OSU) s’enthousiasme pour la synergie (plus de nourriture et plus d’énergie) solarwa.org, et Helge Biernath (Sunzaun) relie passionnément l’agrivoltaïsme à la sécurisation de notre biomasse alimentaire face au changement climatique sunzaun.com. Ces récits deviendront probablement plus courants – on entendra parler de fermes solaires qui nourrissent les communautés et de fermes qui alimentent les communautés dans la même phrase. On peut imaginer de futurs articles de presse : par exemple, « Une ferme familiale produit 100 hectares de blé et 2 MW d’énergie solaire » comme une norme. Les décideurs politiques apprécient aussi l’idée de réduire les conflits d’usage des terres, qui ont déjà bloqué des projets par le passé. Si les fermes solaires verticales peuvent démontrer de bons rendements agricoles et des agriculteurs satisfaits, cela pourrait convertir certains sceptiques du solaire (notamment ceux qui craignent la perte de terres agricoles) en partisans.

En termes d’innovation, il convient également de mentionner que d’autres conceptions verticales sont en cours de test : par exemple, les configurations de panneaux en forme de V (deux panneaux reliés en « V » inversé, l’un orienté à l’est, l’autre à l’ouest) qui peuvent être montés sur un seul poteau – cela permet d’obtenir un effet similaire à une clôture verticale mais avec peut-être une empreinte au sol réduite et une légère inclinaison de chaque côté pour un rendement supplémentaire. Des recherches en 2025 ont montré des résultats prometteurs dans la modélisation de tels systèmes bifaciaux en V pour certaines cultures solarfarmsummit.com. Une autre idée est l’agrivoltaïsme mobile – des panneaux qui peuvent coulisser ou être retirés lors de certaines opérations agricoles ou saisons (par exemple, déployer les panneaux uniquement hors saison pour une culture). Cependant, la complexité supplémentaire pourrait rendre cette solution moins attrayante que de simplement concevoir des systèmes statiques adaptés à l’agriculture toute l’année.

Les perspectives sont que l’agrivoltaïsme vertical passera du stade expérimental à une option standard dans la boîte à outils solaire. Ne soyez pas surpris si, dans quelques années, vous passez devant une ferme et voyez ce qui ressemble à une rangée de clôtures en verre scintillant au soleil, ou si vous entendez parler d’un grand projet à l’échelle industrielle ayant opté pour une disposition bifaciale verticale afin d’améliorer l’intégration au réseau. La synergie de la récolte de la lumière solaire sur deux faces et du partage des terres entre énergie et agriculture constitue une solution convaincante à de multiples problèmes – et c’est exactement ce genre de solutions dont le monde a besoin en plus grand nombre.

Pour reprendre les mots d’un des premiers utilisateurs, l’agriculteur Peter Gsell en Autriche : « Je suis opposé à l’utilisation du photovoltaïque sur les terres agricoles » (c’est-à-dire l’ancienne méthode qui recouvre un champ) « …cependant, [avec l’agrivoltaïsme vertical] la terre reste arable. » pv-magazine.com Il n’a même pas sérieusement envisagé les ombrières solaires traditionnelles à cause des problèmes d’ombrage en Europe du Nord pv-magazine.com, mais l’approche verticale lui a fait changer d’avis. Ce sentiment, une fois prouvé à grande échelle, pourrait faire changer d’avis beaucoup de monde. Les fermes solaires verticales montrent que l’énergie solaire et l’agriculture n’ont pas à être en concurrence – elles peuvent littéralement coexister côte à côte, au bénéfice des deux. Les prochaines années verront probablement ce concept passer de parcelles pilotes à de vastes champs de « cultures solaires » fournissant ensemble de l’électricité propre et de la vraie nourriture.

Conclusion

Les fermes solaires verticales utilisant des panneaux bifaciaux représentent une innovation remarquable à l’intersection de l’énergie renouvelable et de l’utilisation des terres. Elles transforment les clôtures, les bordures de champs et autres espaces verticaux en générateurs d’électricité sans déplacer l’usage principal du terrain. Comme nous l’avons vu, elles offrent de nombreux avantages : une production d’énergie plus répartie sur la journée, le maintien de la production agricole, une empreinte foncière réduite et une résilience dans des climats difficiles (neige, chaleur, etc.). Des projets concrets en 2024–2025 – des rizières japonaises aux champs de citrouilles allemands en passant par des fermes expérimentales américaines – ont validé que cette approche fonctionne, dépassant souvent les attentes en maintenant les rendements agricoles et en générant une quantité importante d’électricité. Les experts et les leaders du secteur défendent de plus en plus l’agrivoltaïsme comme une stratégie clé pour un avenir durable, et les cadres politiques évoluent lentement pour le soutenir.

Bien sûr, des défis comme des coûts initiaux plus élevés et des complexités de conception doivent être relevés, mais les innovations continues et les économies d’échelle améliorent rapidement la situation. L’élan est clairement en train de s’accélérer : les entreprises augmentent les installations, les agriculteurs partagent leurs réussites et les chercheurs développent de meilleurs outils pour optimiser ces systèmes. Dans un monde où les pressions du changement climatique, de la sécurité alimentaire et des besoins énergétiques s’intensifient, les fermes solaires bifaciales verticales offrent une synergie convaincante – une façon de multiplier la productivité des terres en superposant les fonctions.

Comme l’a souligné un PDG du secteur des énergies propres, il est temps de penser au-delà des incitations et de reconnaître qu’intégrer le solaire à l’agriculture pourrait bientôt devenir une nécessité, et non plus seulement une option, pour préserver à la fois notre approvisionnement alimentaire et nos objectifs en matière d’énergie propre sunzaun.com. À mi-parcours des années 2020, les fermes solaires verticales passent de parcelles expérimentales à une réalité commerciale. Elles sont en train de révolutionner à la fois l’énergie solaire et l’agriculture, prouvant qu’avec un peu d’ingéniosité, nous pouvons récolter le soleil de plusieurs façons – et ouvrir la voie à un avenir où panneaux solaires et cultures poussent côte à côte, alimentant et nourrissant le monde ensemble.

Sources

Sunzaun Blog – Le solaire vertical change la donne (juillet 2025) : Définition du solaire vertical et avantages dans les environnements commerciaux sunzaun.com.
Solar Washington – Les panneaux solaires bifaciaux verticaux augmentent l’énergie, économisent de l’espace… (mars 2024) : Explication des panneaux bifaciaux verticaux, études sur le rendement (+5–30%), double pic et fonctionnement plus frais solarwa.org.
Asahi Shimbun – Les panneaux solaires verticaux vont transformer le paysage des terres agricoles japonaises (6 juillet 2025) : Essai agrivoltaïque sur rizière (baisse de 5%), citation de Taiki Akasaka (Sharing Farm) sur la diffusion de la technologie, responsable JPEA sur les avantages pour la neige et le taux de croissance asahi.com.
pv magazine – Un regard approfondi sur l’agrivoltaïsme vertical (11 juillet 2025) : Détails du projet Next2Sun de 1,9 MW en Autriche – espacement de 9,4 m, aucun nettoyage nécessaire, impact minimal sur le calendrier des cultures, comparaison des coûts (200 k€ vs 110 k€ par MW), citation de Huber sur une valeur 25 % supérieure grâce au bifacial + profil pv-magazine.com.
Sunzaun Blog – Résumé du podcast Clean Power Hour (juillet 2025) : Citation de Helge Biernath (PDG de Sunzaun) encourageant l’agrivoltaïsme pour les rendements futurs de biomasse, citation de Tim Montague sur la réduction du stress des plantes, écart d’adoption États-Unis/Europe, site test de Sandbox Solar & CSU avec du maïs, sensibilisation/politiques comme obstacles sunzaun.com.
pv magazine – Next2Sun & iSun construisent la première agri-PV verticale aux États-Unis (2 janvier 2024) : Projet du Vermont de 1,5 ha, 69 rangées espacées de 9,14 m, cultures entre les rangées, citation de Jeffrey Peck (iSun) sur la préservation des terres, citation du PDG de Next2Sun Heiko Hildebrandt sur la production lorsque le PV conventionnel produit moins, avantages pour la couverture de la demande et besoins de stockage réduits pveurope.eu.
pv magazine USA – Une ferme du New Jersey étudie l’agrivoltaïsme (9 avr. 2024) : Système vertical Rutgers de 170 kW (Sunstall/Sunzaun), pâturage de bovins & fourrage avec panneaux verticaux, financé par l’État du NJ, modules bifaciaux ZnShine 450 W, installation Sunzaun précédente dans un vignoble, étude belge sur la réduction de l’eau d’irrigation, étude de l’OSU : 20 % de l’électricité américaine & réduction de 330 000 tonnes de CO₂, citation de Chad Higgins « l’agrivoltaïsme offre une véritable synergie… plus de nourriture, plus d’énergie, moins de demande en eau… » pv-magazine-usa.com, solarwa.org.
pv magazine – L’essor de l’agrivoltaïsme vertical (22 mai 2025) : Interview Intersolar 2025 – Next2Sun a doublé ses installations à 40 MW en 2024, la PV verticale se développe en Italie, Allemagne, France pv-magazine.com.

Bifacial Solar Panels: Everything You NEED to Know Before You Buy

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