FR
FRLes projets agrivoltaïques combinent la production agricole et la production d'énergie photovoltaïque dans le même espace, ce qui pose des problèmes de conception, d'évaluation et de prise de décision qui diffèrent fondamentalement de ceux des systèmes photovoltaïques conventionnels.
LuciSun soutient les développeurs agrivoltaïques, les propriétaires d'actifs, les autorités publiques et les acteurs de la recherche par le biais de services de conseil technique et de modélisation dédiés, visant à évaluer la faisabilité, la performance et la robustesse des concepts agrivoltaïques dans le cadre de contraintes de projets réels.
LuciSun fournit des services de conseil technique haut de gamme pour les projets agrivoltaïques, couvrant les études de faisabilité, les évaluations comparatives de conception et l'aide à l'obtention de permis, au financement et à la prise de décision technique. Ces services sont fournis par le biais d'études de simulation spécifiques menées par les experts de LuciSun, qui utilisent LuSim comme outil de modélisation central pour relever les défis spécifiques des systèmes agrivoltaïques.
Les projets agrivoltaïques diffèrent fondamentalement des installations photovoltaïques standard. Leur performance ne peut pas être évaluée uniquement sur la base du rendement énergétique annuel de l'énergie photovoltaïque. La disponibilité de la lumière au niveau des cultures, sa distribution spatiale, la dynamique saisonnière et les interactions à long terme entre la production agricole et la production d'énergie jouent un rôle central et doivent être évaluées de manière explicite.
Ces services sont appliqués dans différents contextes réglementaires et de projets, y compris des projets photovoltaïques développés en France, en Belgique, en Italie, en Espagne, en Allemagne et aux Pays-Bas, ainsi que dans d'autres contextes internationaux.
Dans les systèmes agrivoltaïques, la quantité pertinente n'est pas seulement la quantité totale de lumière atteignant le sol, mais aussi sa distribution spatiale et temporelle sous les structures photovoltaïques. Des déficits locaux, des excès ou une forte hétérogénéité peuvent avoir un impact direct sur le développement des cultures et les résultats agronomiques.
Les études LuciSun s'attachent donc à quantifier la distribution de la lumière de manière explicite dans l'espace et dans le temps, plutôt que de s'appuyer sur des facteurs de réduction uniformes ou des coefficients de correction moyens.
LuSim évalue les composantes directes, diffuses et réfléchies de l'irradiation de manière cohérente en trois dimensions, ce qui permet de prendre en compte la visibilité partielle du ciel, les interactions avec le sol et les effets d'ombrage structurel qui sont intrinsèques aux installations photovoltaïques.
Dans les systèmes agrivoltaïques en plein champ, généralement associés aux cultures céréalières et à d'autres cultures annuelles à grande échelle, les structures photovoltaïques doivent coexister avec les machines agricoles et la sensibilité des cultures saisonnières. En fonction de la conception, il peut s'agir de rangées verticales de panneaux photovoltaïques ou de structures surélevées avec un large espacement.
Les questions clés abordées dans les études LuciSun concernent la distribution spatiale de la lumière au niveau du sol, l'uniformité de l'exposition dans les zones cultivées et les compromis entre la capacité installée, la production d'énergie et les paramètres de luminosité pertinents pour les cultures.
LuSim permet de comparer systématiquement les différentes dispositions possibles en fonction d'hypothèses physiques identiques, ce qui permet d'évaluer objectivement la manière dont les choix de conception influencent la production d'énergie et la disponibilité de la lumière.
Pour les cultures pérennes telles que les vignobles et les vergers, les systèmes agrivoltaïques sont généralement basés sur des structures aériennes surélevées installées au-dessus des rangées de cultures. Ces configurations sont souvent motivées par des objectifs combinés de production d'énergie et de protection des cultures contre un rayonnement excessif ou des conditions météorologiques extrêmes. La difficulté de la modélisation réside dans la prise en compte des forts gradients verticaux de lumière, de l'ombrage partiel des canopées complexes et des effets saisonniers prononcés sur de longs horizons d'investissement.
LuciSun fournit des évaluations de la lumière résolues dans l'espace et dans le temps au niveau de la canopée, permettant une analyse comparative de la hauteur, de l'espacement et de l'orientation des structures, et fournissant des données physiquement cohérentes pour l'évaluation agronomique.
Les serres et les systèmes agrivoltaïques semi-fermés introduisent un ensemble différent de contraintes liées à l'enceinte, à la transmissivité du toit et à l'équilibre entre la lumière directe et la lumière diffuse. Dans ces cas, les hypothèses simplifiées concernant l'extérieur ne sont plus valables. LuciSun utilise LuSim pour évaluer la distribution de l'irradiation sous des enveloppes complexes, en tenant compte explicitement de l'ombrage, des réflexions et des propriétés des matériaux. Ces études permettent de comparer les différentes stratégies de couverture et leurs implications pour la production d'énergie et les conditions d'éclairage interne.
Les systèmes agrivoltaïques basés sur les pâturages reposent sur des structures PV surélevées avec un grand espacement, où l'objectif est de maintenir une disponibilité et une accessibilité acceptables de la lumière au fil du temps plutôt que de maximiser le rendement instantané.
Les principales questions concernent l'évolution temporelle des modèles d'ombrage, la variabilité saisonnière et la robustesse des aménagements dans différentes conditions d'exploitation.
Les études LuciSun se concentrent sur l'identification des périodes limites et des contraintes spatiales qui influencent la performance du système.
Selon le contexte du projet, les études LuciSun peuvent inclure des indicateurs de lumière pertinents sur le plan agronomique, tels que le rayonnement photosynthétiquement actif et l'intégrale de la lumière quotidienne, dérivés de manière cohérente des champs d'irradiation simulés. Ces indicateurs ne sont pas traités comme des approximations simplifiées, mais sont calculés à partir des mêmes distributions de lumière résolues dans l'espace et dans le temps que celles utilisées pour l'évaluation photovoltaïque.
L'évaluation agrivoltaïque nécessite souvent le couplage d'une modélisation détaillée de la lumière avec des modèles de croissance et de rendement des cultures. L'intégration entre LuSim et PASE, développé en collaboration avec l'Université de Liège, répond à ce besoin. PASE est un cadre open source qui vise à simuler des systèmes agrivoltaïques en combinant la modélisation de l'énergie photovoltaïque et l'évaluation des cultures.
PASE s'appuie sur des modèles et des bibliothèques établis pour la modélisation des cultures, y compris STICS, SIMPLE ou Gras-Sim, et met en œuvre une chaîne de modélisation où l'irradiation atteignant à la fois le système photovoltaïque et la culture est utilisée comme entrée pour la croissance de la culture et l'évaluation du rendement. Dans ce flux de travail combiné, LuSim contribue à la modélisation de l'irradiance tridimensionnelle à haute résolution dans des scènes agrivoltaïques complexes, tandis que PASE fournit la couche de modélisation agronomique.
La séparation des rôles entre la modélisation de l'irradiation à haute résolution et l'évaluation agronomique permet à chaque partie de la chaîne de modélisation de rester traçable et scientifiquement fondée. Cette approche a été appliquée et validée dans le cadre de projets de recherche collaborative, notamment SYMBIOSYST, un projet de recherche européen, dans lequel LuSim a été utilisé pour des évaluations à haute résolution de la distribution de l'irradiation à travers les modules photovoltaïques, les couverts végétaux et les surfaces au sol dans les démonstrateurs agrivoltaïques.
Les systèmes photovoltaïques agricoles comportent souvent des modules photovoltaïques bifaciaux, dont les performances dépendent à la fois de l'irradiation incidente et de la lumière réfléchie par le sol et les surfaces environnantes. LuSim capture explicitement ces interactions, ce qui permet d'évaluer les gains bifaciaux de manière cohérente avec la disponibilité de la lumière au niveau de la culture. Cela permet d'évaluer les compromis entre la production d'énergie, la conception structurelle et les stratégies de traitement du sol.
Pour toutes les configurations photovoltaïques, LuciSun s'appuie sur LuSim pour réaliser des simulations tridimensionnelles cohérentes, résolues dans le temps, qui permettent des études de conception comparatives et une exploration systématique des options. Les résultats ne se limitent pas à des indicateurs agrégés, mais incluent des sorties résolues dans l'espace qui révèlent l'hétérogénéité et les contraintes locales.
Les résultats des services agrivoltaïques de LuciSun comprennent généralement des évaluations comparatives des performances d'agencements alternatifs, la quantification des compromis entre la production d'énergie et la disponibilité de la lumière, ainsi que des données pour l'analyse des incertitudes et des risques. Ces résultats sont utilisés pour soutenir la prise de décision technique, les discussions avec les parties prenantes et les évaluations de la viabilité financière dans des contextes où les approches de modélisation simplifiées sont insuffisantes.
English English 
French
