L'énergie solaire occupe beaucoup d'espace : voici comment la rendre plus bénéfique sur le plan écologique pour les terres sur lesquelles elle se trouve 

Alors que les sociétés cherchent des moyens de réduire les émissions de gaz à effet de serre et de ralentir le changement climatique, l’énergie solaire à grande échelle joue un rôle central.Les climatologues le considèrent comme un outil le plus grand potentiel de réduction des émissions de dioxyde de carbone d’ici 2030.Aux États-Unis, le ministère de l’Énergie prédit que l’énergie solaire représentent près de 60% de toutes les nouvelles capacités de production d’électricité à grande échelle installées en 2024.

Mais les emplacements idéaux pour le développement solaire chevauchent souvent terres cultivées ou prairies utilisées pour le pâturage du bétail.Généralement, les panneaux solaires à grande échelle sont conçus pour maximiser la production d’énergie, sans trop se soucier des écosystèmes dans lesquels ils sont placés.

Par exemple, le nivellement des terres et l'enlèvement de la végétation peuvent provoquer l’érosion et envoyer le ruissellement dans les cours d’eau.Les développeurs solaires ont été condamnés à des amendes pour de telles violations environnementales en Géorgie, Massachusetts, Alabama, Idaho et Illinois.

On s’inquiète également de l’impact des grandes installations solaires sur modèles de mouvement des animaux.Dans l’ouest des États-Unis, la suppression de la végétation indigène pour faire place aux fermes solaires peut menacer les animaux et les insectes en voie de disparition qui dépendent de ces plantes comme nourriture et habitat.Les communautés végétales indigènes mettent beaucoup de temps à se rétablir dans ces zones limitées en eau après avoir été perturbées.

Je suis un écologiste et membre d'une équipe de recherche dirigée par Alan Knapp à l'Université d'État du Colorado.Nous étudions comment le développement solaire affecte la santé des écosystèmes des prairies – en particulier, comment la croissance des plantes, les modes d’utilisation de l’eau et la réponse au changement de lumière une fois que les panneaux solaires sont installés au-dessus de nos têtes.Grâce à ce travail, nous espérons contribuer à un avenir plus durable pour l’énergie solaire.

Deux utilisations du territoire valent mieux qu’une

L’agrivoltaïque est une alternative croissante à l’utilisation des terres uniquement pour la production d’énergie solaire.Comme son nom l’indique, cette stratégie combine agriculture et énergie solaire sur un même terrain.Les projets agrivoltaïques peuvent avoir lieu sur des terres cultivées, des pâturages et des habitats pour des pollinisateurs importants sur le plan agricole.Cette approche à double usage du développement solaire est devenu populaire dans le monde entier

Le grande majorité de projets agrivoltaïques aux États-Unisse trouvent sur des terres gérées pour le pâturage du bétail et l’habitat des pollinisateurs.Ces sites sont idéaux pour la colocalisation de l’énergie solaire car, contrairement aux terres cultivées, ils ne nécessitent pas d’irrigation ni l’utilisation de grosses machines.

Cependant, ces terres dépendent des précipitations pour soutenir la croissance des plantes, et la présence de panneaux solaires affecte la manière dont l’eau atteint le sol.La plupart des panneaux agrivoltaïques utilisent des programmes de suivi du soleil qui maximisent la production d'énergie en inclinant les panneaux pour suivre le soleil dans le ciel.Ce faisant, les panneaux créent des micro-environnements distincts qui sont très différents des conditions naturelles.

Par exemple, au Colorado, la plupart des précipitations surviennent l’après-midi, lorsque les panneaux solaires sont orientés vers l’ouest, en direction du soleil.De ce fait, l’essentiel des précipitations sur les sites agrivoltaïques se concentre sur les bords ouest des panneaux où elles tombent jusqu’au sol.Cette redistribution peut multiplier par quatre les précipitations sur les bords des panneaux, tout en limitant les précipitations dans d’autres zones.

Un autre facteur est que les panneaux solaires introduisent de l’ombre sur les prairies adaptées aux conditions de forte luminosité.Étant donné que les panneaux sont optimisés pour intercepter la lumière du soleil, beaucoup moins de lumière atteint les plantes situées sous les panneaux.

L’écologie derrière l’écovoltaïque

Jusqu'à présent, nos travaux montrent que les micro-environnements distincts créés par les panneaux solaires produisent de la même manière modèles variés de croissance des plantes.Ce constat est encourageant :Cela signifie que la variation environnementale créée par les panneaux solaires qui suivent passivement le soleil est suffisante pour que les plantes réagissent différemment.Ces micro-environnements pourraient potentiellement abriter une mosaïque de communautés végétales bénéficiant de différentes conditions.

Dans certains cas, des conditions mixtes comme celles-ci, avec différents niveaux de lumière et d’eau, peuvent être une bonne chose.Un concept éprouvé en écologie de la restauration – la science de la restauration des écosystèmes endommagés – est que les environnements plus variés abritent des mélanges plus diversifiés de plantes et d’animaux.

Dans un article de 2023, nous avons exposé un concept qui appelle à une approche écologique du développement solaire.Cette approche, dite écovoltaïque, nécessite d'accorder une priorité égale à la production d'énergie et services écosystémiques.

Une approche écovoltaïque permet aux gestionnaires fonciers d’utiliser l’énergie solaire à leur avantage.La conception et la gestion des panneaux solaires d'une manière ancrée dans des concepts écologiques fondamentaux peuvent produire davantage de synergies entre les écosystèmes et l'énergie solaire.

Les gestionnaires des terres pourraient utiliser des approches écovoltaïques pour améliorer les terres dégradées en concevant des panneaux solaires pour améliorer les processus naturels.Par exemple, étant donné que les bords des panneaux solaires redistribuent et concentrent les précipitations, rendant le sol en dessous plus humide, ils pourraient faciliter l’établissement des semis à ces endroits.

Dans les régions arides, des réseaux pourraient être conçus pour favoriser cet effet et améliorer la restauration.Si l’eau est rare, les réseaux pourraient être conçus pour réduire la quantité de sol exposé, ce qui réduirait la quantité d’eau perdue dans l’atmosphère par évaporation.

Faire du solaire autrement

De nombreux facteurs influencent les décisions de gestion des terres.L’histoire du territoire, l’accès à l’eau, les types de sols, la végétation et la topographie jouent tous un rôle.L’écovoltaïque ajoute un autre facteur :équilibrer la production d’énergie par unité de surface avec les effets écologiques d’un panneau solaire particulier.

Une approche écovoltaïque de l’énergie solaire nécessite de repenser fondamentalement la manière dont les décisions de développement solaire sont prises.Aujourd’hui, l’accès aux lignes de transport d’électricité limite les possibilités de déploiement de l’énergie solaire dans de nombreuses régions.Si les lignes de transmission et les sous-stations sont trop éloignées ou sous-dimensionnées, il est peu probable que l’énergie solaire soit développée.

Nouveaux projets de transmission qui atténuent cette contrainte géographique pourraient offrir davantage d’options.Avec une plus grande flexibilité dans le choix des sites, les promoteurs pourraient s’éloigner des écosystèmes naturels très sensibles et installer des panneaux solaires sur des terres abandonnées, limitées en eau ou autrement dégradées.L'écovoltaïque pourrait être une solution pour stabiliser l'économie des communautés où les terres productives ont été retraité pour conserver les ressources

L’énergie solaire atteint des niveaux qui la placent au cœur d’une transition vers une énergie propre.Mes collègues et moi pensons que le développement de l’énergie solaire doit se dérouler d’une manière qui reflète la pensée écologique.À notre avis, une approche écovoltaïque de l’énergie solaire peut produire des résultats écologiques positifs et rendre l’énergie solaire encore plus durable.