
Le solaire à double usage : Exploration du potentiel dans la vallée de San Joaquin
Le solaire à double usage, c'est-à-dire la cohabitation de l'énergie solaire avec une ou plusieurs autres utilisations du sol, peut apporter des avantages environnementaux, sociaux et économiques supplémentaires par rapport au développement solaire traditionnel. Les articles précédents du blog ont fourni une introduction à la gamme d'utilisations, d'avantages et d'applicabilité de trois formes de solaire à double usage - l'agrivoltaïque, le solaire basé sur les services écosystémiques et le photovoltaïque flottant - ainsi qu'un aperçu des considérations politiques. Nous avons conclu que, bien que le solaire à double usage ne soit pas une solution miracle pour surmonter les obstacles au déploiement de l'énergie solaire à grande échelle, il peut compléter les projets traditionnels et offrir des possibilités d'accroître les avantages locaux du développement solaire.
Ce blog étudie le potentiel du solaire à double usage dans une région particulière, la vallée californienne de San Joaquin ("la vallée"), en s'appuyant sur des avis d'experts et des entretiens avec des parties prenantes locales, notamment des fonctionnaires du comté, des organisations de défense, des développeurs et des experts en configurations à double usage. La vallée est l'une des régions agricoles les plus productives du pays, avec un ensoleillement abondant, un nombre croissant de sites solaires à grande échelle et des contraintes de plus en plus fortes sur les eaux souterraines. À première vue, la région semble mûre pour l'agrivoltaïque. Cependant, nos résultats suggèrent que les configurations à double usage qui fournissent des services écosystémiques pourraient être les plus adaptées à la vallée aujourd'hui, tandis que les configurations agrivoltaïques et photovoltaïques flottantes continuent à s'étendre et à progresser technologiquement. Toutes les configurations sont confrontées à des défis de mise en œuvre et nécessitent un soutien politique supplémentaire ainsi que l'adhésion des développeurs.
Historique de la vallée de San Joaquin
La vallée de San Joaquin est une centrale agricole pour la Californie et les États-Unis, produisant plus de la moitié de la production agricole de l'État. Toutefois, la surexploitation des ressources en eau et les sécheresses induites par le changement climatique ont entraîné d'importants problèmes de pénurie d'eau. En 2014, l'État a adopté la loi sur la gestion durable des eaux souterraines (Sustainable Groundwater Management Act - SGMA), qui impose aux utilisateurs d'eaux souterraines de rééquilibrer leurs bassins hydrographiques au cours des deux prochaines décennies. Pour parvenir à ces réductions d'eau, la vallée de San Joaquin devra probablement mettre en jachère au moins 500 000 acres de terres agricoles d' ici à 2040.
Dans le même temps, la Californie poursuit des objectifs ambitieux en matière de climat et d'énergie propre. En 2018, l'État a adopté la loi SB 100 qui exige que 100 % des besoins en électricité de détail de l'État soient satisfaits par des ressources renouvelables et sans carbone d'ici 2045. Une approche réfléchie de la transition vers l'énergie propre, qui inclut un mélange de ressources énergétiques propres, sera cruciale pour un avenir énergétique propre abordable, fiable et respectueux de l'environnement. En 2022, la San Joaquin Valley a produit près de 15 GWh d'électricité solaire, soit 45 % des 33 GWh de l'État. Avec encore plus de projets planifiés ou en cours, il est évident que le développement de l'énergie solaire à grande échelle dans la vallée continuera à être un élément essentiel de la solution climatique de la Californie. Néanmoins, l'énergie solaire déployée aujourd'hui dans la vallée ne représente qu'une fraction du potentiel de la région.
La perte continue de terres agricoles, associée à la transition vers l'énergie propre, entraînera des changements importants dans le paysage, l'économie et les industries de la région. La vallée est confrontée à divers défis socio-économiques et environnementaux ; des années de production agricole intensive et d'industrie lourde ont entraîné une mauvaise qualité de l'air, une pollution de l'eau et une dégradation des écosystèmes. Les installations industrielles ont souvent été implantées à proximité de populations marginalisées, perpétuant ainsi les inégalités et les charges environnementales. Plus de la moitié de la population de la vallée vit dans des zones de recensement classées comme défavorisées, ce qui représente 27 % des populations défavorisées de l'État, alors qu'elles ne constituent que 11 % de la population totale de l'État.
L'utilisation des sols et les transitions industrielles dans la vallée offrent des possibilités de développer des industries d'énergie propre qui contribuent aux objectifs à long terme de la région, notamment l'élargissement de la base économique, la création de nouveaux emplois et d'opportunités économiques pour les individus, l'amélioration des conditions environnementales et la garantie d'une répartition équitable des avantages et des charges.
Comprendre le potentiel de l'énergie solaire à double usage dans la vallée
Les changements d'affectation des sols et le déploiement d'énergies propres dans la vallée font du solaire à double usage une solution idéale : la construction d'installations solaires aidera la Californie à répondre à ses besoins en énergie propre et apportera une nouvelle activité économique à la région. L'installation de systèmes solaires sur des terres agricoles en transition peut fournir de nouvelles sources de revenus aux propriétaires de terres agricoles en jachère. Les systèmes solaires à double usage offrent également de multiples avantages connexes, notamment un meilleur soutien de la communauté, une utilisation plus efficace des terres, une production agricole, des économies d'eau et des avantages pour l'écosystème.
Nous nous sommes entretenus avec six acteurs régionaux afin de comprendre le potentiel des technologies solaires à double usage dans la vallée et la manière dont les avantages perçus de ces systèmes pourraient se concrétiser dans le contexte spécifique de la région. Nous les avons interrogés sur les promesses de trois formes de solaire à double usage - l'agrivoltaïque, le photovoltaïque flottant et le solaire basé sur les services écosystémiques -, sur les sentiments de la communauté concernant le déploiement de l'infrastructure et sur d'autres préoccupations clés telles que l'interaction du solaire avec la gestion des eaux souterraines. Leurs contributions ont alimenté notre discussion ci-dessous sur les préoccupations des communautés et la faisabilité du solaire à double usage, à la fois aujourd'hui et à l'avenir. Ce travail a également été alimenté par des conversations régionales organisées dans le cadre d'un effort plus large d'exploration et de planification de l'énergie propredans la vallée, mené par CATF, ainsi que par des recherches de fond et des conversations avec des experts en matière de double usage.
Préoccupations communautaires et utilisation des sols
Dans tout le pays, le développement de l'énergie solaire à grande échelle peut susciter des controverses au sein des communautés, qui s'inquiètent de la modification de l'utilisation des terres, de l'esthétique et de l'impact sur les panoramas. L'énergie solaire à double usage est souvent considérée comme une solution susceptible de susciter un plus grand soutien de la part des communautés à l'égard des projets solaires par rapport au développement traditionnel à grande échelle, en particulier lorsque les préoccupations portent sur l'utilisation des terres et la disponibilité limitée des terrains. La combinaison des utilisations des terres dans des configurations solaires à double usage pourrait réduire la concurrence en matière d'utilisation des terres, augmenter la productivité des terres et atténuer les craintes d'un choix binaire entre la production d'aliments ou d'énergie. Dans les régions très développées, cela pourrait s'avérer une tactique précieuse pour construire de nouvelles ressources solaires.
La vallée n'est pas à l'abri des problèmes communautaires liés au développement des énergies renouvelables, mais d'après nos entretiens avec les parties prenantes, les préoccupations concernant les utilisations concurrentes des terres ne sont pas aussi aiguës qu'ailleurs dans le pays. Alors que la croissance urbaine et le développement sont en concurrence avec les terres agricoles dans cette région, les entretiens suggèrent que les propriétaires de terres agricoles sont surtout préoccupés par les contraintes liées aux eaux souterraines et par la viabilité à long terme de leurs terres pour l'agriculture. Les propriétaires qui louent ou vendent des terres pour le développement de l'énergie solaire ont une chance de réaliser un profit important, une bonne opportunité pour des terres qui pourraient être mises en jachère face au changement climatique et aux limitations de l'utilisation de l'eau.
Les parties prenantes régionales préfèrent des zones tampons entre l'énergie solaire à grande échelle et les zones résidentielles et commerciales existantes. Les entretiens avec les parties prenantes suggèrent qu'en ce qui concerne le développement de l'énergie solaire à grande échelle, les communautés sont plus soucieuses de "bien faire les choses" que de "ne pas les faire du tout". Selon les personnes interrogées, "bien faire les choses" signifie un engagement significatif de la communauté dans la prise de décision, l'atténuation des impacts environnementaux et la création de nouvelles opportunités économiques pour les communautés.
Services écosystémiques : Une option prometteuse pour le solaire à double usage dans la vallée aujourd'hui
Compte tenu des préoccupations environnementales de la région et des questions relatives à la transition et à la gestion des terres en jachère, l'énergie solaire basée sur les services écosystémiques semble être une forme compatible d'énergie solaire à double usage pour la vallée. Ce type de double usage associe l'énergie solaire à la végétation non destinée à la production agricole ou à d'autres pratiques qui favorisent le bien-être environnemental. Comparé à d'autres formes de double usage, le solaire basé sur les services écosystémiques est plus facile à déployer à grande échelle et peut contribuer aux objectifs d'énergie propre tout en répondant aux préoccupations environnementales, mais il n'est pas sans poser ses propres problèmes.
La vallée est confrontée à des défis environnementaux tels que la dégradation des sols, la pollution de l'air, la pénurie d'eau et la perte d'habitat. Les terres agricoles en friche ou en jachère génèrent également de la poussière, une préoccupation majeure dans la région. Les actions communes à l'énergie solaire basée sur les services écosystémiques, telles que les cultures de couverture, peuvent contribuer à la gestion des eaux de ruissellement, à l'atténuation de la poussière, au soutien des pollinisateurs et à l'amélioration de la qualité des sols. La plantation de végétation indigène qui crée un habitat pour les pollinisateurs a été démontrée avec succès à grande échelle et offre des avantages dans les zones agricoles lourdes - un aspect important pour les vergers de la vallée qui dépendent de la pollinisation. L'un des principaux défis posés par ces configurations est que la plantation de cultures de couverture ou de végétation indigène peut toujours nécessiter une irrigation pour laquelle les budgets d'eau des agences de durabilité des eaux souterraines du bassin (GSA), une agence de gestion établie par la SGMA, devraient être pris en compte.
D'autres mesures modifiant la conception des sites afin de fournir des services écosystémiques peuvent également être prises pour préserver les corridors de la faune et créer des habitats pour les espèces. Par exemple, les comtés locaux peuvent imposer des clôtures perméables, des normes de végétation, des limites d'utilisation d'herbicides, des marges de recul et des mesures de gestion des eaux de ruissellement. Ces modifications sont également plus faciles à intégrer dans les exigences de l'État et des collectivités locales en matière d'implantation et d'autorisation que les exigences relatives à l'agrivoltaïque. Dans la vallée, de nombreux comtés ont déjà fixé ces exigences, démontrant ainsi l'intérêt local pour la promotion des meilleures pratiques qui atténuent les dommages causés à l'environnement et améliorent les services écosystémiques existants. Cependant, les développements solaires devraient idéalement prendre des mesures pour non seulement maintenir les services existants, mais aussi pour fournir des avantages nets supplémentaires, qui sont souvent spécifiques au site. Certaines installations solaires de la vallée ont déjà démontré qu'elles pouvaient conserver ou créer des habitats supplémentaires pour des espèces prioritaires en matière de conservation, notamment le renard véloce. Par exemple, la ferme solaire Topaz, située juste à l'extérieur de la vallée, démontre que les modifications apportées à la conception du site permettent de s'assurer que les corridors de la faune pour les grands animaux sont perturbés le moins possible, voire pas du tout.
Bien que l'énergie solaire basée sur les services écosystémiques soit techniquement mieux adaptée aux conditions existantes de la vallée que d'autres formes de double usage, elle se heurte encore à d'importants obstacles avant d'être déployée à grande échelle et avec le plus d'impact possible. L'un des principaux obstacles réside dans l'atténuation des risques pour les promoteurs ; comme indiqué dans les précédents articles de cette série, les promoteurs de projets solaires sont généralement peu enclins à prendre des mesures qui attirent des espèces à risque qu'ils seraient ensuite tenus de protéger. Si aucune solution politique n'est mise en place pour réduire les risques encourus par les promoteurs et l'augmentation potentielle des coûts des projets, les promoteurs pourraient être dissuadés de construire des configurations à double usage.
Les systèmes photovoltaïques sont incompatibles avec l'activité agricole à grande échelle existant dans la vallée.
Bien que la vallée de San Joaquin soit une région d'agriculture intensive, les configurations agrivoltaïques d'aujourd'hui pourraient ne pas être compatibles avec les cultures et le bétail existants. La production agricole dans la vallée est dominée par les fruits à coque comme les amandes, les pistaches et les noix, ainsi que par le raisin et les agrumes, qui ne sont actuellement pas compatibles avec le solaire à double usage. Les configurations agrivoltaïques sont mieux adaptées aux cultures en ligne comme les légumes verts à feuilles et les tomates qui peuvent être récoltées à la main ou entretenues avec des équipements plus petits et qui peuvent pousser sous des panneaux de hauteur standard. Aujourd'hui, les cultures compatibles comme les tomates ne représentent que 3 % de la production agricole de la région, et les laitues seulement 1 %. En outre, les configurations agrivoltaïques n'ont pas encore été démontrées à l'échelle de l'activité agricole de la vallée. Il est possible que les technologies solaires se développent pour s'adapter à ces types de cultures à l'avenir, ou que la production de cultures dans la vallée change en raison de l'évolution des conditions climatiques, auquel cas l'agrivoltaïque pourrait devenir plus pertinent.
De même, la cohabitation à grande échelle de l'énergie solaire et du pâturage ne sera probablement pas un développement majeur dans la vallée. Au nord de la vallée, le Coyote Creek Agrivoltaic Ranch est un site de 200 MW combinant le pâturage des moutons et l'énergie solaire. Mais la production ovine aux États-Unis et en Californie en général diminue chaque année. L'industrie de l'élevage est dominée par les exploitations bovines et laitières, qui sont beaucoup moins compatibles avec les opérations de pâturage solaire en raison de la taille et du comportement du bétail.
La photovoltaïque flottante est en phase pilote et mérite d'être observée
Les efforts d'installation de panneaux solaires sur les canaux d'irrigation ont suscité beaucoup d'intérêt au niveau régional et national. Il a été démontré que les panneaux photovoltaïques flottants réduisent les pertes par évaporation de l'eau, ce qui constitue un avantage considérable pour une région sujette à la sécheresse comme la vallée, qui possède un vaste réseau de canaux d'irrigation. Le projet Nexus, le premier du genre dans le pays, pilotera l'installation de panneaux solaires au-dessus des canaux d'irrigation. Cette initiative est le fruit d'une collaboration entre l'université de Merced, le Turlock Irrigation District (TID), le ministère californien des ressources en eau et le promoteur Solar AquaGrid. Le TID, qui gère les canaux d'irrigation et fournit de l'électricité au détail, est particulièrement bien placé pour gérer les panneaux installés sur ses canaux. Une étude de l'UC Merced, à l'origine de l'idée, a modélisé le potentiel de couverture de tous les canaux d'irrigation de l'État, estimant qu'ils pourraient produire ensemble 13 GW d'électricité, soit environ 19 % des besoins solaires anticipés de la Californie d'ici à 2045. Bien que cette configuration ait été proposée pour les canaux de tout l'État, sa mise en œuvre sera plus difficile lorsque l'exploitation des canaux et la vente d'électricité sont gérées par des entités distinctes. Un autre obstacle à une mise en œuvre généralisée est le manque criant de transmission pour acheminer l'électricité des zones rurales de la vallée où les canaux d'irrigation sont prédominants vers les zones de forte demande d'électricité.
Contraintes et leviers politiques
Plusieurs obstacles politiques s'opposent à la prolifération de l'énergie solaire à double usage, et la plupart d'entre eux concernent les politiques et réglementations existantes en matière d'utilisation des terres. Les protections des terres agricoles, telles que celles de la loi Williamson, rendent difficile l'installation de l'énergie solaire sur les terres agricoles, même si elles sont situées sur des terres en jachère ou en même temps que des cultures. En outre, les réglementations locales en matière d'utilisation des sols ne permettent pas toujours de procéder à un zonage ou à un changement de zonage pour des utilisations combinées des sols.
Toutefois, il s'agit d'un espace nouveau et en évolution qui offre des possibilités de solutions innovantes en matière de politique et de planification. Une prise de décision coordonnée et un alignement entre la mise en œuvre de la SGMA et la planification énergétique locale et étatique pourraient permettre d'identifier les terres vulnérables les plus adaptées à l'énergie solaire. La recherche de telles synergies pourrait minimiser les perturbations des terres agricoles de premier choix et des habitats sensibles. Les actions qui soutiennent les services écosystémiques de l'énergie solaire pourraient être plus largement exigées par le biais de divers permis locaux et règlements d'implantation, comme la végétation, les clôtures et les exigences en matière de gestion des eaux de ruissellement. Des recherches supplémentaires, soutenues par l'État, pourraient permettre d'identifier les actions les mieux adaptées aux caractéristiques de la vallée. Une définition et une orientation à l'échelle de l'État pour les configurations solaires à double usage pourraient également aider les juridictions locales à mettre en œuvre des politiques locales efficaces.
L'avenir de l'énergie solaire à double usage dans la vallée
Le solaire à double usage est un outil important dans la boîte à outils de la transition vers l'énergie propre, mais il ne résoudra pas à lui seul les obstacles au déploiement de l'énergie propre. L'énergie solaire à grande échelle est une réalité de la transition vers l'énergie propre, et les configurations à double usage fournissant des services écosystémiques peuvent être envisagées dès aujourd'hui pour minimiser l'impact sur les communautés et les écosystèmes environnants tout en aidant la région à atteindre ses objectifs en matière de climat. Les configurations agrivoltaïques et photovoltaïques flottantes en sont à leurs débuts et pourraient être envisagées plus sérieusement dans la vallée si et quand les technologies peuvent s'adapter aux cultures et au bétail de la vallée et à ses défis uniques en matière d'eau. Au fil du temps, il pourrait même être possible d'explorer comment le solaire à double usage pourrait favoriser la recharge des nappes phréatiques. Par exemple, l'installation de panneaux surélevés sur des terres fréquemment inondées pourrait créer une configuration hybride solaire basée sur les services écosystémiques et photovoltaïque flottante.
Une analyse quantitative et de faisabilité plus poussée pourrait permettre d'identifier les actions les mieux adaptées et d'élaborer des options politiques de soutien pour les formes les plus compatibles de l'énergie solaire à double usage.
This is the final blog of a three-part blog series on dual use-solar’s potential within the broader context of utility-scale solar. Earlier blog posts in this series provided a primer on the range of uses, benefits, and applicability of three forms of dual-use solar and an overview of policy considerations.