EP4125329A1 - Unite de production combinee de matiere animale et d'electricite et procede afferent - Google Patents

Unite de production combinee de matiere animale et d'electricite et procede afferent

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Publication number
EP4125329A1
EP4125329A1 EP21723878.1A EP21723878A EP4125329A1 EP 4125329 A1 EP4125329 A1 EP 4125329A1 EP 21723878 A EP21723878 A EP 21723878A EP 4125329 A1 EP4125329 A1 EP 4125329A1
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EP
European Patent Office
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production
plot
unit
trees
agricultural
Prior art date
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Pending
Application number
EP21723878.1A
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German (de)
English (en)
Inventor
Ophélia Emeline Amandine SIPAN
Louis Bernard Claude Maurice
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Groupe Okwind SA
Original Assignee
Groupe Okwind SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Groupe Okwind SA filed Critical Groupe Okwind SA
Publication of EP4125329A1 publication Critical patent/EP4125329A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/243—Collecting solar energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S2020/10—Solar modules layout; Modular arrangements
    • F24S2020/16—Preventing shading effects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/12—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy

Definitions

  • the present invention relates to the general technical field of agriculture as well as that of electricity production from solar energy.
  • the present invention relates more particularly to a combined production unit for agricultural products and electricity, as well as to a method for optimizing a production unit for agricultural products.
  • known agrivoltaic systems do not necessarily have a significant impact on water quality either, and in particular do not allow phytosanitary treatments to be drastically reduced.
  • known agrivoltaic installations are not necessarily optimal in terms of carbon dioxide storage. More generally, the positive impact on biodiversity and the climate of known agrivoltaic systems is relatively measured.
  • the objects assigned to the invention therefore aim to remedy the various drawbacks listed above and to propose a new unit for the combined production of agricultural products and electricity, which has a versatile character as well as an optimal carbon footprint, and whose This design makes it possible in particular to optimize agricultural production but also the production of electrical energy, while limiting the use of inputs, preserving the quality of surrounding waterways, limiting soil erosion and improving their fertility.
  • Another object of the invention aims to provide a new unit for the combined production of agricultural products and electricity, the design of which makes it possible to maximize electricity production.
  • Another object of the invention aims to provide a new unit for the combined production of agricultural products and electricity which blends harmoniously into the landscape while facilitating mechanized agricultural work.
  • Another object of the invention aims to provide a new unit for the combined production of agricultural products and electricity which allows increased production of biomass while promoting biodiversity and animal welfare.
  • Another object of the invention is to provide a new unit for the combined production of agricultural products and electricity which allows the generation of optimum shade for agricultural production.
  • Another object of the invention aims to provide a new unit for the combined production of agricultural products and electricity, the design of which makes it possible to obtain excellent performance in terms of electricity production while preserving the mechanical components of the machine. power generation equipment.
  • Another object of the invention aims to provide a new unit for the combined production of agricultural products and electricity that is easy and quick to implement.
  • Another object of the invention aims to provide a new unit for the combined production of agricultural products and electricity, the design of which makes it possible to optimize, in a dynamic and evolving manner over time, both agricultural production and electricity production. .
  • Another object of the invention aims to provide a new unit for the combined production of agricultural products and electricity which is based on a universal design capable of adapting to different types of agricultural production, and in particular to the production of material. plant or animal material production.
  • Another object of the invention aims to provide a new unit for the combined production of agricultural products and electricity which makes it possible to optimize a plant agricultural production activity, while preserving and improving the pedological and microbiological characteristics of the soils, by promoting less use of inputs and protecting crops and animals against the vagaries of the weather.
  • Another object of the invention aims to provide a new unit for the combined production of agricultural products and electricity which makes it possible to optimize a breeding activity, in particular ensuring better physical and mental comfort for the animals, minimum consumption. exogenous foods and less use of pharmaceutical treatments.
  • Another object of the invention aims to provide a new method for optimizing a production unit for agricultural products which is particularly simple, fast, efficient and respectful of the environment.
  • the objects assigned to the invention are achieved by means of a combined production unit of agricultural products and electricity, from an agroforestry plot in the open ground, said production unit comprising an agricultural production system of animal material implanted on said plot and including a poultry rearing course, said agricultural production system being associated with trees planted on said agroforestry plot, said production unit also comprising a system for converting solar energy into electrical energy. also located on the said agroforestry plot.
  • the objects assigned to the invention are also achieved by means of a process for optimizing a production unit for agricultural products from an agroforestry plot in the open ground, said production unit comprising a production system agricultural animal material planted on said plot and including a poultry rearing course, said agricultural production system being associated with trees planted on said agroforestry plot, in which a system for converting solar energy into electrical energy is also located on the said agroforestry plot.
  • FIG. 1 illustrates, schematically in top view, an example of a production unit according to the invention, which implements an agricultural production system for producing plant material and which includes in this case a field of field crops, said agricultural production system may further include a poultry rearing course (not shown) in order to form a combined production system of plant and animal matter.
  • Figure 2 illustrates, in a schematic sectional view, a detail of the production unit of Figure 1.
  • FIG. 3 illustrates, schematically in top view, an example of a production unit according to the invention, which implements an agricultural production system of animal matter, which includes in this case a path of poultry farm.
  • the invention relates to a unit 1, T for the combined production of agricultural products and electricity, from an agroforestry plot 2, 2 'in open ground.
  • the plot 2, 2 'thus forms a portion of land which is part of the soil itself, and is therefore not confined by any container. This means in particular that the plot 2, 2 'is not above ground, unlike, for example, a surface of land which could cover the roof of a building.
  • Unit 1, T makes it possible to produce both agricultural products and more precisely initial or primary agricultural products, that is to say unprocessed, and electricity (electrical energy). More precisely, said production unit 1, T comprises at least one system 3 'for the agricultural production of animal material, as well as optionally a system 3 for the agricultural production of plant material, located on said plot 2, 2'.
  • the agricultural production system is a plant material agricultural production system 3 which may include or be associated with an animal material production system, while in the case of the 'Example of Figure 3 the agricultural production system is a 3' agricultural production system of animal material.
  • the production unit 1, 1 comprises not only the system 3' of agricultural production of animal material but also (optionally) a system 3 of agricultural production of plant material, which occupies by example part of the plot.
  • plot 2, 2 ' is an agroforestry plot, that is to say an agricultural plot that combines trees 4, 4' on the one hand, and crops and / or animals on the other.
  • the agricultural production system 3, 3 ' is associated with trees 4, 4' planted on said agroforestry plot 2, 2 ', at the edge and / or at the heart of the latter.
  • the term “tree” advantageously designates here any branched woody plant, for example with a trunk lined with branches, of variable size and height.
  • Trees 4, 4 'of plot 2, 2' can thus include shrubs, fruit trees, tall trees, stem trees, trees or shrubs with erect, shrubby, arborescent or bushy growth, deciduous trees, conifers or conifers, this list not being exhaustive.
  • the agroforestry plot 2, 2 ′ can thus be of different natures, and for example constitute an agrosilvicultural system, or else a sylvopastoral system, or even a pre-plantation, this list not being of course exhaustive either.
  • the production unit 1, 1 ' also comprises a system 5, 5' for converting solar energy into electrical energy, said conversion system 5, 5 'also being located on said device.
  • a first advantage lies in the diversification of the production of plot 2, 2 ', which in addition to agricultural production (agricultural plant materials and / or agricultural animal materials) also ensures: - electricity production (which may or may not be reused by the operation),
  • sylvicultural plant material useful for example to produce timber, or biomass usable for example for soil fertilization (for example in the form of fragmented raméal wood or BRF), or else of thermal energy (wood energy), or to produce litter for farm animals.
  • the products, services and operating income are thus diversified and secure.
  • trees 4, 4 also makes it possible, in the case where the agricultural production system implemented is a system 3 for agricultural production of plant material, to reduce the phytosanitary treatments. Trees 4 indeed contribute to an improvement in biodiversity, by structuring habitats which shelter flora and fauna useful for agricultural production. The risk of lodging is also reduced because the trees 4, in particular when they are organized in hedges, protect the crops from the wind. In general, the plants undergo less stress so that agricultural productivity is improved by the presence of trees 4 and the forest character of the plot.
  • said trees 4, 4 ' are not trees intended for food.
  • said trees 4, 4 ' do not form part as such of the agricultural production system 3, 3', and are therefore not suitable and intended to produce an edible food and / or a raw material intended for the agrifood industry (unlike the system 3, 3 'of agricultural production).
  • said system 3, 3 'of agricultural production comprises one or more zones each delimited by a respective perimeter within which the agricultural production is carried out, and some of said trees 4, 4' are planted inside of said perimeter while others are planted outside said perimeter and / or on said perimeter.
  • the beneficial effects of the agroforestry nature of plot 2' observed are in particular the following:
  • Another interesting synergistic effect resides in the fact that the production performance of the system 5, 5 ′ for converting solar energy into electrical energy is improved by the “crop + trees” microclimate (when a system 3 for agricultural production of material plant is implemented) or the “meadow + trees” micro-climate (when a 3 'system of agricultural production of animal matter is implemented).
  • heat generally affects the performance of photovoltaic cells.
  • the immediately available shadow surface thanks to the installation of the conversion system 5, 5 ′ on the plot 2, 2 ′ also makes it possible, when the agricultural production system concerned is a 3 ′ system of agricultural production of animal material (for example implementing a breeding course poultry), to provide comfort and safety to the animals, while waiting for the trees to grow sufficiently, protecting them from predators and the sun. Subsequently, the two entities (system 5, 5 'for converting solar energy into electrical energy on the one hand and trees 4, 4' on the other hand) complement each other.
  • the trees 4, 4 'located in the vicinity of the system 5, 5' for converting solar energy into electrical energy are pruned to limit their height to a value (for example of the order of 2 m) compatible with the race of the trackers, which limits the potentially negative effect of the shade usually observed in the traditional agroforestry systems where the subjects are much larger.
  • the control parameter (s) in question advantageously include astronomical and / or meteorological parameters, so that each photovoltaic module can advantageously follow the course of the sun in order to optimize the production of electricity, can also adopt a rest position at night (flattening) and can finally adopt a safety position in the event of a violent meteorological phenomenon (for example flattening in the event of too strong wind or updating vertical in the event of hail).
  • each photovoltaic panel forming a module 51, 51 ' has an area which is between approximately 50 and 200 m 2 , preferably between 80 and 150 m 2 , such areas having an excellent compromise between the production of electrical energy. and the shading induced on the plot 2, 2 '.
  • Such photovoltaic modules 51, 51 ’with automatically variable spatial orientation are known as such, and are commonly called“ trackers ”,“ solar trackers ”or even“ solar trackers ”.
  • Solar trackers generally use a supporting structure that allows the spatial orientation of photovoltaic panels mounted on the supporting structure to be gradually varied, according to the heliostat principle, in order to increase productivity.
  • This orientation is advantageously operated according to two axes of rotation, namely a vertical axis and a horizontal axis, which allows the photovoltaic panels forming the photovoltaic module 51, 51 'to automatically follow the course of the sun by adjusting continuously or at regular time intervals. elevation and azimuth in a controlled manner, in response to changing control parameters.
  • each photovoltaic device 50, 50 ' comprises a respective mast 52 on which the respective photovoltaic module 51, 51' is mounted. Thanks to this characteristic, the footprint of the conversion system 5, 5 'is very limited, which facilitates agricultural work on the plot 2, 2'.
  • each mast 52 is high enough to free a passage under each photovoltaic module 51, 51 'in order in particular to allow the passage of agricultural vehicles 10, of the tractor type or the like.
  • Each mast 52 has for example a height of between 4 and 10 m, the photovoltaic module 51, 51 'being fixed to the top of the corresponding mast 52, by means of a mechanical connection allowing pivoting along a vertical axis and along a horizontal axis. This height positioning of the photovoltaic module contributes to the good ventilation of the latter, which makes it possible to limit the effects of untimely heating which could harm the efficiency of the photovoltaic module 51.
  • each photovoltaic module 51, 51 ’ comprises a panel with a face face and an opposite back face, said face face and back face being both provided with photovoltaic cells. Thanks to this two-sided arrangement, each photovoltaic module 51, 51 ′ is able not only to directly capture the light coming from the sun by means of its front face, but also, thanks to its reverse face, to capture reflected light and to diffused light to help in the production of electricity, which makes it possible to produce 10 to 25% more energy compared to a single-sided arrangement.
  • the agricultural production system of unit 1 is a system 3 for agricultural production of plant material.
  • said system 3 for the agricultural production of plant material advantageously comprises a field of field crop plants, for example cereals, oilseeds, protein crops and / or fodder crop plants, of the natural or artificial grassland type.
  • the system 3 for the agricultural production of plant material formed for example by a field 30 of large-crop plants, is implanted on the surface of the plot 2 available outside the surfaces occupied by said trees 4 and the conversion system 5. solar energy into electrical energy.
  • the photovoltaic devices 50 are located in line and at a distance from each other on the plot 2, so as to form one or more rows 6, 7, 8, which rows 6, 7 , 8 are for example, as illustrated in the figures, identical, substantially rectilinear, parallel and distant from each other (see Figure 1).
  • said trees 4 comprise a first plurality of trees 40 planted in a row to form, or contribute to forming, a first hedge 9 which occupies the inter-photovoltaic device spaces 50 in each row 6, 7, 8 (of which there are of three in the example shown).
  • the first hedge 9 is thus composed of substantially rectilinear elementary sections which extend longitudinally, in each row 6, 7, 8, between each photovoltaic device 50, that is to say in this case between each mast 52.
  • said first hedge 9 has a maximum height H less than or equal to approximately 2 m, and preferably of the order of 1.5 to 2 m, so as to be able to come as close as possible to the photovoltaic devices 50, and more precisely respective masts 52 of the latter, without hindering the course of the photovoltaic modules 51 with variable spatial orientation, while promoting the production of biomass and the presence of biodiversity useful for the productivity of the plot 2.
  • said first hedge 9 comprises alternately trunks 90 to produce biomass and plants with bushy growth 91 to promote biodiversity.
  • the trognes can even be qualified as mini-trognes to take into account the height constraints linked to the vicinity of the trackers.
  • the "mini-trogne” pruning keeps the trees 4 in the phase of continuous growth, which thus makes it possible to continue to store carbon throughout the life of the tree (in the absence of trunking, trees store carbon as they grow and stop storing when they mature).
  • the edges 90 are for example mutually spaced by a distance D3 of between 0.5 m and 5 m, for example of the order of 2 m on average.
  • the cores 90 are implanted at a density of approximately 4 cores / m 2 .
  • the alternation of trognes 90 and species favoring biodiversity 91 makes it possible both to produce, thanks to the trognes, wood (for example firewood) and / or fodder, while providing, thanks to the plants at port bushy 91 interposed between the trunks 90, flowers, fruits and refuges for animals, thus promoting biodiversity and therefore indirectly the productivity of the plot 2.
  • the trunks of trees 4 is particularly advantageous. It makes it possible to obtain tree heights compatible with the presence in the immediate vicinity of the photovoltaic devices 50, including the respective photovoltaic module 51. is arranged at an altitude greater than the height of the first hedge 9, thanks to the mounting on mast 52, while optimizing the production of silvicultural plant material.
  • said rows 6, 7, 8 are spaced from each other by a substantially constant distance DO, for example at least equal to 10 m, preferably at least equal to 30 m, and even more preferably from the order on average of 40 m, in order to spare between rows 6, 7, 8, in the working direction of plot 2, sufficient passages to allow the work of the farmer, including of course with mechanized means ( tractor 10 or other).
  • the distance D0 is advantageously measured between two alignments of trackers, which leaves, when the inter-row distance D0 is equal to 40 m, a working width D1 for example of about 36 m, sufficient to allow agricultural machinery to pass 10 .
  • the photovoltaic devices 50 are spaced from each other by a distance D2 (measured for example between each mast 52) which is substantially constant, for example at least equal to 10 m, of preferably at least equal to 20 m, even more preferably of the order of 35 m on average.
  • a distance D2 measured for example between each mast 52
  • the photovoltaic devices 50 are spaced from each other by a distance D2 (measured for example between each mast 52) which is substantially constant, for example at least equal to 10 m, of preferably at least equal to 20 m, even more preferably of the order of 35 m on average.
  • said trees 4 comprise a second plurality of trees 41 planted on the periphery of the plot 2 to form, or help to form, a second peripheral hedge 11, of the windbreak type, preferably continuous, and which preferably surrounds said plot 2. Thanks to the presence of this second hedge 11, the risk of lodging and of deterioration or of frequent securing of the photovoltaic devices 50 is minimized, which makes it possible to optimize both agricultural production and the production of electrical energy, while also allowing additional biomass production.
  • the system 5 for converting solar energy into electrical energy comprises electrical cables connected to each photovoltaic device 50 for transporting the electrical energy produced by the latter.
  • Said cables are buried in the soil of plot 2, and advantageously walk along each row 6, 7, 8 along one or more paths which extend substantially parallel to said rows
  • the cables carrying the electrical energy produced by the photovoltaic devices 50 are buried in the ground of the plot 2 to a depth preferably at least equal to 30 cm and less than 1, 5 m, preferably at least equal to 40 cm and less than 1 m, even more preferably equal to on average about 60 cm.
  • the cables run along each row 6, 7, 8 along rectilinear paths which extend approximately 2 m from the line of trackers advantageously forming the photovoltaic devices 50, which in this case allows burying at 60 cm deep, easy and quick to make.
  • a cable duct could be considered under the first hedge 9, but in this case it would be necessary to provide for a burial depth of at least 2.5 m.
  • unit 1 makes it possible to capture and use up to five times more solar energy than a simple large-scale system, with storage which can go up to to about 7.32 t of CO2 eq per hectare and per year, or even up to about 9.15 t of CCte eq per hectare and per year if complementary agro-ecological practices (for example direct sowing practices and plant cover in inter-culture) are implemented. Thanks to the implementation of photovoltaic modules whose spatial orientation varies automatically, preferably to follow the course of the sun, the shadow produced by the system 5 for converting solar energy into electrical energy has no impact. negative on crop yield, due to the distribution of shade over the day and the seasons.
  • the first hedge 9 By maintaining the first hedge 9 at a height preferably not exceeding 2 m, so as not to hinder the course of the trackers, an additional beneficial effect is obtained of limiting the impact of the shadow produced by the hedge, especially compared to a classic agroforestry system where the subjects are usually much larger.
  • the microclimate created by the vegetation leads, via evapotranspiration, to a local drop in temperature which limits the heating of the photovoltaic cells which promotes their optimal functioning.
  • the presence of trackers also makes it possible, in the first years of the creation of Unit 1, to compensate for the small size of the trees, in particular by providing sufficient shade which will promote tree development and limit local drying out of the soil.
  • the trackers 50 and the shafts 4 complement each other as mentioned above.
  • the electricity produced by the system 5 for converting solar energy into electrical energy can be used locally, for example for pumping water, for irrigation, or even for misting, for example.
  • the invention is of course not limited to a production unit implementing an agricultural production system of plant material as in the example of Figures 1 and 2. It is in fact also possible that the agricultural production system of the production unit according to the invention is only a system 3 ′ for agricultural production of animal material as illustrated in FIG. 3.
  • the system 3 'of agricultural production of animal material includes a poultry breeding course. Said poultry breeding course is therefore advantageously located on agroforestry plot 2 '.
  • the system 3 'for the agricultural production of animal material comprises in this case a henhouse 12 constituted in this case by a building arranged on the plot 2' and which is provided with hatches allowing the exit of the poultry (materialized by the arrows 12A) outdoors, outdoors, on plot 2 '.
  • the photovoltaic devices 50 ' are preferably distributed in a substantially homogeneous manner over the course, by being implanted for example at a distance of between 20 and 40 meters, preferably about 35 m, from each other. on all sides (north-south axis and east-west axis).
  • the trees 4 'planted on the plot 2' form, or help to form at least:
  • - windbreak hedges 13,14 preferably with a height of at least 4 m, advantageously located perpendicular to the direction of the prevailing winds blowing on the plot 2 ', - and / or a silvicultural development 15, including for example tall trees which will participate in the landscape integration of the whole system.
  • said trees 4 ' form, or help to form, low hedges 16 and / or small groves 17, with a height of for example between 1 and 3 m (for example low hedges 16 have a height of between 2 and 3 m while the small groves 17 are about 1.5 m high), which act as connecting elements between the photovoltaic devices 50 'between them, and / or between the photovoltaic devices 50' and the silvicultural development 15 .
  • the plot 2 ' is thus advantageously provided with elements distant from each other, which act as an “anchor point” for the animals which can find there shade, shelter against predators and / or food. (berries, fruits, insects ). These elements are formed by the photovoltaic devices 50 'scattered over the course established on the plot 2', as well as by the trees 4 'implanted on the plot 2' and which appear in the form of isolated subjects and / or low hedges. 16 and / or small groves 17 for example.
  • the elements in question are advantageously located so as to be distant from at least one other element by a distance which does not exceed 25 m (maximum distance that a poultry can cross in practice between two shelters, in the open) . Ideally, the distance in question will not exceed 15 m to encourage exploration of the entire course by the animals.
  • trackers to constitute the photovoltaic devices 50 ′ makes it possible to provide a large area of shade available from the installation, while the trees 4 ′ are still small and provide little or no shade. Then the 4 'trees will grow and contribute in their turn to providing sufficient shade and shelter to the poultry, while optimizing the electricity production thanks to the creation by the vegetation of a "meadow + trees" microclimate, by evapotranspiration, this which causes a local drop in temperature limiting the heating of the photovoltaic cells. Of course, part of the electricity generated at the level of the plot 2 'can be used to supply livestock equipment.
  • the invention ultimately makes it possible to optimize the use of solar radiation, by favoring the combined and synergistic implementation of different biological mechanisms (photosynthesis, etc.) and techniques (photovoltaic conversion) with efficient CO2 sequestration. Regarding this last point, some operations can thanks to the invention go from a negative carbon storage balance to a positive one (the exploitation stores more carbon than it produces).
  • the invention also allows dynamic deployment which quickly leads to significant performance, while developing the territory in a simple, rapid, efficient and harmonious manner.
  • the invention can easily be implemented using already existing production units for agricultural products.
  • the invention also relates, moreover, as such to a method for optimizing a production unit for agricultural products from a plot 2, 2 'full-ground agroforestry, the production unit comprising at least one system 3 'of agricultural production of animal material as well as optionally a system 3 of agricultural production of plant material, located on said plot 2, 2', said system 3 'of agricultural production of animal material including a path of poultry farm.
  • the agricultural production system 3, 3 'therefore includes at least one agricultural production system for animal material.
  • the agricultural production system 3, 3 ' is thus associated with trees 4, 4' planted on said agroforestry plot 2, 2 '.
  • a system 5, 5 'for converting solar energy into electrical energy is also installed on said agroforestry plot 2, 2', in order to obtain the various beneficial and synergistic effects mentioned in what precedes.
  • the method thus makes it possible to obtain a combined production unit 1, the according to the invention, in accordance with the above description, which description is applicable, mutatis mutandis, to the process of the invention and vice versa.
  • the production unit and the optimization method of the invention make it possible to enhance in a particularly advantageous manner the agricultural areas intended for the production of animal material (and optionally of plant material), while improving the overall productivity of the latter, while by diversifying the sources of income for farmers and more particularly for breeders.

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Abstract

L´invention concerne une unité (1, 1´) de production combinée de produits agricoles et d´électricité, à partir d´une parcelle (2, 2´) agroforestière de pleine terre, ladite unité (1, 1´) de production comprenant un système (3, 3´) de production agricole de matière végétale ou animale implanté sur ladite parcelle (2, 2´), ledit système (3, 3´) de production agricole étant associé à des arbres (4, 4´) plantés sur ladite parcelle (2, 2´) agroforestière, ladite unité de production (1, 1´) comprenant également un système (5, 5´) de conversion d´énergie solaire en énergie électrique lui aussi implanté sur ladite parcelle (2, 2´) agroforestière. Production combinée de produits agricoles et d´électricité

Description

UNITE DE PRODUCTION COMBINEE DE MATIERE ANIMALE ET D’ELECTRICITE
ET PROCEDE AFFERENT
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine technique général de l'agriculture ainsi que celui de la production électrique à partir d’énergie solaire.
La présente invention se rapporte plus particulièrement à une unité de production combinée de produits agricoles et d'électricité, ainsi qu'à un procédé d'optimisation d'une unité de production de produits agricoles.
TECHNIQUE ANTERIEURE On connaît des systèmes dits « agrivoltaïques » qui permettent de cultiver des végétaux tout en permettant la production d'électricité au moyen de panneaux photovoltaïques disposés au-dessus des cultures en question pour ombrager ces dernières.
Ces systèmes agrivoltaïques connus, s'ils donnent globalement satisfaction, peuvent néanmoins être optimisés. En particulier, les systèmes connus mettent en œuvre des structures ombrières relativement complexes et encombrantes, qui produisent un impact significatif sur le paysage, ce qui peut dans de nombreuses situations représenter un inconvénient important.
Ensuite, la conception des systèmes agrivoltaïques connus vise avant tout à optimiser les cultures par l’ombrage apporté à ces dernières, mais pas à optimiser le processus de production d'électricité en tant que tel.
En outre, si les systèmes agrivoltaïques connus permettent, par l’ombre apportée, de minimiser l'évaporation au niveau du sol, les caractéristiques intrinsèques (fertilité par exemple) de ce dernier n'en sont pas pour autant améliorée, et le sol n’est pas non plus protégé efficacement contre des phénomènes naturels néfastes comme l’érosion.
De la même façon, les systèmes agrivoltaïques connus n'ont pas non plus nécessairement d'impact significatif sur la qualité de l'eau et en particulier ne permettent pas de réduire drastiquement les traitements phytosanitaires.
De plus, les installations agrivoltaïques connues ne sont pas forcément optimales en matière de stockage de dioxyde de carbone. De manière plus générale, l’impact positif sur la biodiversité et le climat des systèmes agrivoltaïques connus est relativement mesuré.
Enfin, les systèmes agrivoltaïques précités sont exclusivement dédiés aux cultures de végétaux, à l'exclusion d'autres productions agricoles.
EXPOSE DE L’INVENTION
Les objets assignés à l'invention visent par conséquent à remédier aux différents inconvénients énumérés précédemment et à proposer une nouvelle unité de production combinée de produits agricoles et d'électricité, qui présente un caractère polyvalent ainsi qu’un bilan carbone optimal, et dont la conception permet en particulier d'optimiser la production agricole mais aussi la production d'énergie électrique, tout en limitant l'utilisation d'intrants, en préservant la qualité des cours d'eau environnants, en limitant l'érosion des sols et en améliorant leur fertilité.
Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle unité de production combinée de produits agricoles et d'électricité dont la conception permet de maximiser la production électrique.
Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle unité de production combinée de produits agricoles et d'électricité qui s'intégre harmonieusement dans le paysage tout en facilitant un travail agricole mécanisé. Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle unité de production combinée de produits agricoles et d'électricité qui permet une production accrue de biomasse tout en favorisant la biodiversité et le bien-être animal.
Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle unité de production combinée de produits agricoles et d'électricité qui permet la génération d’une ombre optimale pour la production agricole.
Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle unité de production combinée de produits agricoles et d'électricité dont la conception permet d'obtenir d'excellentes performances en matière de production d'électricité tout en préservant les composants mécaniques de l’équipement de production électrique.
Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle unité de production combinée de produits agricoles et d'électricité facile et rapide à mettre en œuvre.
Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle unité de production combinée de produits agricoles et d'électricité dont la conception permet d’optimiser, de façon dynamique et évolutive dans le temps, à la fois la production agricole et la production électrique.
Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle unité de production combinée de produits agricoles et d'électricité qui repose sur une conception universelle capable de s'adapter à différents types de production agricole, et en particulier à de la production de matière végétale ou à de la production de matière animale.
Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle unité de production combinée de produits agricoles et d'électricité qui permet d'optimiser une activité de production agricole végétale, en préservant et en améliorant les caractéristiques pédologiques et microbiologiques des sols, en favorisant une moindre utilisation d’intrants et en protégeant les cultures et les animaux contre les aléas climatiques. Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle unité de production combinée de produits agricoles et d'électricité qui permet d'optimiser une activité d’élevage, en assurant en particulier un meilleur confort physique et mental des animaux, une consommation minimale d'aliments exogènes et une moindre utilisation de traitements pharmaceutiques.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé d'optimisation d'une unité de production de produits agricoles particulièrement simple, rapide, efficace et respectueux de l'environnement.
Les objets assignés à l’invention sont atteints à l’aide d’une unité de production combinée de produits agricoles et d’électricité, à partir d’une parcelle agroforestière de pleine terre, ladite unité de production comprenant un système de production agricole de matière animale implanté sur ladite parcelle et incluant un parcours d’élevage de volailles, ledit système de production agricole étant associé à des arbres plantés sur ladite parcelle agroforestière, ladite unité de production comprenant également un système de conversion d’énergie solaire en énergie électrique lui aussi implanté sur ladite parcelle agroforestière.
Les objets assignés à l’invention sont aussi atteints à l’aide d’un procédé d’optimisation d’une unité de production de produits agricoles à partir d’une parcelle agroforestière de pleine terre, ladite unité de production comprenant un système de production agricole de matière animale implanté sur ladite parcelle et incluant un parcours d’élevage de volailles, ledit système de production agricole étant associé à des arbres plantés sur ladite parcelle agroforestière, dans lequel un système de conversion d’énergie solaire en énergie électrique est lui aussi implanté sur ladite parcelle agroforestière.
DESCRIPTIF SOMMAIRE DES DESSINS
D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront et ressortiront plus en détail à la lecture de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs, dans lesquels : - La figure 1 illustre, de façon schématique en vue de dessus, un exemple d'unité de production conforme à l'invention, qui met en œuvre un système de production agricole permettant de produire de la matière végétale et qui inclut en l'espèce un champ de plantes de grande culture, ledit système de production agricole pouvant en outre inclure un parcours d’élevage de volailles (non représenté) afin de former un système de production combinée de matière végétale et animale.
- La figure 2 illustre, selon une vue schématique en coupe, un détail de l'unité de production de la figure 1.
- La figure 3 illustre, de façon schématique en vue de dessus, un exemple d'unité de production conforme à l'invention, qui met en œuvre un système de production agricole de matière animale, qui inclut en l'espèce un parcours d'élevage de volailles.
MEILLEURE MANIERE DE REALISER L’INVENTION
L'invention concerne une unité 1 , T de production combinée de produits agricoles et d'électricité, à partir d'une parcelle 2, 2' agroforestière de pleine terre. La parcelle 2, 2' forme ainsi une portion de terrain qui fait partie du sol même, et n'est donc pas confiné par un contenant quelconque. Cela signifie en particulier que la parcelle 2, 2' n'est pas hors sol, au contraire par exemple d'une surface de terre qui pourrait recouvrir le toit d'un bâtiment.
L'unité 1 , T permet de produire à la fois des produits agricoles et plus précisément des produits agricoles initiaux ou primaires, c'est-à-dire non transformés, et de l'électricité (énergie électrique). Plus précisément, ladite unité 1 , T de production comprend au moins un système 3' de production agricole de matière animale, ainsi qu’éventuellement un système 3 de production agricole de matière végétale, implanté(s) sur ladite parcelle 2, 2'. Dans le cas de l'exemple des figures 1 et 2, le système de production agricole est un système 3 de production agricole de matière végétale qui peut inclure ou être associé à un système de production de matière animale, tandis que dans le cas de l'exemple de la figure 3 le système de production agricole est un système 3' de production agricole de matière animale. Il est ainsi possible de combiner sur une même parcelle production de matière animale et production de matière végétale, auquel cas l’unité de production 1 , 1’ comprend non seulement le système 3’ de production agricole de matière animale mais également (optionnellement) un système 3 de production agricole de matière végétale, qui occupe par exemple une partie de la parcelle.
Comme évoqué précédemment, la parcelle 2, 2' est une parcelle agroforestière, c'est-à- dire une parcelle agricole qui associe arbres 4, 4’ d’une part, et cultures et/ou animaux d’autre part. Ainsi, le système 3, 3' de production agricole est associé à des arbres 4, 4' plantés sur ladite parcelle 2, 2' agroforestière, en bordure et/ou au cœur de cette dernière. Le terme « arbre » désigne avantageusement ici tout végétal ligneux ramifié, avec par exemple un tronc garni de branches, de taille et hauteur variables. Les arbres 4, 4’ de la parcelle 2, 2’ peuvent ainsi inclure des arbustes, des arbres fruitiers, des arbres de grande hauteur, des arbres tiges, des arbres ou arbustes à port érigé, arbustif, arborescent ou buissonnant, des feuillus, des conifères ou résineux, cette liste n’étant pas limitative.
La parcelle 2, 2' agroforestière peut être ainsi de différentes natures, et par exemple constituer un système agrosylvicole, ou bien un système sylvopastoral, ou encore un préverger, cette liste n'étant bien entendu pas limitative elle non plus.
De plus, conformément à l'invention, l'unité de production 1 , l' comprend également un système 5, 5' de conversion d'énergie solaire en énergie électrique, ledit système 5, 5' de conversion étant lui aussi implanté sur ladite parcelle 2, 2' agroforestière, en association avec le système 3, 3’ de production agricole et les arbres 4, 4'.
Grâce à cette combinaison originale, qui allie technique d'agroforesterie et agrivoltaïsme en associant production agricole, arbres et système de conversion d'énergie solaire en énergie électrique, des bénéfices multiples et synergiques peuvent être obtenus.
Un premier avantage réside dans la diversification de la production de la parcelle 2, 2’, qui outre les productions agricoles (matières végétales agricoles et/ou matières animales agricoles) assure également : - une production d'électricité (qui peut être réutilisée ou non par l’exploitation),
- ainsi qu’une production de matière végétale sylvicole, utile par exemple pour produire du bois d'œuvre, ou de la biomasse utilisable par exemple pour la fertilisation du sol (par exemple sous forme de bois raméal fragmenté ou BRF), ou bien de l'énergie thermique (bois énergie), ou encore pour produire de la litière pour les animaux d'élevage.
Les produits, services et revenus de l'exploitation sont ainsi diversifiés et sécurisés.
Grâce au caractère agroforestier de la parcelle 2, 2', le système 3, 3' de production agricole implantée sur la parcelle 2, 2' nécessite l'utilisation de moins d'intrants. En effet, la fertilité des sols est améliorée grâce à la biomasse des arbres (restituée au sol via les feuilles qui tombent et la décomposition des racines), qui est riche en lignine et contribue à former un humus particulièrement stable et fertile. La qualité de l'eau est également améliorée, avec une meilleure structuration du sol grâce aux systèmes racinaires des arbres qui non seulement facilitent l'activité biologique du sol, améliorent l'infiltration du ruissellement et limitent l'évaporation du sol, mais permettent aussi de réduire la pollution des nappes phréatiques et des cours d'eau en limitant la lixiviation des nitrates. La meilleure structuration du sol permet également de lutter contre l'érosion.
Le caractère agroforestier de la parcelle 2, 2' permet également de séquestrer du carbone, ce qui permet ainsi d'agir favorablement sur le climat. Cet effet bénéfique est accentué par la présence du système 5, 5' de conversion d'énergie solaire en énergie électrique, qui conduit à un bilan carbone avantageux.
La présence des arbres 4, 4' permet également, dans le cas où le système de production agricole mis en œuvre est un système 3 de production agricole de matière végétale, de réduire les traitements phytosanitaires. Les arbres 4 contribuent en effet à une amélioration de la biodiversité, en structurant des habitats qui abritent une faune et une flore utiles à la production agricole. Le risque de verse est également réduit car les arbres 4, notamment lorsqu'ils sont organisés en haies, protègent les cultures du vent. De manière générale, les plantes subissent moins de stress de sorte que la productivité agricole est améliorée par la présence des arbres 4 et le caractère forestier de la parcelle. De manière avantageuse, lesdits arbres 4, 4’ ne sont pas des arbres à vocation alimentaire. En particulier, lesdits arbres 4, 4’, quelle que soit leur implantation, ne font pas partie en tant que tels du système 3, 3’ de production agricole, et ne sont donc pas aptes et destinés à produire un aliment comestible et/ou une matière première destinée à l’industrie agroalimentaire (contrairement au système 3, 3’ de production agricole).
Selon une variante, ledit système 3, 3’ de production agricole comprend une ou plusieurs zones chacune délimitée par un périmètre respectif au sein duquel est réalisé la production agricole, et certains desdits arbres 4, 4’ sont planté(s) à l’intérieur dudit périmètre tandis que d’autres sont plantés à l’extérieur dudit périmètre et/ou sur ledit périmètre.
Lorsque le système de production agricole est un système 3' de production agricole de matière animale, par exemple un système d'élevage, les effets bénéfiques du caractère agroforestier de la parcelle 2’ constatés sont notamment les suivants :
- protection climatique (plus de confort et moins de stress pour les animaux, lesquels produisent donc moins de toxines ce qui permet une amélioration du produit fini) ;
- moins d'aliments exogènes consommés (une partie des besoins est couverte par les apports des arbres, notamment lorsqu'ils sont organisés en haie, et ou par une meilleure exploration de la parcelle par les animaux) ;
- besoins en traitements pharmaceutiques réduits (amélioration de la santé des animaux) ;
- et meilleure valeur nutritive du produit fini.
Quant à la présence du système 5, 5' de conversion d'énergie solaire en énergie électrique sur la parcelle 2, 2', elle permet de générer de l'ombre, produite par les composants (et en particulier les panneaux photovoltaïques) du système 5, 5’ de conversion d'énergie solaire en énergie électrique, ce qui permet de protéger les sols et les animaux tout en générant un éventuel revenu lié à la vente de l'électricité ainsi produite. La productivité des terres agricoles composant la parcelle 2, 2' est ainsi améliorée par la production conjointe de produits alimentaires et d'énergie. L'association des arbres 4, 4' et du système 5, 5' de conversion d'énergie solaire en énergie électrique permet en outre d'obtenir des effets synergiques remarquables, et en particulier les effets bénéfiques exposés dans ce qui suit.
Tout d’abord, la présence des arbres 4, 4', en particulier lorsqu'ils contribuent à former ou forment des haies périphériques, augmente la «r rugosité » du site de la parcelle 2, 2’, ce qui permet de protéger le système 5, 5' de conversion d'énergie solaire en énergie électrique des excès climatiques, notamment du vent En particulier, lorsque des trackers (ou suiveurs solaires) sont mis en œuvre par le système 5, 5’ de conversion, ces derniers seront moins souvent mis en position de sécurité (mise à plat), de sorte que la production d'électricité sera maximisée et les composants des trackers subiront moins de fatigue mécanique.
Un autre effet synergique intéressant réside dans le fait que les performances de production du système 5, 5' de conversion d'énergie solaire en énergie électrique sont améliorées par le microclimat « culture + arbres » (lorsqu’un système 3 de production agricole de matière végétale est mis en œuvre) ou le micro-climat « prairie + arbres » (lorsqu’un système 3’ de production agricole de matière animale est mis en œuvre). En effet, la chaleur nuit généralement au rendement des cellules photovoltaïques. Le microclimat crée par la végétation, et en particulier par les arbres 4, 4' implantés sur la parcelle 2, 2' agroforestière, entraîne, via le phénomène d'évapotranspiration, une baisse locale de la température qui limite ainsi réchauffement des cellules photovoltaïques et améliore le rendement du système 5, 5’ de conversion.
Par ailleurs, l'association d'un aménagement sylvicole et d'un système de conversion d'énergie solaire en énergie électrique sur une même parcelle agroforestière permet de bénéficier d'une synergie dynamique dans le temps. En effet, durant les premières années suivant la création de l’unité 1 , T, alors que les arbres 4, 4’ peuvent être encore des jeunes sujets qui produisent peu ou pas d'ombre, le système 5, 5' de conversion d'énergie solaire en énergie électrique permet d'apporter immédiatement une ombre suffisante pour notamment favoriser le développement des arbres et limiter le dessèchement local du sol. La surface d'ombre immédiatement disponible grâce à l'implantation du système 5, 5' de conversion sur la parcelle 2, 2' permet également, lorsque le système de production agricole concerné est un système 3’ de production agricole de matière animale (mettant en œuvre par exemple un parcours d'élevage de volailles), d'apporter du confort et de la sécurité aux animaux, dans l'attente de la pousse suffisante des arbres, en les protégeant des prédateurs et du soleil. Par la suite, les deux entités (système 5, 5' de conversion d'énergie solaire en énergie électrique d'une part et arbres 4, 4' d'autre part) viennent se compléter.
Par ailleurs, pour ne pas gêner le fonctionnement du système 5, 5' de conversion d'énergie solaire en énergie électrique, en particulier lorsque ce système met en œuvre des modules photovoltaïques dont l'orientation spatiale varie automatiquement pour suivre le soleil (dispositif de type « tracker »), les arbres 4, 4' implantées au voisinage du système 5, 5' de conversion d'énergie solaire en énergie électrique sont taillées pour limiter leur hauteur a une valeur (par exemple de l’ordre de 2 m) compatible avec la course des trackers, ce qui limite l'effet potentiellement négatif de l'ombre habituellement observée dans les systèmes agroforestiers classiques où les sujets sont beaucoup plus grands.
L’association, sur une même parcelle, d’un système 3, 3’ de production agricole de matière animale (et optionnellement de matière végétale), d’un système de production de matière végétale sylvicole et d’un système de production d’énergie solaire permet donc, comme exposé ci-avant, de générer des synergies particulièrement intéressantes pour l’exploitation elle-même, l’environnement et le climat.
Comme évoqué précédemment, le système de conversion 5, 5' comprend avantageusement un ou plusieurs dispositifs photovoltaïques 50, 50’ comprenant chacun un module photovoltaïque 51 , 51’, formé par exemple par un panneau photovoltaïque (qui peut lui-même être formé par la réunion de plusieurs panneaux élémentaires), dont l'orientation spatiale varie automatiquement en fonction d'un ou plusieurs paramètres de commande. Le ou les paramètre(s) de commande en question incluent avantageusement des paramètres astronomiques et/ou météorologiques, de façon que chaque module photovoltaïque puisse avantageusement suivre la course du soleil afin d'optimiser la production d'électricité, puisse également adopter une position de repos la nuit (mise à plat) et puisse enfin adopter une position de sécurité en cas de phénomène météorologique violent (par exemple une mise à plat en cas de vent trop violent ou une mise à la verticale en cas de grêle). Le recours à des modules photovoltaïques 51 , 51’ à orientation spatiale variable s'avère également particulièrement avantageux en ce qui concerne l'ombre apportée par chaque module 51 , 51' sur la parcelle 2, 2’. Grâce à la mobilité des modules 51, 51’, l'ombre est en effet répartie sur la journée et les saisons, ce qui limite son potentiel impact négatif sur la production agricole de la parcelle 2, 2'. De préférence, chaque panneau photovoltaïque formant un module 51, 51’ présente une superficie qui est comprise entre environ 50 et 200 m2, de préférence entre 80 et 150 m2, de telles surfaces présentant un excellent compromis entre la production d'énergie électrique et l'ombrage induit sur la parcelle 2, 2'.
De tels modules photovoltaïques 51 , 51’ à orientation spatiale variable automatiquement sont connus en tant que tel, et sont couramment appelés « trackers », « trackers solaires » ou encore «r suiveurs solaires ». Les trackers solaires mettent généralement en œuvre une structure portante qui permet de faire progressivement varier l’orientation spatiale de panneaux photovoltaïques montés sur la structure portante, selon le principe de l'héliostat, afin d'en augmenter la productivité. Cette orientation est avantageusement opérée selon deux axes de rotation, savoir un axe vertical et un axe horizontal, ce qui permet aux panneaux photovoltaïques formant le module photovoltaïque 51, 51’ de suivre automatiquement la course du soleil en ajustant continûment ou à intervalles de temps réguliers l'élévation et l'azimut de façon contrôlée, en réaction à l'évolution des paramètres de commande.
Avantageusement, chaque dispositif photovoltaïque 50, 50' comprend un mât respectif 52 sur lequel est monté le module photovoltaïque 51, 51’ respectif. Grâce à cette caractéristique, l'emprise au sol du système 5, 5' de conversion est très limitée, ce qui facilite le travail agricole sur la parcelle 2, 2’. Avantageusement, chaque mât 52 et suffisamment haut pour libérer un passage sous chaque module photovoltaïque 51, 51’ afin de permettre notamment le passage de véhicules agricoles 10, du genre tracteur ou autre. Chaque mât 52 présente par exemple une hauteur comprise entre 4 et 10 m, le module photovoltaïque 51, 51’ étant fixé au sommet du mât 52 correspondant, au moyen d'une liaison mécanique autorisant un pivotement selon un axe vertical et selon un axe horizontal. Ce positionnement en hauteur du module photovoltaïque contribue à la bonne ventilation de ce dernier, ce qui permet de limiter les effets d'un échauffement intempestif qui pourrait nuire au rendement du module photovoltaïque 51.
Avantageusement, chaque module photovoltaïque 51 , 51’ comprend un panneau avec une face endroit et une face envers opposée, lesdites faces endroit et envers étant toutes deux pourvus de cellules photovoltaïques. Grâce à cet agencement biface, chaque module photovoltaïque 51 , 51’ est en mesure non seulement de capter directement la lumière provenant du soleil au moyen de sa face endroit, mais également, grâce à sa face envers, de capter de la lumière réfléchie et de la lumière diffuse pour contribuer à la production d'électricité, ce qui permet de produire 10 à 25 % d'énergie supplémentaire par rapport à un agencement monoface.
Le mode de réalisation correspondant aux figures 1 et 2 va maintenant être décrit plus en détail. Dans cet exemple de réalisation, le système de production agricole de l'unité 1 est un système 3 de production agricole de matière végétale. Plus précisément, ledit système 3 de production agricole de matière végétale comprend avantageusement un champ de plantes de grandes cultures, par exemple des céréales, des oléagineux, des protéagineux et/ou des plantes de culture fourragères, du type prairies naturelles ou artificielles. Avantageusement, le système 3 de production agricole de matière végétale, formé par exemple par un champ 30 de plantes de grandes cultures, est implanté sur la surface de la parcelle 2 disponible hors les surfaces occupées par lesdits arbres 4 et le système 5 de conversion d'énergie solaire en énergie électrique.
De préférence et comme illustré aux figures 1 et 2, les dispositifs photovoltaïques 50 sont implantés en ligne et à distance les uns des autres sur la parcelle 2, de façon à former un ou plusieurs rangs 6, 7, 8, lesquels rangs 6, 7, 8 sont par exemple, comme illustré aux figures, identiques, sensiblement rectilignes, parallèles et distants les uns des autres (voir la figure 1). Avantageusement, iesdits arbres 4 comprennent une première pluralité d'arbres 40 plantés en ligne pour former, ou contribuer à former, une première haie 9 qui occupe les espaces inter-dispositifs photovoltaïques 50 dans chaque rang 6, 7, 8 (lesquels sont au nombre de trois dans l’exemple illustré). La première haie 9 est ainsi composée de tronçons élémentaires sensiblement rectilignes qui s'étendent longitudinalement, dans chaque rang 6, 7, 8, entre chaque dispositif photovoltaïque 50, c'est-à-dire en l'espèce entre chaque mât 52. Par exemple, ladite première haie 9 présente une hauteur maximale H inférieure ou égale à environ 2 m, et de préférence de l'ordre de 1,5 à 2 m, de façon à pouvoir venir au plus près des dispositifs photovoltaïques 50, et plus précisément des mâts respectifs 52 de ces derniers, sans gêner la course des modules photovoltaïques 51 à orientation spatiale variable, tout en favorisant la production de biomasse et la présence de biodiversité utile à la productivité de la parcelle 2.
Avantageusement, ladite première haie 9 comprend en alternance des trognes 90 pour produire de la biomasse et des végétaux à port buissonnant 91 pour favoriser la biodiversité. Les trognes peuvent même être qualifiées de mini-trognes pour tenir compte des contraintes de hauteur liées au voisinage des trackers. La taille en « mini-trogne » permet de garder les arbres 4 en phase de croissance continuelle, ce qui permet ainsi de continuer de stocker du carbone tout au long de la vie de l’arbre (en l’absence de conduite en trogne, les arbres stockent du carbone pendant leur croissance et arrêtent de stocker une fois arrivés à maturité). Dans un même rang, les trognes 90 sont par exemple mutuellement espacés d’une distance D3 comprise entre 0,5 m et 5 m, par exemple de l’ordre en moyenne de 2 m. Avantageusement, les trognes 90 sont implantés selon une densité d’environ 4 trognes / m2. L'alternance de trognes 90 et d'essences favorisant la biodiversité 91 permet à la fois de produire, grâce aux trognes, du bois (par exemple du bois de chauffe) et/ou du fourrage, tout en apportant, grâce aux végétaux à port buissonnant 91 intercalés entre les trognes 90, des fleurs, des fruits et des refuges pour les animaux, favorisant ainsi la biodiversité et donc indirectement la productivité de la parcelle 2. La conduite en trognes des arbres 4 est particulièrement avantageuse. Elle permet en effet d’obtenir des hauteurs d’arbres compatibles avec la présence à proximité immédiate des dispositifs photovoltaïques 50 dont le module photovoltaïque 51 respectif est disposé à une altitude supérieure à la hauteur de la première haie 9, grâce au montage sur mât 52, tout en optimisant la production de matière végétale sylvicole.
Avantageusement, lesdits rangs 6, 7, 8 sont espacés les uns des autres d'une distance DO sensiblement constante, par exemple au moins égale à 10 m, de préférence au moins égale à 30 m, et de façon encore plus préférentielle de l'ordre en moyenne de 40 m, afin de ménager entre les rangs 6, 7, 8, dans le sens de travail de la parcelle 2, des passages suffisants pour permettre le travail de l'agriculteur, y compris bien entendu avec des moyens mécanisés (tracteur 10 ou autre). La distance D0 est avantageusement mesurée entre deux alignements de trackers, ce qui laisse, lorsque la distance inter-rangs D0 est égale à 40 m, une largeur de travail D1 par exemple d'environ 36 m, suffisante pour laisser passer des engins agricoles 10.
Avantageusement, au sein de chaque rang 6, 7, 8, les dispositifs photovoltaïques 50 sont espacés les uns des autres d'une distance D2 (mesurée par exemple entre chaque mât 52) sensiblement constante, par exemple au moins égale à 10 m, de préférence au moins égale à 20 m, de façon encore plus préférentielle de l'ordre en moyenne de 35 m. Un tel agencement permet un bon compromis entre la production d'énergie électrique et les éventuels effets néfastes de l'ombre générée par les panneaux photovoltaïques sur les cultures.
Avantageusement, lesdits arbres 4 comprennent une deuxième pluralité d'arbres 41 plantés en périphérie de la parcelle 2 pour former, ou contribuer à former, une deuxième haie 11 périphérique, de type brise-vent, de préférence continue, et qui de préférence entoure ladite parcelle 2. Grâce à la présence de cette deuxième haie 11 , le risque de verse et de détérioration ou de mise en sécurité fréquente des dispositifs photovoltaïques 50 est minimisée, ce qui permet d'optimiser à la fois la production agricole et la production d'énergie électrique, tout en permettant également une production de biomasse additionnelle.
Avantageusement, le système 5 de conversion d’énergie solaire en énergie électrique comprend des câbles électriques reliés à chaque dispositif photovoltaïque 50 pour transporter l'énergie électrique produite par ces derniers. Lesdits câbles sont enfouis dans le sol de la parcelle 2, et cheminent avantageusement le long de chaque rang 6, 7, 8 selon un ou plusieurs chemins qui s'étendent sensiblement parallèlement auxdits rangs
6, 7, 8, à une distance d'au moins 1 m, et de préférence d'environ 2 m, desdits rangs 6,
7, 8. Dans ce cas de figure avantageux, les câbles transportant l'énergie électrique produite par les dispositifs photovoltaïques 50 sont enfouis dans le sol de la parcelle 2 à une profondeur de préférence au moins égale à 30 cm et inférieure à 1 ,5 m, de préférence au moins égale à 40 cm et inférieure à 1 m, de façon encore plus préférentielle égale à en moyenne environ 60 cm. De façon particulièrement préférentielle, les câbles cheminent le long de chaque rang 6, 7, 8 selon des chemins rectilignes qui s'étendent à environ 2 m de la ligne des trackers formant avantageusement les dispositifs photovoltaïques 50, ce qui permet dans ce cas un enfouissement à 60 cm de profondeur, facile et rapide à réaliser. Un cheminement de câbles pourrait être envisagé sous la première haie 9, mais dans ce cas il faudrait prévoir une profondeur d'enfouissement d'au moins 2,5 m.
Dans le mode de réalisation préférentiel illustré aux figures 1 et 2, l'unité 1 permet de capter et de valoriser jusqu’à cinq fois plus d'énergie solaire qu'un système simple de grande culture, avec un stockage qui peut aller jusqu'à environ 7,32 t de éq.C02 par hectare et par an, voire même jusqu’à environ 9,15 t de éq.CCte par hectare et par an si des pratiques agro-écologiques complémentaires (par exemple des pratiques de semis direct et couverts végétaux en inter-culture) sont mises en oeuvre . Grâce à la mise en œuvre de modules photovoltaïques dont l'orientation spatiale varie automatiquement, de préférence pour suivre la course du soleil, l'ombre produite par le système 5 de conversion d'énergie solaire en énergie électrique n'a pas d'impact négatif sur le rendement de la culture, du fait de la répartition de l'ombre sur la journée et les saisons. Grâce au maintien de la première haie 9 à une hauteur n'excédant de préférence pas 2 m, afin ne pas gêner la course des trackers, un effet bénéfique additionnel est obtenu de limitation de l'impact de l'ombre produite par la haie, en particulier par rapport à un système agroforestier classique où les sujets sont habituellement beaucoup plus grands. Comme évoqué précédemment, le microclimat créé par la végétation (plantes de grandes cultures et arbres 4) entraîne, via l'évapotranspiration, une baisse locale de la température qui limite échauffement des cellules photovoltaïques ce qui favorise leur fonctionnement optimal. La présence des trackers permet en outre, dans les premières années de création de l'unité 1 , de compenser la petite taille des arbres en apportant en particulier une ombre suffisante qui favorisera le développement des arbres et limitera le dessèchement local du sol. Par la suite les trackers 50 et les arbres 4 se complètent comme évoqué précédemment. Enfin, l'électricité produite par le système 5 de conversion d'énergie solaire en énergie électrique peut être utilisée localement, par exemple pour du pompage d'eau, de l'irrigation, ou encore de la brumisation par exemple.
L'invention n'est bien entendu pas limitée à une unité de production mettant en œuvre un système de production agricole de matière végétale comme dans l'exemple des figures 1 et 2. Il est en effet également possible que le système de production agricole de l'unité de production selon l'invention soit uniquement un système 3' de production agricole de matière animales comme illustré par la figure 3.
Selon l’invention et comme illustré par la figure 3, le système 3' de production agricole de matière animale inclut un parcours d'élevage de volailles. Ledit parcours d’élevage de volailles est donc avantageusement implanté sur la parcelle agroforestière 2'. De manière avantageuse, le système 3' de production agricole de matière animale comprend dans ce cas un poulailler 12 constitué en l'espèce par un bâtiment disposé sur la parcelle 2' et qui est muni de trappes permettant la sortie des volailles (matérialisée par les flèches 12A) à l'extérieur, en plein air, sur la parcelle 2'.
Dans ce mode de réalisation particulier, les dispositifs photovoltaïques 50' sont préférentiellement répartis de manière sensiblement homogène sur le parcours, en étant implanté par exemple à une distance comprise entre 20 et 40 mètres, de préférence d'environ 35 m, les uns des autres de toutes parts (axe nord-sud et axe est-ouest).
Avantageusement, les arbres 4' plantés sur la parcelle 2' forment, ou contribuent à former, au moins :
- des haies brise-vent 13,14, de préférence de hauteur au moins égale à 4 m, avantageusement implantés perpendiculairement au sens des vents dominants qui soufflent sur la parcelle 2', - et/ou un aménagement sylvicole 15, incluant par exemple des arbres hautes tiges qui participeront à l'intégration paysagère de l'ensemble du système.
De préférence, lesdits arbres 4' forment, ou contribuent à former, des haies basses 16 et/ou des petits bosquets 17, de hauteur comprise par exemple entre 1 et 3 m (par exemple les haies basses 16 ont une hauteur comprise entre 2 et 3 m tandis que les petits bosquets 17 font environ 1,5 m de hauteur), qui font office d'éléments de liaison entre les dispositifs photovoltaïques 50' entre eux, et/ou entre les dispositifs photovoltaïques 50' et l'aménagement sylvicole 15.
La parcelle 2' est ainsi avantageusement pourvue d'éléments distants les uns des autres, qui font office de « point d'ancrage » pour les animaux qui peuvent y trouver de l'ombre, un abri contre les prédateurs et/ou de la nourriture (baies, fruits, insectes...). Ces éléments sont formés par les dispositifs photovoltaïques 50' dispersés sur le parcours établi sur la parcelle 2', ainsi que par les arbres 4' implantés sur la parcelle 2’ et qui se présentent sous la forme de sujets isolés et/ou de haies basses 16 et/ou de petits bosquets 17 par exemple. Les éléments en question sont avantageusement implantés de manière à être distants d'au moins un autre élément d'une distance qui n'excède pas 25 m (distance maximale qu’est capable de franchir en pratique une volaille entre deux abris, à découvert). Idéalement, la distance en question n'excédera pas 15 m pour favoriser l’exploration de l’ensemble du parcours par les animaux.
Le recours à des trackers pour constituer les dispositifs photovoltaïques 50' permet d'apporter une grande surface d'ombre disponible dès l'implantation, alors que les arbres 4' sont encore petits et ne fournissent que peu ou pas d'ombre. Puis les arbres 4’ vont grandir et contribuer à offrir à leur tour une ombre et un abri suffisants aux volailles, tout en optimisant la production électrique grâce à la création par la végétation d'un microclimat « prairie + arbres », par évapotranspiration, ce qui entraîne une baisse locale de la température limitant échauffement des cellules photovoltaïques. Bien entendu, une partie de l'électricité générée au niveau de la parcelle 2' peut être utilisée pour alimenter des équipements d'élevage. L'invention permet en définitive d'optimiser l'exploitation du rayonnement solaire, en privilégiant la mise en œuvre combinée et synergique de différents mécanismes biologiques (photosynthèse...) et techniques (conversion photovoltaïque) avec une séquestration de CO2 efficace. Concernant ce dernier point, certaines exploitations peuvent grâce à l’invention passer d'un bilan négatif de stockage carbone à un bilan positif (l'exploitation stocke plus de carbone qu'elle n'en produit).
Par exemple, on peut estimer en première approche que pour une parcelle du type de celle illustrée par la figure 1 , qui associe : - un champ de grande culture 3,
- des trackers solaires 50 mettant en œuvre des panneaux biface, de type monocristallin bi-verre 315 Wc, chaque tracker présentant les caractéristiques exposées dans le tableau 1 ci-après,
- une haie périphérique 11 s’étendant sur 400 m linéaires, - et des mini-trognes 90 disposés en haie entre les trackers, alors une durée présentant un ordre de grandeur de 7,5 ans seulement serait requise pour compenser les émissions de CO2 générées par la mise en place des trackers (à raison de 6 trackers / hectare), en se basant sur un productible de 2000 kWh/kWc et un stockage par le système agroforestier de l’ordre de 7,32 t CCheq/ha/an. Tableau 1
L'invention permet en outre un déploiement dynamique qui conduit rapidement à des performances significatives, tout en aménageant le territoire de manière simple, rapide, efficace et harmonieuse. L'invention peut enfin être aisément mise en œuvre à partir d'unités de production de produits agricoles déjà existantes. L'invention concerne d'ailleurs également en tant que tel un procédé d'optimisation d'une unité de production de produits agricoles à partir d'une parcelle 2, 2' agroforestière de pleine terre, l'unité de production comprenant au moins un système 3' de production agricole de matière animale ainsi qu’éventuellement un système 3 de production agricole de matière végétale, implanté(s) sur ladite parcelle 2, 2', ledit système 3’ de production agricole de matière animale incluant un parcours d’élevage de volailles. Dans le cadre de la présente invention, le système 3, 3' de production agricole inclut donc au moins un système de production agricole de matière animale. Le système 3, 3' de production agricole est ainsi associé à des arbres 4, 4' plantés sur ladite parcelle 2, 2' agroforestière. Selon le procédé de l'invention, un système 5, 5' de conversion d'énergie solaire en énergie électrique est lui aussi implanté sur ladite parcelle 2, 2' agroforestière, afin d'obtenir les différents effets bénéfiques et synergiques évoqués dans ce qui précède. Le procédé permet ainsi d'obtenir une unité 1, l' de production combinée selon l'invention, conformément à la description qui précède, laquelle description est applicable, mutatis mutandis, au procédé de l'invention et réciproquement.
APPLICATION INDUSTRIELLE
L’unité de production et le procédé d’optimisation de l’invention permettent de valoriser de manière particulièrement avantageuse les surfaces agricoles destinées à la production de matière animale (et optionnellement de matière végétale), en améliorant la productivité globale de ces dernières, tout en diversifiant les sources de revenus des agriculteurs et plus particulièrement des éleveurs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Unité (1, 1’) de production combinée de produits agricoles et d’électricité, à partir d’une parcelle (2, 2’) agroforestière de pleine terre, ladite unité (1, 1’) de production comprenant un système (3, 3’) de production agricole de matière animale implanté sur ladite parcelle (2, 2’) et incluant un parcours d’élevage de volailles, ledit système (3, 3’) de production agricole étant associé à des arbres (4, 4’) plantés sur ladite parcelle (2, 2’) agroforestière, ladite unité de production (1, 1’) comprenant également un système (5, 5’) de conversion d’énergie solaire en énergie électrique lui aussi implanté sur ladite parcelle (2, 2’) agroforestière.
2. Unité de production (1, l') selon la revendication précédente caractérisée en ce que ledit système de conversion (5, 5’) comprend un ou plusieurs dispositif(s) photovoltaïque(s) (50, 50’) comprenant chacun un module photovoltaïque (51, 51’) dont l’orientation spatiale varie automatiquement en fonction d’un ou plusieurs paramètres de commande.
3. Unité de production (1 , 1’) selon la revendication précédente caractérisée en ce que chaque dispositif photovoltaïque (50, 50’) comprend un mât respectif (52) sur lequel est monté le module photovoltaïque (51, 51’) respectif.
4. Unité de production (1, 1’) selon la revendication précédente caractérisé en ce que chaque module photovoltaïque (51 , 51’) comprend un panneau avec une face endroit et une face envers opposée, lesdites faces endroit et envers étant toutes deux pourvues de cellules photovoltaïques.
5. Unité de production (1) selon l’une des revendications 2 à 4 caractérisée en ce que lesdits dispositifs photovoltaïques (50) sont implantés en ligne et à distance les uns des autres sur ladite parcelle (2), de façon à former un ou plusieurs rang(s) (6, 7, 8).
6. Unité de production (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que lesdits arbres (4) comprennent une première pluralité d’arbres (40) plantés en ligne(s) pour former, ou contribuer à former, une première haie (9) qui occupe les espaces inter-dispositifs photovoltaïques (50) dans chaque rang (6, 7, 8).
7. Unité de production (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que ladite première haie (9) comprend en alternance des trognes (90) pour produire de la biomasse et des végétaux à port buissonnant (91) pour favoriser la biodiversité.
8. Unité de production (1) selon la revendication 6 ou 7 caractérisée en ce que ladite première haie (9) présente une hauteur maximale inférieure ou égale à environ 2 m.
9. Unité (1) de production selon l’une des revendications 5 à 8 caractérisée en ce que lesdits rangs (6, 7, 8) sont espacés les uns des autres d’une distance (D0) sensiblement constante au moins égale à 10 m, de préférence au moins égale à 30 m, de façon encore plus préférentielle de l’ordre en moyenne de 40 m.
10. Unité (1) de production selon l’une des revendications 5 à 9 caractérisée en ce qu’au sein de chaque rang (6, 7, 8) les dispositifs photovoltaïques (50) sont espacées les uns des autres d’une distance (D2) sensiblement constante au moins égale à 10 m, de préférence au moins égale à 20 m, de façon encore plus préférentielle de l’ordre en moyenne de 35 m.
11. Unité (1) de production selon l’une des revendications 5 à 10 caractérisée en ce que ledit système (5) de conversion comprend des câbles électriques reliés à chaque dispositif photovoltaïque (50) pour transporter l’énergie électrique produite par ces derniers, lesdits câbles étant enfouis dans le sol de la parcelle (2), à une profondeur au moins égale à 30 cm et inférieure à 1 ,5 m, de préférence au moins égale à 40 cm et inférieure à 1 m, de façon encore plus préférentielle égale en moyenne à environ 60 cm, lesdits câbles cheminant le long de chaque rang (6, 7, 8) selon un ou plusieurs chemins qui s’étendent sensiblement parallèlement aux rangs (6, 7, 8), à une distance d’au moins 1 m, et de préférence d’environ 2 m, desdits rangs (6, 7, 8).
12. Unité (1) de production selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits arbres (4) comprennent une deuxième pluralité (41) d’arbres plantés en périphérie de la parcelle pour former, ou contribuer à former, une deuxième haie (11) périphérique, de type brise-vent, de préférence continue, qui de préférence entoure ladite parcelle (2).
13. Unité (1’) de production selon au moins l’une quelconque des revendications 2 à 11 , caractérisée en ce que lesdits dispositifs photovoltaïques (50’) sont répartis de manière sensiblement homogène sur ledit parcours, en étant implantés à une distance comprise entre 20 et 40 m, de préférence d’environ 35 m, les uns des autres de toute part.
14. Unité (1’) de production selon au moins l’une des revendications 2 à 11 et/ou la revendication 13, caractérisée en ce que lesdits arbres (4’) plantés sur la parcelle (2’) forment, ou contribuent à former, au moins :
- des haies brise-vent de (13, 14) hauteur au moins égale à 4 m, implantés perpendiculairement aux sens des vents dominants qui soufflent sur la parcelle (2’),
- et/ou un aménagement sylvicole (15), incluant par exemple des arbres haute tige.
15. Unité (1’) de production selon la revendication précédente, caractérisée en ce que lesdits arbres (4’) forment, ou contribuent à former, des haies basses (16) et/ou des petits bosquets (17), de hauteur comprise entre 1 et 3 m, qui font office d’éléments de liaison entre les dispositifs photovoltaïques (50’) entre eux, et/ou entre les dispositifs photovoltaïques (50’) et l’aménagement sylvicole (15).
16. Unité de production (1, 1’) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits arbres (4, 4’) ne sont pas des arbres à vocation alimentaire.
17. Procédé d’optimisation d’une unité de production de produits agricoles à partir d’une parcelle (2, 2’) agroforestière de pleine terre, ladite unité de production comprenant un système (3, 3’) de production agricole de matière animale implanté sur ladite parcelle (2, 2’) et incluant un parcours d’élevage de volailles, ledit système (3, 3’) de production agricole étant associé à des arbres (4, 4’) plantés sur ladite parcelle (2, 2') agroforestière, dans lequel un système (5, 5’) de conversion d’énergie solaire en énergie électrique est lui aussi implanté sur ladite parcelle (2, 2’) agroforestière.
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