Panneaux solaires verticaux : innovation d’avenir ou niche technique du photovoltaïque ?

Les panneaux solaires verticaux attirent de plus en plus l’attention dans le secteur du photovoltaïque, notamment en agriculture. Contrairement aux installations classiques inclinées vers le sud, ces modules sont installés à 90 degrés, le plus souvent en rangées orientées est-ouest, avec une face tournée vers l’est et l’autre vers l’ouest. Cette configuration ne cherche pas seulement à produire de l’électricité, mais à la produire différemment, tout en préservant davantage certains usages du sol, en particulier agricoles.

Dans les Deux-Sèvres, une exploitation caprine près de Villemain expérimente cette technologie avec Engie Green. Selon le reportage de France 3, les panneaux sont installés en quatre rangées verticales sur une parcelle de céréales et de fourrage ; l’exploitante indique conserver la quasi-totalité de la surface agricole et couvrir aujourd’hui environ 30 % des besoins électriques de son exploitation.

Qu’est-ce qu’un panneau solaire vertical ?

Un panneau solaire vertical est un module photovoltaïque posé à la verticale, avec une inclinaison proche de 90 degrés. Dans les projets les plus innovants, il est souvent utilisé sous la forme de “haies photovoltaïques”, c’est-à-dire des rangées droites espacées entre elles, laissant des couloirs de circulation ou de culture.

La plupart des projets actuellement mis en avant utilisent des modules bifaciaux. Contrairement à un panneau classique qui produit surtout grâce à sa face avant, un module bifacial peut capter le rayonnement lumineux sur ses deux faces. La face arrière valorise notamment la lumière réfléchie par le sol, les graviers, l’herbe, ou encore la neige dans certains contextes.

Quels types de panneaux verticaux existe-t-il ?

Tous les panneaux verticaux ne se valent pas. Plusieurs configurations existent selon l’usage visé, le type de site et le profil de production recherché.

1. Les panneaux verticaux bifaciaux est-ouest

C’est la configuration la plus souvent citée aujourd’hui en agrivoltaïsme. Les modules sont installés verticalement, avec une face orientée vers l’est et l’autre vers l’ouest. Cette disposition permet de produire davantage le matin et en fin d’après-midi, et moins autour de midi qu’une centrale classique inclinée plein sud.

Cette architecture est particulièrement intéressante lorsque les consommations électriques sont plus fortes au début et à la fin de la journée, ou lorsque l’on cherche à lisser la courbe de production solaire.

2. Les panneaux verticaux orientés sud

Il existe aussi des montages verticaux orientés sud. Selon le manuel de la Bern University of Applied Sciences, ce type d’installation peut présenter un bon rendement énergétique, notamment en hiver, surtout lorsque l’albédo est élevé. Ce n’est toutefois pas la configuration la plus médiatisée dans les démonstrateurs agricoles français, qui privilégient surtout les systèmes bifaciaux est-ouest.

3. Les panneaux en façade ou intégrés au bâti

Le photovoltaïque vertical ne concerne pas uniquement les champs. Des modules peuvent aussi être installés sur des façades, des garde-corps, des clôtures, des murs antibruit ou des éléments architecturaux. Dans ce cas, la logique est souvent différente : il s’agit moins d’optimiser le productible annuel maximal que de valoriser une surface verticale disponible et de rapprocher la production de la consommation d’un bâtiment.

4. Les clôtures et haies photovoltaïques

Dans certains projets, les panneaux verticaux jouent un rôle proche d’une clôture ou d’une haie technique. Cette approche est étudiée en agrivoltaïsme car elle permet de maintenir des espaces libres entre les lignes, potentiellement exploitables pour le pâturage, certaines cultures ou la circulation d’engins agricoles.

Comment fonctionnent-ils concrètement ?

Le principe physique reste celui du photovoltaïque classique : le rayonnement solaire est converti en courant électrique par des cellules. Ce qui change, c’est la manière dont le panneau reçoit le rayonnement au cours de la journée. Un système vertical est-ouest capte mieux les rayons bas du matin et du soir, alors qu’un système incliné plein sud reçoit généralement un maximum d’énergie autour de midi.

Avec des modules bifaciaux, la face arrière devient stratégique. Le gain dépend alors fortement de l’albédo, c’est-à-dire de la capacité du sol à réfléchir la lumière. Un sol clair, minéral ou enneigé peut améliorer la production, tandis qu’un sol sombre ou très absorbant réduit cet avantage.

Où installer des panneaux solaires verticaux ?

En agriculture

C’est aujourd’hui le cas d’usage le plus visible en France. Le projet Camelia d’Engie Green et de l’INRAE, par exemple, étudie près de 100 kWc de panneaux bifaciaux verticaux sur 0,9 hectare de prairie pâturée dans le Puy-de-Dôme. Le programme de recherche observe à la fois la production électrique, le microclimat, le sol, la biomasse, la qualité fourragère, le comportement des animaux, la circulation des engins, la biodiversité et le stockage de carbone.

Cette approche intéresse particulièrement les éleveurs, les exploitations en prairie, certaines cultures fourragères et potentiellement des parcelles de grandes cultures, à condition que l’écartement des rangées soit compatible avec les machines et que l’impact agronomique soit maîtrisé.

En montagne ou zones enneigées

Les systèmes verticaux bifaciaux peuvent aussi présenter un intérêt dans des zones où la neige augmente fortement la réflexion lumineuse. Le manuel de la BFH souligne qu’une installation verticale bifaciale orientée sud peut afficher un rendement élevé, notamment pendant les mois d’hiver, dans des contextes à albédo important.

Sur des façades ou sites urbains

Le photovoltaïque vertical peut aussi être déployé en façade, le long de bâtiments, sur des barrières ou d’autres surfaces verticales en ville. Dans ces cas, l’objectif est souvent d’utiliser des surfaces jusque-là peu valorisées plutôt que de concurrencer une toiture déjà disponible.

Sur des sites industriels ou logistiques

Les panneaux verticaux peuvent également être étudiés dans des environnements où l’on cherche à produire de l’électricité tout en conservant la circulation, la visibilité ou certaines fonctions d’aménagement. Leur profil de production matin/soir peut intéresser des sites dont l’activité démarre tôt et se prolonge en fin de journée.

Quel impact sur le rendement ?

C’est le point le plus sensible du sujet. Les panneaux verticaux n’ont pas vocation à battre systématiquement en production annuelle une centrale classique bien inclinée et bien orientée. Leur intérêt dépend beaucoup du climat, du sol, de l’orientation, de l’espacement entre les rangées et du profil de consommation associé.

Production annuelle : souvent un compromis

Une campagne de mesure à Trondheim a montré qu’un système bifacial vertical orienté est-ouest produisait environ 714 kWh/kWc sur un an, contre 905 kWh/kWc pour une référence inclinée à 44° orientée sud. Ce résultat montre qu’en production brute annuelle, le vertical peut être moins performant que la référence optimale dans certains contextes.

Cependant, ces chiffres ne peuvent pas être transposés mécaniquement à la France. D’autres travaux montrent que, selon les conditions de site et grâce à la lumière diffuse et au rayonnement réfléchi, certaines configurations verticales bifaciales peuvent approcher ou parfois dépasser certaines références dans des cas spécifiques.

Profil horaire : le vrai avantage

Le principal intérêt des panneaux verticaux est souvent leur profil de production. Une étude publiée dans Scientific Reports en 2024 montre que les systèmes bifaciaux verticaux présentent des gains de production sur les créneaux matinaux et de fin d’après-midi par rapport à des références monofaciales verticales et inclinées. Les auteurs rapportent notamment un gain de 7,12 % le matin et 10,12 % en fin d’après-midi par rapport à des panneaux verticaux monofaciaux, et des écarts plus marqués encore face à une référence monofaciale inclinée sur ces plages horaires.

Autrement dit, un système vertical peut produire moins au total sur l’année, mais mieux coller à la demande électrique réelle d’un site. Cela peut être très pertinent en autoconsommation, sur une ferme, un bâtiment tertiaire ou un site industriel qui consomme tôt le matin et en fin de journée.

Le rôle clé de l’albédo

Le rendement d’un système bifacial vertical dépend fortement du sol et de son environnement immédiat. Les études et guides techniques rappellent que le gain bifacial varie avec l’albédo, l’ombrage, l’espacement inter-rangées et la hauteur des panneaux. Un sol clair ou enneigé peut fortement améliorer la performance ; à l’inverse, un sol sombre, un espacement insuffisant ou un environnement très ombragé peuvent dégrader sensiblement le productible.

Densité et kWh par hectare

Un autre point de vigilance est la densité d’installation. Pour limiter l’ombrage mutuel et conserver des espaces de circulation ou de culture, les rangées verticales doivent souvent être plus espacées qu’une centrale au sol classique. Cela peut réduire la puissance installée par hectare et donc le volume global de production rapporté à la surface totale, même si l’emprise directe au sol des structures reste limitée.

Quels sont les avantages ?

1. Une meilleure répartition de la production

Les panneaux verticaux est-ouest produisent davantage le matin et le soir qu’un système sud classique, ce qui peut améliorer la valeur de l’électricité produite et l’autoconsommation locale.

2. Une meilleure compatibilité avec certains usages agricoles

Le format en haies photovoltaïques permet de laisser des couloirs entre les rangées. Cela peut préserver une partie importante de l’usage agricole, notamment pour le pâturage, certaines cultures et la circulation d’engins, sous réserve d’une conception adaptée.

3. Une emprise directe au sol réduite

Les structures verticales occupent des bandes relativement étroites. L’objectif de cette architecture est précisément de limiter la surface directement neutralisée par les panneaux eux-mêmes.

4. Un intérêt potentiel en hiver ou en montagne

Dans certains contextes à albédo élevé, notamment avec de la neige, les panneaux verticaux bifaciaux peuvent mieux valoriser le rayonnement réfléchi et présenter un profil hivernal intéressant.

5. Une moindre sensibilité à certaines salissures

Des travaux académiques soulignent que les panneaux verticaux peuvent être particulièrement attractifs dans les climats où les pertes dues à la poussière sont élevées. Leur disposition verticale réduit en partie l’accumulation horizontale de poussières ou de neige par rapport à certaines surfaces inclinées.

Quelles sont les limites ?

1. Pas une solution miracle en kWh annuels

Dans beaucoup de cas, une toiture bien orientée ou une centrale inclinée plein sud restera plus performante en production annuelle brute par kWc installé. Le photovoltaïque vertical répond à d’autres objectifs que la maximisation absolue du productible annuel.

2. Une forte dépendance au site

Les performances varient énormément selon le type de sol, l’espacement, le climat, l’orientation, la latitude et le niveau de lumière diffuse. Un projet mal conçu peut perdre une grande partie de l’intérêt attendu du bifacial.

3. Une ingénierie plus exigeante

La verticalité impose une attention particulière à la résistance au vent, aux fondations, à la sécurité, à la maintenance, à la circulation des machines et à la compatibilité avec les usages existants du terrain. En agrivoltaïsme, il faut aussi démontrer que l’installation rend un service réel à l’activité agricole.

4. Une technologie encore en phase d’apprentissage à grande échelle

Si les modules bifaciaux sont déjà bien connus du marché, leur usage vertical à grande échelle, notamment en agrivoltaïsme, reste encore au stade de démonstrateurs et de retours d’expérience structurés en France. L’Observatoire de l’agrivoltaïsme, lancé avec l’appui de l’ADEME, doit justement permettre d’analyser plus finement les performances agricoles et énergétiques de ces nouvelles installations.

Panneaux verticaux et agrivoltaïsme : vraie innovation ou effet de mode ?

La technologie répond à une vraie logique technique. Elle n’est pas simplement un “design différent” du photovoltaïque classique. Son intérêt repose sur trois leviers concrets : une courbe de production plus étalée sur la journée, une emprise directe au sol limitée, et une meilleure compatibilité potentielle avec certaines pratiques agricoles.

En revanche, il serait exagéré d’en faire une solution universelle. Le photovoltaïque vertical ne remplacera pas les toitures, ni toutes les centrales au sol, ni tous les systèmes agrivoltaïques. C’est une option pertinente pour certains contextes bien précis, surtout lorsque la valeur de l’électricité produite dépend beaucoup de l’horaire de production et lorsque la préservation de l’usage agricole est déterminante.

Ce qu’il faut retenir

Les panneaux solaires verticaux constituent une innovation sérieuse, en particulier sous forme de modules bifaciaux orientés est-ouest. Leur principal avantage n’est pas forcément de produire plus sur l’année, mais de produire mieux réparti, notamment le matin et en fin de journée, tout en s’intégrant à certains usages agricoles ou fonciers.

Les panneaux solaires verticaux ne doivent donc pas être vus comme une révolution universelle, mais comme une solution technique de niche à fort potentiel, pertinente pour certaines exploitations, certains terrains et certains profils de consommation. Un sujet à suivre de près, à la croisée de la technologie solaire, de l’agrivoltaïsme et de l’adaptation des systèmes énergétiques aux besoins réels du terrain.

Sources

• Reportage France 3 sur l’exploitation caprine près de Villemain (Deux-Sèvres), réalisé en partenariat avec Engie Green.
• Projet Camelia, Engie Green et INRAE — étude agrivoltaïque sur panneaux bifaciaux verticaux (Puy-de-Dôme).
• Manuel technique de la Bern University of Applied Sciences (BFH) sur les installations photovoltaïques verticales.
• Étude publiée dans Scientific Reports (2024) sur les gains de production des systèmes bifaciaux verticaux.
• Observatoire de l’agrivoltaïsme, lancé avec l’appui de l’ADEME.