L’agrivoltaïque, combinaison de panneaux photovoltaïques et d’une culture sur le même sol, a été proposé en 1982 comme solution au conflit d’usage des sols. Lancé en 2010 à Montpellier, le concept associant panneaux fixes et diverses cultures a fait la preuve d’une productivité combinée de la parcelle améliorée grâce, notamment, à l’acclimatation de la culture à l’ombre. Dans cette thèse, les panneaux fixes ont été échangés par des panneaux orientables au cours de la journée. L’objectif était d’optimiser l’orientation des panneaux pour maximiser la productivité combinée de la parcelle sans pénaliser la culture. Pour cela, la croissance et le développement de laitues ont été analysés en conditions contrôlées et en plein champ sous différentes modalités d’ombrage par panneaux fixes ou mobiles. Les panneaux mobiles ont permis d’améliorer la productivité combinée de la parcelle par rapport à des panneaux fixes, avec un maintien de la production agricole dans certaines conditions. Une approche écophysiologique basée sur le développement de la plante, sa capacité à intercepter et convertir le rayonnement en biomasse, a révélé que les modalités d’ombrage avaient peu d’impact sur la mise en place de la surface foliaire malgré des différences de biomasse accumulée en rapport avec le rayonnement transmis à la plante. Des modifications du développement foliaire ont conduit à une meilleure utilisation du rayonnement transmis lorsque celui-ci était réduit. Ce travail a débouché sur une modélisation de l’impact de l’orientation des panneaux sur la biomasse des laitues permettant d’optimiser le pilotage des panneaux en fonction du scénario climatique et des objectifs de productions. / Agrivoltaic systems, combining solar panels and crops on the same land were proposed in the early 1980’s as a solution to solve land use conflict. Introduced in 2010 in Montpellier, the concept has proven itself associating fixed panels to multiple food crops. Total land productivity was improved, thanks to plant acclimation to shade. In this thesis, fixed panels were replaced with mobile panels, adjustable along the day. The aim of this work was to optimize solar panel orientations to maximise total land productivity without threatening the crop culture. Growth and development of lettuces were analysed in controlled conditions and in the field under several shading conditions by fixed or mobile panels. Total land productivity was improved with mobile panels in comparison with fixed panels, maintaining lettuce yield under certain conditions. Through an ecophysiological approach based on plant development and its ability to intercept and convert light into biomass, the different shading conditions were shown to have a small impact in the plant leaf area dynamic despite large differences in accumulated dry mass associated with transmitted radiation at the plant level. This was due to differences in leaf development resulted in higher use of the transmitted radiation when it was reduced. This study proposed a modelling approach of the incidence of panel orientations on lettuce dry mass at harvest. The model allows an optimisation of solar panels controlling as a function of climate scenario and crop and electricity production objectives.

L’agrivoltaïque, association sur une même surface d’une production agricole et d’une production d’énergie d’origine photovoltaïque, apparait aujourd’hui comme une solution innovante pour atténuer les effets du changement climatique, notamment sur le secteur agricole. Déjà imaginé en 1982, les premières expérimentations débutées à Montpellier (France) en 2010 ont montré la pertinence de cette association à travers un maintien des rendements sous certaines conditions, une meilleure efficience d’utilisation du sol ainsi qu’une diminution de la consommation en eau des cultures sous ombrage. Suite à ces travaux pionniers réalisés sous des panneaux photovoltaïques à inclinaison fixe, l’utilisation de panneaux dynamiques à inclinaison variable est apparue nécessaire pour réduire l’hétérogénéité du rayonnement disponible pour la culture mais aussi, adapter la stratégie d’ombrage aux besoins radiatifs de la culture au cours de son développement.La présente thèse avait pour objectif de caractériser et de modéliser l’impact de la présence de panneaux solaires sur le bilan hydrique d’une culture conduite sous dispositif agrivoltaïque dynamique en vue d’optimiser la stratégie d’irrigation et le pilotage de l’inclinaison des panneaux. Les expérimentations menées sur une culture de laitues ont mis en évidence l’intérêt de panneaux dynamiques afin de réduire les hétérogénéités radiatives. Le développement d’un modèle de redistribution des pluies par les panneaux photovoltaïques a permis la mise en œuvre d’une stratégie de pilotage de l’inclinaison en temps réel a permis d’homogénéiser les cumuls observés au sol. L’adaptation d’un modèle de bilan hydrique et de développement de culture par l’ajout d’un module décrivant la dynamique stomatique sous ombrage fluctuant a permis de décrire la consommation en eau de la culture et son développement sous différentes stratégies de pilotage de l’ombrage. Enfin, différentes stratégies de pilotage de l’inclinaison des panneaux photovoltaïque ont pu être simulées et évaluées à l’aide d’un indicateur globale intégrant l’efficience d’utilisation du sol, la productivité de l’eau, le décalage de maturité et les sources d’hétérogénéités pouvant affecter la production de laitues. / Agrivoltaism, defined as the association on the same land of agricultural and photovoltaic energy production, appears as an innovating concept to dampen some of the effects of climate change, in the agricultural sector. Although the concept was already imagined in 1982, the first experimentations started in 2010 at Montpellier (France) and showed the relevance of this combination by the maintenance of crop yield under certain conditions, the increase of land use efficiency and a reduction of water consumption for the tested crops. Following this pioneering work done under fixed (but not horizontal) photovoltaic panels, the use of "dynamic" panels, i.e. panels with a variable tilting angle, appears necessary to reduce the spatial heterogeneity of the transmitted radiation but also to adapt the shading strategy to the radiation amount required for crop growth.This thesis aims to characterize and to model the impact of the photovoltaic panels on the water budget of the cultivated plot and to progress towards the optimization of irrigation strategies in such systems controlled by the variations in time of the tilting angle of the panels. Experimentations conduced on lettuces showed the benefits of "dynamic" photovoltaic panels to reduce the radiative heterogeneity. Accounting for rain redistribution by the solar panels permits the implementation of a real time strategy to reduce rainfall heterogeneity on the ground surface. The derivation of a water budget and crop development model which describes the dynamics of stomatal conductance under fluctuating shading allows a better simulation of water consumption and crop development for different shading strategies. Finally, various strategies for the piloting of the solar panels could be tested and evaluated by a new, global index combining land use efficiency, water productivity, maturity delays and heterogeneities (in rain and radiation) which can impact production.