Des cultures sous abris

Lorsque toutes les solutions d’adaptation ont échoué et que la production en extérieur devient trop aléatoire, la culture sous abri s’impose alors comme le dernier recours, total ou partiel.

La première solution est celle des serres bioclimatiques et des serres « Walipini ».

La serre bioclimatique : prolonger la saison, sans dépendance énergétique

La serre bioclimatique n’est pas une serre comme les autres. Elle ne repose ni sur la débauche d’énergie ni sur la sophistication technologique, mais sur une intelligence constructive qui exploite les lois naturelles de la physique. Son principe fondamental est simple : capter, stocker et redistribuer la chaleur solaire de manière différée. Pour cela, trois éléments sont essentiels : l’orientation, la masse thermique et l’isolation.

L’orientation plein sud (dans l’hémisphère nord) maximise la captation du rayonnement solaire hivernal, lorsque le soleil est bas sur l’horizon. Les parois sud et la toiture sont vitrées ou recouvertes d’un matériau transparent (polycarbonate, verre, parfois film horticole), permettant à la lumière visible et aux infrarouges proches de pénétrer dans la serre. L’air intérieur et les surfaces sombres (terre, pierre, métal peint, eau) absorbent cette énergie et la transforment en chaleur. Le rayonnement infrarouge, de longueur d’onde plus élevée, ne peut plus s’échapper : c’est le principe de l’effet de serre, ici utilisé avec parcimonie et dans un cadre clos.

Le second pilier du dispositif réside dans la masse thermique : un mur accumulateur (en pierre, en briques, en terre crue, parfois en bidons d’eau noire ou en murets de galets) emmagasine la chaleur pendant la journée. Sa forte inertie thermique lui permet de la restituer lentement durant la nuit, atténuant les variations de température qui stressent les plantes. Ainsi, un mur de 40 cm d’épaisseur peut libérer sur douze heures la chaleur absorbée en plein jour, maintenant la température intérieure plusieurs degrés au-dessus de celle de l’extérieur, même en plein hiver.

Le troisième principe est l’isolation différenciée : la façade sud doit laisser passer la lumière, tandis que les murs nord, est et ouest sont opaques, bien isolés, souvent recouverts de matériaux naturels (paille, liège, terre, chanvre) qui limitent les déperditions thermiques. Le toit, incliné entre 30° et 45° selon la latitude, favorise la pénétration optimale des rayons hivernaux tout en évitant la surchauffe estivale. Des systèmes simples de ventilation naturelle (lucarnes hautes et basses, ouvertures réglables, convection par tirage thermique) permettent d’évacuer l’excès de chaleur et d’humidité.

En combinant ces principes, la serre bioclimatique devient un régulateur climatique passif. Dans les régions tempérées, elle peut maintenir une température intérieure 5 à 10 °C supérieure à celle de l’extérieur sans aucun apport d’énergie, et prolonger la saison culturale de deux à trois mois. Ce gain thermique permet non seulement de démarrer les semis plus tôt, mais aussi de prolonger la récolte des légumes tardifs, d’abriter des plantes vivaces ou de produire des semences en hiver.

Loin des serres industrielles chauffées au gaz ou pilotées par ordinateur, la serre bioclimatique se situe dans une toute autre philosophie : celle de la sobriété technologique et de l’autonomie locale. Elle ne cherche pas à dominer le climat, mais à composer avec lui, en tirant parti des rythmes solaires et des propriétés naturelles des matériaux. C’est une architecture de bon sens, ancrée dans la continuité des savoirs vernaculaires : elle rappelle les serres murées du XIXᵉ siècle, les orangeries paysannes ou les « serres solaires passives » des pionniers de l’habitat écologique des années 1970.

Son fonctionnement repose sur un équilibre subtil entre physique et biologie : un lieu où la lumière devient chaleur, où la terre devient batterie thermique, et où le vent, s’il est bien canalisé, assure la respiration du microclimat.

La walipini : une serre souterraine issue des Andes

Si la serre bioclimatique tire son efficacité du rayonnement solaire direct et de l’inertie d’un mur accumulateur, la walipini repose sur un principe différent : elle s’enfonce dans le sol pour exploiter la stabilité thermique du sous-sol.

Là où la serre bioclimatique dialogue encore avec les variations atmosphériques — lumière, vent, amplitude jour-nuit —, la walipini s’isole partiellement du climat extérieur. Elle ne cherche pas à capter massivement le soleil, mais à s’abriter sous la terre pour conserver une température constante et protéger la vie cultivée.

Le mot walipini, issu de la langue aymara, signifie littéralement « lieu chaud » ou « abri du soleil ». Concrètement, c’est une serre semi-enterrée, creusée sur environ deux mètres de profondeur, dont le toit transparent, incliné vers le sud, capte les rayons solaires sous un angle optimal. Les parois de terre, épaisses et denses, emmagasinent la chaleur durant la journée pour la restituer la nuit, tandis que le sol, dont la température reste stable tout au long de l’année (autour de 10 à 15 °C selon les régions), agit comme un immense tampon thermique. Cette inertie du sol constitue la clé du dispositif : elle limite les pertes de chaleur et maintient à l’intérieur un climat tempéré, même en plein hiver.

Née sur les hauts plateaux andins, la walipini fut conçue pour résister aux amplitudes thermiques extrêmes de l’altitude, où les nuits glaciales succèdent à des journées brûlantes. Ce modèle, d’une simplicité radicale, démontre qu’il est possible de produire des légumes, des racines et des plantes vivrières sans aucune dépense d’énergie, grâce à la seule combinaison du soleil et de la terre. La structure, composée de murs en pisé, de pierres sèches ou de briques crues, s’accompagne d’un système de drainage soigné pour éviter l’humidité stagnante, et de ventilation naturelle assurée par des ouvertures hautes ou des conduits enterrés inspirés des puits canadiens.

Ce type de serre assure une température intérieure quasi constante, souvent comprise entre 10 et 20 °C, même lorsque la température extérieure chute bien en dessous de zéro. Elle se révèle ainsi particulièrement adaptée aux zones froides, arides ou ventées, où les cultures de surface deviennent impossibles. Là où la serre bioclimatique vise l’allongement de la saison, la walipini vise la continuité vitale : permettre à une communauté de produire toute l’année, quelles que soient les conditions extérieures.

Construite avec des matériaux locaux — terre, pierre, bois, vitrage de récupération —, elle est durable, peu coûteuse et réparable sans dépendance industrielle. Sa construction peut être réalisée par une petite équipe en quelques semaines, avec des outils simples.

Dans une perspective de résilience territoriale, la walipini pourrait devenir l’un des outils les plus précieux d’une agriculture de survie : un espace de refuge pour les plantes et les humains, un prolongement discret du vivant sous la surface, lorsque l’extérieur devient trop instable pour y produire durablement.

Combiner serre Walipini et serre bioclimatique

Associer une serre bioclimatique à une serre walipini, c’est réunir deux logiques complémentaires au service d’une même idée : produire toute l’année, sans recourir à l’énergie fossile, en tirant parti des régulations naturelles du climat. La première, aérienne, capte et amplifie le rayonnement solaire ; la seconde, semi-enterrée, l’absorbe et le restitue avec inertie. Ensemble, elles permettent de créer un écosystème agricole clos, résilient et d’une étonnante stabilité thermique.

La serre bioclimatique excelle dans la captation et le stockage de la chaleur. Elle favorise la croissance des plantes exigeantes en lumière et en température — tomates, poivrons, aubergines, concombres, basilic ou melons — qui s’y épanouissent du printemps à l’automne sans chauffage artificiel. Grâce à l’effet de serre passif et à l’isolation des parois nord et latérales, on y maintient souvent plusieurs degrés de plus que la température extérieure, même en hiver. Cette caractéristique en fait également un lieu idéal pour le démarrage des semis précoces, la culture de plants destinés à être repiqués en extérieur, ou encore pour la multiplication végétative de certaines espèces fragiles (menthe, romarin, sauge, etc.).

La serre walipini, à l’inverse, se distingue par son inertie thermique et son atmosphère tempérée. Elle conserve la fraîcheur du sol tout en bénéficiant d’un ensoleillement filtré. C’est un refuge contre les écarts climatiques extrêmes : on y évite aussi bien les gels hivernaux que les coups de chaleur estivaux. Elle convient ainsi aux légumes-feuilles et racines qui préfèrent la stabilité et la demi-ombre — épinards, laitues d’hiver, betteraves, radis, navets, choux asiatiques, roquette, claytone, mais aussi aux herbes aromatiques comme le persil, la coriandre ou le cerfeuil.

Dans une approche intégrée, les deux serres se complètent parfaitement. La bioclimatique assure la production intensive de légumes-fruits et de plantes tropicales (piments, physalis, gingembre, citronnelle), tandis que la walipini prend le relais pour les cultures de fond et les périodes les plus froides. On peut ainsi planifier une rotation étagée dans le temps et dans l’espace : les semis démarrent dans la bioclimatique, les plants sont ensuite repiqués dans la walipini, puis les espaces libérés accueillent les cultures d’été. Inversement, certaines récoltes d’automne (betteraves, carottes, oignons) peuvent être conservées en terre dans la walipini, où la température ne descend jamais en dessous de zéro, prolongeant ainsi la saison de consommation.

Cette association ouvre la voie à une quasi-autonomie maraîchère sur l’année.

Les cultures d’hiver et de printemps — laitues, épinards, petits pois, oignons blancs — se maintiennent sous walipini, tandis que la bioclimatique prend le relais dès les premiers rayons forts du printemps pour abriter tomates, courgettes, haricots ou fraises. L’été, la walipini sert parfois de zone de repos pour le sol, où l’on peut implanter des engrais verts ou des champignons comestibles, profitant de la fraîcheur du sous-sol. À l’automne, elle redevient un espace de production pour les légumes de garde, assurant la continuité de l’approvisionnement sans rupture saisonnière.

Certains maraîchers agroécologiques expérimentent également les systèmes hybrides : un double volume composé d’une serre bioclimatique en surface et d’une walipini adjacente ou reliée par un couloir thermique. Ce type de configuration permet de jouer sur les gradients de température et d’humidité : l’air chaud accumulé dans la serre supérieure peut être transféré vers la walipini à l’aide d’un simple conduit enterré, tandis que l’humidité excédentaire de la walipini peut servir à réguler le climat de la serre bioclimatique. On obtient ainsi une boucle d’autorégulation passive, inspirée de la thermodynamique naturelle.

Sur le plan agronomique, ce binôme élargit le spectre des cultures accessibles dans un climat tempéré ou montagnard. Là où la pleine terre se limite à six ou sept mois productifs, le duo serre bioclimatique / walipini permet de couvrir douze mois de récolte. Les légumes-fruits à forte valeur ajoutée (tomates, poivrons, courgettes, fraises, aubergines, basilic) peuvent être produits plus longtemps, tandis que les légumes racines et feuilles bénéficient d’un abri hivernal. Ce dispositif est aussi précieux pour les zones soumises à des aléas climatiques croissants : canicules, pluies torrentielles ou gelées tardives. En cas de chaleur extrême, la walipini devient une oasis de fraîcheur, tandis qu’en hiver, la bioclimatique assure la photosynthèse et le démarrage végétatif malgré les faibles températures extérieures.

Dans un modèle de microferme résiliente, la combinaison des deux serres offre enfin un levier d’organisation collective : les espaces bioclimatiques, plus lumineux, peuvent accueillir les plants destinés à la production de masse ou à la vente locale, tandis que les walipinis, plus stables et ombragés, servent de réserve de biodiversité cultivée, de pépinière ou de lieu d’expérimentation. Certaines communautés y ajoutent même des zones de compostage intégré ou des bassins thermorégulateurs pour stocker la chaleur et irriguer en circuit fermé.

Ainsi, la serre bioclimatique et la serre walipini forment ensemble une véritable infrastructure agroécologique, capable de prolonger la saison, de protéger la production des aléas et de stabiliser la sécurité alimentaire locale.

___________________________

RESSOURCES DOCUMENTAIRES

Design strategies of passive solar greenhouses (ScienceDirect, 2024)

Comparaison des technologies passives pour l’optimisation thermique des serres, y compris orientation, structures, ventilation passive, etc. ScienceDirect

Evaluation of Building Energy Savings Achievable with an Attached Bioclimatic Greenhouse (2022)

Analyse paramétrique des gains énergétiques d’une serre bioclimatique attachée à un bâtiment ; simulation thermique (open access MDPI) MDPI

Effect of using phase change materials on thermal performance of passive solar greenhouses in cold climates (International Journal of Thermofluids, 2023)

Effet de matériaux à changement de phase (PCM) pour améliorer la régulation thermique. elmi.hbku.edu.qa

Design and Construction of Bioclimatic Wooden Greenhouses

Série de volumes techniques (architecture et conception structurelle) sur les serres agricoles passives. ResearchGate

Performance of a passive solar heating system in greenhouses

Étude spécifique sur l’efficacité de systèmes de chauffage solaire passif en serre agricole. ishs.org

Walipini Construction

Document PDF décrivant la structure, la logistique thermique et les températures internes constantes grâce à l’inertie du sol. lejardin-salutterre-13.webself.net