Agrivoltaïsme : sur un sol sableux, le chantier a tassé le sous-sol au-delà des seuils racinaires

Entre 45 et 75 centimètres de profondeur, un litre de sous-sol contient environ 1,7 kilo de matière sèche sous la centrale agrivoltaïque expérimentale de Müncheberg, dans le Brandebourg, contre 1,1 à 1,3 kilo sur une parcelle de référence voisine. Les auteurs attribuent l’écart à deux mois de travaux, à l’automne 2024. Le résultat, publié le 16 août 2026 dans Scientific Reports par une équipe du ZALF, puis relayé par un communiqué le 24 septembre, place ce sable au-delà des seuils où la littérature agronomique voit les racines freinées. Il porte sur la façon de construire, pas sur l’agrivoltaïsme en soi.

Le principe de l’agrivoltaïsme est de produire de l’électricité sur une parcelle qui reste cultivée, sous les modules et entre les rangées. Tout repose donc sur un sol qui garde ses qualités agricoles. Or ce sol se joue aussi pendant la construction, quand des engins pesant jusqu’à 23 tonnes circulent sur un champ détrempé. C’est l’empreinte de ce moment que l’étude a mesurée.

Un litre de sous-sol qui pèse 1,7 kilo

Le chiffre central de l’étude est une densité apparente. Elle ne se confond pas avec la densité des grains de sable eux-mêmes, qui ne change pas. La densité apparente rapporte la masse de sol sec au volume qu’il occupe en place, pores compris. Exprimée en grammes par centimètre cube, elle se lit aussi en kilos par litre : 1 g/cm³ vaut 1 kg/L. Quand elle monte, ce n’est pas la matière qui s’alourdit, c’est l’espace entre les grains qui disparaît. Or cet espace est celui où circulent l’air et l’eau, et où s’allongent les racines.

Dans les zones de chantier, la densité apparente moyenne du sous-sol, mesurée à 45–50 cm et à 70–75 cm, s’établit entre 1,67 et 1,69 g/cm³, selon la publication de Kathrin Grahmann, Moritz Reckling et leurs coauteurs. Sur la parcelle de référence, la même mesure donne 1,34 g/cm³ à 45–50 cm et 1,14 g/cm³ à 70–75 cm. Les différences sont statistiquement significatives (p inférieur à 0,05). À ces moyennes s’ajoutent des valeurs ponctuelles de 1,86 à 1,99 g/cm³ relevées dans le sous-sol. Ce sont des maximums locaux, pas la valeur typique de la parcelle : moyenne et pics ne se fondent pas en une seule plage.

La surface montre la même tendance, avec un écart plus faible. Entre 4 et 9 cm, le chantier donne 1,62 à 1,65 g/cm³ contre 1,34 à 1,56 sur la référence ; entre 12 et 17 cm, 1,65 contre 1,47. À 20–25 cm, l’écart (1,65 contre 1,54) n’est pas significatif. La comparaison ne vaut donc que profondeur par profondeur. Les valeurs de 1,14 et 1,34 sont celles du sous-sol de référence, pas celles d’un sol « non tassé » pris dans son ensemble : en surface, la référence monte jusqu’à 1,56.

Ces seuils donnent sa portée au résultat. Au-delà d’environ 1,6 g/cm³, rappellent les auteurs, une restriction de la croissance racinaire est fréquemment rapportée ; vers 1,8 g/cm³, le développement des racines peut être bloqué. La moyenne du sous-sol de chantier dépasse le premier seuil. Les pics franchissent le second.

Müncheberg : 0,7 hectare de sable, 583 kWc et un automne très pluvieux

Le site est une installation de recherche de 583 kWc, soit 834 modules bifaciaux répartis en deux systèmes. Le premier, à suivi sur un axe, totalise 433 kWc sur quatre rangées espacées de 10 m, sur 0,6 ha. Le second, à suivi sur deux axes, compte 151 kWc sur trois rangées espacées de 16 m, sur 0,1 ha. Les modules sont montés à 4,6 m de hauteur libre, sur des fondations vissées dans des forages de 3 m. L’ensemble tient sur 0,7 ha.

Le sol est un Arénosol, c’est-à-dire un sol sableux : 74 % de sable et 0,95 % de carbone organique en surface. Le climat local affiche 9,6 °C de moyenne et 552 mm de pluie par an.

Le chantier a duré du 7 octobre au 6 décembre 2024. Pendant ces deux mois, 83 mm de pluie sont tombés, après 32 mm dans les trois semaines précédentes. Ramenés à la moyenne locale, ces 83 mm représentent environ 15 % de la pluie d’une année entière, reçus en un sixième de l’année. Les auteurs jugent les précipitations de cet automne 2024 inhabituellement élevées.

La chronologie des mesures aide à lire le résultat. Les échantillons de densité ont été prélevés le 25 novembre 2024, donc en fin de chantier, une dizaine de jours avant son achèvement ; la pénétrométrie a suivi le 17 décembre, juste après. Le résumé de la publication présente l’ensemble comme postérieur aux travaux ; la section consacrée aux méthodes donne ces dates précises.

Pourquoi construire par un tel automne ? Les auteurs l’expliquent par le cadre financier et le calendrier très serrés fixés par l’organisme financeur, qui n’ont pas permis de programmer entièrement les travaux hors période humide. Ils en tirent une remarque qui dépasse leur propre site :

« Les incitations publiques qui mettent l’accent sur des échéances rigides peuvent, sans le vouloir, favoriser des travaux dans des conditions défavorables, ce qui accroît le risque de tassement. »

La cause du tassement est donc aussi organisationnelle. La date d’un chantier se décide dans un plan de financement avant de se subir sur le terrain.

Des engins de 17 à 23 tonnes sur un sol gorgé d’eau

Plusieurs types d’engins ont circulé sur la parcelle : une nacelle à ciseaux de 4 245 kg, un chariot frontal de 4 220 kg, un chariot télescopique de 17 900 kg, une pelle sur chenilles Liebherr 924 de 23 400 kg, ainsi que des semi-remorques. Parmi les engins dont la masse est indiquée, deux dépassent 17 tonnes.

Le poids seul n’explique pas tout. Un sol se tasse d’autant plus facilement qu’il est humide. Les auteurs rappellent qu’un sol proche de sa capacité au champ, c’est-à-dire de l’humidité qu’il retient une fois l’eau en excès drainée, se compacte vite : l’eau réduit le frottement entre les particules et facilite leur réarrangement sous la charge. Sous une roue ou une chenille, les grains glissent les uns contre les autres et adoptent un empilement plus serré. Plus le sol approche de la saturation, moins il faut de poids pour obtenir ce résultat. La date du chantier pèse donc autant que la masse des engins. Lors de la pénétrométrie du 17 décembre 2024, l’humidité du sol à 45 cm était encore de 14 à 22 % en volume.

Pourquoi le tassement descend-il jusqu’à 75 cm ? Il faut ici séparer deux grandeurs que l’on confond volontiers : la pression au contact du sol et la contrainte transmise en profondeur. La première dépend de la surface d’appui. La seconde dépend de la masse totale, et elle se diffuse d’autant plus loin que cette masse est grande. Élargir les pneus fait baisser la pression en surface, sans réduire la contrainte qui atteint le sous-sol.

C’est la conclusion d’une synthèse de Thomas Keller et Dani Or parue dans PNAS en 2022, présentée par l’université suédoise des sciences agricoles (SLU) le 17 mai 2022. Les moissonneuses y sont passées d’environ 4 tonnes à la fin des années 1950 à environ 36 tonnes. Des pneus plus larges ont stabilisé la pression en surface, pas la contrainte en profondeur, et environ un cinquième des terres cultivées du monde est jugé à haut risque de tassement du sous-sol. À Müncheberg, les engins les plus lourds pesaient la moitié aux deux tiers d’une moissonneuse moderne. Ils ont roulé sur un sable détrempé.

Poteaux et bandes cultivées, même empreinte en profondeur

Une centrale agrivoltaïque laisse entre ses rangées des bandes où la culture doit se poursuivre. Si le tassement se concentrait autour des poteaux, là où se font forages et montage, l’essentiel de la parcelle serait épargné. Les mesures disent autre chose. Sous 9 cm de profondeur, la densité ne diffère pas significativement entre la zone des poteaux et les bandes cultivées ; seule la couche de surface fait exception. Le tassement, écrivent les auteurs, ne se limite pas aux éléments de structure comme les poteaux : il s’étend à la zone de production agricole, probablement à cause du trafic fréquent des engins entre les rangées.

La résistance à la pénétration confirme ce constat. Mesurée à 20–25 cm, elle atteint 3,7 MPa près des poteaux et 4,1 MPa dans la bande cultivée. Cette grandeur est la pression qu’il faut exercer pour enfoncer dans le sol une pointe conique de 1 cm². Un mégapascal correspond à environ 10 kilos-force sur ce centimètre carré : 4 MPa, c’est à peu près 40 kilos appuyés sur la pointe. La littérature citée par les auteurs situe entre 2 et 3 MPa la zone où l’allongement des racines est freiné. Le sol mesuré la dépasse dans les deux zones.

La conséquence est concrète. La règle française admet qu’une installation rende jusqu’à 10 % de la surface inexploitable ; à Müncheberg, le tassement mesuré ne se borne pas à cette part admise comme perdue, il concerne aussi les bandes où la culture doit se faire.

Reste la question de l’attribution. Aucune mesure n’a été faite avant le chantier. La référence est une parcelle en jachère située à quelques mètres, en bordure de champ, dont les usages passés ne sont pas entièrement connus ; une part de l’écart peut donc tenir à l’hétérogénéité initiale du terrain. Trois éléments soutiennent néanmoins l’attribution au chantier : les valeurs dépassent des seuils absolus, et pas seulement la référence ; les bandes cultivées sont touchées comme les abords des poteaux ; le résultat concorde avec la mécanique connue du tassement. Par ailleurs, le pénétromètre a échoué dans les couches les plus dures du sous-sol, si bien que les pics de résistance sont possiblement sous-estimés. L’incertitude joue dans les deux sens.

Des racines freinées au rendement menacé

Un chiffre de densité ne devient une question agricole que par une chaîne de conséquences. Moins de pores, ce sont d’abord des racines qui progressent plus difficilement. C’est aussi une eau qui s’infiltre moins bien, et un cycle des nutriments ralenti, notamment la minéralisation de l’azote, l’étape qui transforme l’azote organique du sol en formes que la plante peut absorber. La plante exploite alors un volume de sol plus petit. Le rendement se joue là.

Le communiqué du ZALF du 24 septembre 2026 chiffre l’enjeu à une baisse de 22 à 43 % du rendement du seigle, à tassement comparable. Dans la publication, ce chiffre est attribué à une étude antérieure, celle de Hofbauer et ses collègues parue en 2022. Menée dans la région, sur un sol de type proche selon les auteurs, elle portait sur une parcelle où un travail du sol superficiel avait porté la densité à 1,66 g/cm³ à 6 cm de profondeur ; la minéralisation de l’azote et l’enracinement y étaient réduits.

Ce chiffre est donc emprunté, et ce qui le sépare de Müncheberg compte. La cause diffère : un travail du sol, pas des engins de chantier. La profondeur aussi : 6 cm contre 45 à 75 cm. Le site diffère enfin, même si le sol est d’un type proche. Le 22–43 % indique l’ordre de grandeur de ce qui est en jeu à densité comparable. Il ne dit pas ce que Müncheberg récoltera.

Le passage de la densité au rendement reste donc une hypothèse, cohérente avec la littérature, que seules des récoltes mesurées sur place trancheront.

Pourquoi un sable tassé le reste

Un sol argileux dispose d’un moteur de réparation, lent mais réel. En s’humectant, l’argile gonfle ; en séchant, elle se rétracte et se fissure. Au fil des cycles, ces fissures rouvrent des chemins dans le sol compacté. Un sol à 74 % de sable n’a pas ce moteur. Ses grains ne gonflent ni ne se rétractent : une fois serrés, ils le restent.

Les auteurs le rappellent : faute de capacité de gonflement-retrait, les sables récupèrent peu spontanément et exigent des mesures de décompactage. La profondeur aggrave le problème. Selon la synthèse de Keller et Or, un sous-sol tassé le reste pendant des décennies.

Sur le site, la remédiation est mixte : un travail mécanique du sol, puis de la luzerne pluriannuelle pendant deux à trois ans. La luzerne est une plante à racine pivotante ; c’est la végétation elle-même qui prend le relais de l’outil pour rouvrir le sol en profondeur. Deux à trois ans de luzerne, ce sont aussi deux à trois ans pendant lesquels la parcelle est immobilisée pour la réparation. Les auteurs recommandent de réévaluer l’état du sol trois à cinq ans après l’installation. Le retour complet d’un sable à son état initial n’est pas garanti.

Pistes, plaques, calendrier : la prévention et son prix

À Müncheberg, aucune mesure de réduction n’a été appliquée. Pas de restriction de circulation par sol humide, pas de plaques de protection. Les plaques ont été écartées pour trois raisons : leur coût de location, le délai d’une semaine nécessaire pour les poser puis les retirer, et le risque de glissade après la pluie.

À partir de ce cas, les auteurs dressent une liste de recommandations : un suivi pédologique du chantier, de la planification à la remise en état ; des travaux par temps sec ; des engins plus légers et des pneumatiques adaptés ; des voies de circulation dédiées et des pistes temporaires ; des plaques de protection ; des calendriers de financement alignés sur les saisons favorables. Ils notent que la norme allemande DIN SPEC 91434, publiée en mai 2021 pour l’agri-PV, décrit explicitement des mesures contre le tassement, mais que cette pratique n’est pas encore acquise chez les constructeurs. Ces questions prolongent celles, plus familières, de la pose des panneaux solaires : la différence tient ici au support, un sol agricole appelé à produire.

Le communiqué du ZALF chiffre le coût de ces protections (plaques, engins spécialisés) à plusieurs milliers d’euros par hectare. C’est un ordre de grandeur de l’institut : il ne figure pas dans la publication et n’a pas été mesuré sur le site.

L’arbitrage se lit en regard de la réparation. D’un côté, une location, une semaine de délai, un risque de glissade. De l’autre, deux à trois ans de luzerne et un retour à l’état initial incertain sur sable. Sur le papier, le levier le moins coûteux est le calendrier. C’est aussi celui que le financement du site n’a pas laissé libre.

Une limite borne cet arbitrage : l’étude ne teste aucune de ces mesures. Aucune zone protégée n’a été aménagée pour servir de comparaison, si bien que l’efficacité des plaques, des pistes ou des engins allégés sur ce sable reste à mesurer.

En France, une règle jugée au rendement

En France, l’agrivoltaïsme est encadré par le décret n° 2024-318 du 8 avril 2024, qui a créé les articles R. 314-108 à R. 314-120 du Code de l’énergie. Son critère central porte sur la production agricole : le rendement moyen par hectare de la parcelle équipée doit dépasser 90 % de celui d’une zone témoin. Cette zone couvre au moins 5 % de la surface de l’installation, dans la limite d’un hectare, avec des conditions pédologiques équivalentes et sans ombrage. L’article R. 314-118, en vigueur depuis le 10 avril 2024, ajoute que la surface rendue inexploitable n’excède pas 10 %, que hauteur et espacement permettent une exploitation normale et, au-delà de 10 MWc, que le taux de couverture reste de 40 % au plus.

Le sol n’est donc pas absent du texte : il y entre par le rendement, qui est l’indicateur contrôlé. Un tassement de chantier étendu à toute la parcelle, bandes cultivées comprises, pèserait directement sur cet indicateur. Si une baisse de l’ordre de celle rapportée dans la littérature, 22 à 43 %, se produisait, elle dépasserait la marge de 10 % que laisse le seuil. Ce scénario n’est pas mesuré. C’est l’enjeu.

Reste la phase de travaux. Selon l’analyse de l’Institut de la transition foncière, mise à jour le 17 septembre 2026, le texte ne traite ni du tassement pendant le chantier ni de celui qui peut survenir lors du démantèlement, au moment où se pose la question de la fin de vie des panneaux solaires.

Le tassement de chantier n’est pas pour autant ignoré par la recherche française. INRAE, dans son dossier du 5 février 2024 consacré à l’agrivoltaïsme, cite le tassement et la dégradation de la végétation lors du chantier parmi les impacts évalués dans ses essais sur prairie. À l’échelle européenne, la directive (UE) 2025/2360 sur la surveillance des sols, adoptée le 12 novembre 2025 et publiée au Journal officiel de l’Union européenne le 26 novembre 2025, compte la compaction du sol profond parmi les paramètres d’évaluation de leur santé, selon la Banque des Territoires ; elle doit être transposée au plus tard le 17 décembre 2028.

L’apport de l’étude allemande se situe donc sur un terrain déjà balisé. La mécanique du tassement est documentée en agronomie, une norme allemande la traite pour l’agri-PV depuis 2021, et le suivi du tassement de chantier figurait déjà dans des essais français. Ce que Müncheberg ajoute, c’est une mesure faite sur un chantier agrivoltaïque réel, à un moment où se poursuit le déploiement des panneaux solaires en France.

Une parcelle, un sol, et un bilan attendu entre 2027 et 2029

Le résultat vaut pour une configuration précise : 0,7 ha et 583 kWc sur un site de recherche, un seul sol sableux, un seul chantier conduit sans précaution par un automne pluvieux. La règle française de couverture vise les projets de plus de 10 MWc, soit plus de 17 fois cette puissance. Rien n’autorise à étendre ces chiffres à d’autres sols, à d’autres chantiers ou à la filière entière.

Plusieurs points restent à trancher. Il manque une mesure avant chantier, qui séparerait l’effet des engins de l’hétérogénéité initiale du champ. Il manque une zone protégée, qui dirait ce que valent plaques et pistes sur ce sable. Il manque surtout des récoltes mesurées sur la parcelle, seules capables de dire si la densité se traduit en rendement.

La prochaine étape est celle que les auteurs fixent eux-mêmes : une réévaluation du sol trois à cinq ans après l’installation, donc entre fin 2027 et fin 2029, après deux à trois ans de luzerne. D’ici là, le résultat repose sur cette seule publication, sans évaluation publiée par un pédologue extérieur à l’équipe.

FAQ — agrivoltaïsme et tassement du sol

Qu’est-ce que le tassement d’un sol ?

C’est le resserrement des grains sous une charge : l’espace entre eux, où circulent l’air et l’eau et où poussent les racines, diminue. Il se produit d’autant plus facilement que le sol est humide, parce que l’eau réduit le frottement entre les particules. La masse totale des engins détermine jusqu’à quelle profondeur il descend.

Que mesure la densité apparente ?

La masse de sol sec contenue dans un volume en place, pores compris ; 1 g/cm³ équivaut à 1 kg par litre. À Müncheberg, le sous-sol des zones de chantier est à 1,67–1,69 g/cm³ en moyenne, contre 1,34 et 1,14 sur la référence aux mêmes profondeurs. Les auteurs citent une restriction racinaire fréquente au-delà d’environ 1,6 g/cm³.

Le rendement des cultures a-t-il baissé sur le site ?

L’étude n’a mesuré aucune récolte. Le chiffre de 22 à 43 % de baisse du rendement du seigle provient d’une étude antérieure (Hofbauer et al., 2022), menée sur un sol de type proche mais portant sur un tassement superficiel dû au travail du sol. Il donne un ordre de grandeur de l’enjeu, pas un résultat obtenu à Müncheberg.

Pourquoi un sol sableux se remet-il mal d’un tassement ?

Parce qu’un sable ne gonfle ni ne se rétracte avec l’humidité, contrairement à une argile qui se refissure au fil des cycles. Les auteurs rappellent que les sables récupèrent peu spontanément ; sur le site, la remédiation associe un travail mécanique du sol et deux à trois ans de luzerne.

Que prévoit la réglementation française ?

Le décret n° 2024-318 du 8 avril 2024 exige que le rendement moyen par hectare de la parcelle équipée dépasse 90 % de celui d’une zone témoin, et l’article R. 314-118 du Code de l’énergie limite à 10 % la surface rendue inexploitable. Selon l’analyse de l’Institut de la transition foncière, le décret ne traite pas du tassement pendant le chantier ni lors du démantèlement.

Comment limiter le tassement pendant un chantier ?

Les auteurs recommandent un suivi pédologique, des travaux par temps sec, des engins plus légers et des pneumatiques adaptés, des voies de circulation dédiées, des plaques de protection et des calendriers de financement alignés sur les saisons favorables. L’étude n’a testé aucune de ces mesures, et le coût de plusieurs milliers d’euros par hectare avancé par le communiqué du ZALF n’est pas une donnée mesurée.

Combien de temps dure un tassement du sous-sol ?

Selon la synthèse de Keller et Or parue dans PNAS en 2022, un sous-sol tassé peut le rester pendant des décennies. À Müncheberg, les auteurs prévoient deux à trois ans de luzerne après un travail mécanique du sol et recommandent de réévaluer le sol trois à cinq ans après l’installation.