Étude pluriannuelle du maïs sous un système agrivoltaïque à suivi et modélisation simplifiée du rendement

Produire de la nourriture et capter le soleil ensemble

Les terres agricoles subissent une double pression : elles doivent nourrir une population croissante tout en accueillant les panneaux solaires qui alimentent nos maisons, nos véhicules et nos industries. Cette étude examine si l’une des cultures les plus importantes au monde — le maïs — peut bien se développer sous des panneaux solaires surélevés, permettant aux agriculteurs de tirer des revenus à la fois du grain et de l’électricité sur une même parcelle.

Pourquoi l’agriculture et le solaire se disputent l’espace

Avec la hausse de la population mondiale et le réchauffement climatique, les agriculteurs subissent la pression de vagues de chaleur plus fréquentes, de saisons décalées et de précipitations incertaines. Parallèlement, les sociétés se précipitent pour installer davantage d’énergie propre, notamment solaire, afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Les terres plates et ouvertes sont souvent les plus pratiques pour implanter de vastes panneaux solaires, mais couvrir entièrement les champs réduirait la surface disponible pour les cultures. Les systèmes agrivoltaïques offrent un compromis : des panneaux solaires suffisamment élevés pour que cultures ou élevage puissent prospérer en dessous, permettant d’utiliser le même sol à deux fins.

Tester le maïs sous une ombre mobile

Les chercheurs ont mené une expérience pluriannuelle sur une ferme expérimentale de l’Indiana, au cœur du « corn belt » américain. Ils ont installé de grands panneaux solaires à axe unique et à suivi sur des portions d’un champ de maïs. Certaines zones se trouvaient directement sous des rangées solides de panneaux, d’autres sous un motif en damier laissant passer davantage de lumière, et le reste du champ servait de témoin non ombragé. Les panneaux créaient un patchwork changeant de lumière et d’ombre au cours de la journée, évoluant avec le mouvement du soleil et la croissance des plantes. Sur quatre saisons de culture, l’équipe a enregistré avec soin le développement des plantes, la hauteur, le rendement en grain, ainsi que des données météorologiques et d’humidité du sol détaillées.

Comment l’ombre a modifié la croissance et le rendement

Le maïs sous les panneaux arrivait à maturité un peu plus tard que le maïs non ombragé, généralement d’un à trois jours. Les plantes dans les zones ombragées étaient légèrement plus courtes — de quelques centimètres en moyenne — mais restaient en bonne santé. Ce qui importe le plus pour les agriculteurs, c’est que le grain récolté sous une ombre de 20–25 % était seulement modestement inférieur à celui des parcelles entièrement ensoleillées. Sur les quatre années, la réduction moyenne du rendement dans la zone la plus ombragée n’était que de 7,7 %. Certaines saisons la différence était plus marquée, d’autres très faible, reflétant les variations climatiques annuelles. Fait intéressant, certaines années les zones à ombrage plus constant ont produit des rendements légèrement supérieurs aux zones plus faiblement ombragées, suggérant qu’un léger refroidissement et une meilleure conservation de l’humidité par l’ombre peuvent compenser en partie la perte de lumière.

Relier simplement lumière, eau et récolte

Pour aider les concepteurs et planificateurs, l’équipe souhaitait plus que des mesures brutes : elle voulait établir une règle empirique simple liant les conditions météorologiques au rendement attendu du maïs sous systèmes agrivoltaïques. Plutôt que d’user de modèles de culture très complexes nécessitant de nombreuses entrées, ils ont combiné deux influences clés — la lumière atteignant le champ et l’humidité du sol — en une seule variable « conjointe ». À partir des mesures de terrain et de simulations informatiques du mouvement des ombres à travers le couvert de maïs, ils ont calculé, pour de nombreux emplacements du champ, la quantité de « ressource » lumière‑et‑eau cumulée que les plantes ont reçue sur la saison. Cet indicateur combiné montrait une corrélation modérée avec les rendements en grain observés et pouvait expliquer une part substantielle de la variation entre points et années, même s’il négligeait de nombreux détails biologiques fins.

Tirer davantage de chaque hectare cultivé

En comparant la légère baisse du rendement en maïs au gain significatif en électricité apporté par les panneaux, l’étude a estimé un facteur d’efficacité d’utilisation des terres, appelé ratio d’équivalence des terres, d’environ 1,37 en moyenne. En termes simples, la même parcelle produisait l’équivalent de 37 % de « production » combinée en plus que si elle avait été utilisée uniquement pour le maïs ou uniquement pour le solaire. Ce résultat suggère que, avec une conception réfléchie — hauteur adéquate des panneaux, espacements permettant le passage des machines agricoles et prise en compte du climat local — le maïs peut être une culture pratique pour les systèmes agrivoltaïques. Bien que le modèle doive être testé dans d’autres régions et sous irrigation ou avec d’autres cultures, le message principal est accessible : il n’est pas toujours nécessaire de choisir entre alimentation et énergie propre. Avec des panneaux solaires surélevés, les agriculteurs pourraient obtenir des récoltes de maïs robustes tout en générant une quantité significative d’énergie renouvelable sur les mêmes champs.

Citation: Sanchez, G., Agrawal, R., Brouder, S. et al. Multi-year study of maize under elevated tracking agrivoltaic system and simplified yield modeling. npj Sustain. Agric. 4, 25 (2026). https://doi.org/10.1038/s44264-026-00141-0

Mots-clés: agrivoltaïque, maïs, énergie solaire, utilisation des terres, rendement des cultures