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Che cos'è l'agrivoltaico?
Quanti tipi di agrivoltaico esistono?
Quali sono i vantaggi dell'agrivoltaico?
Le implementazioni di successo dell'agrivoltaico
Svantaggi dell'agrivoltaico?
L'agrivoltaico, che combina la produzione di energia e l'esperienza agricola, è un concetto innovativo nell'ambito delle pratiche sostenibili. Questa nuova strategia, che mescola armoniosamente la tecnologia solare fotovoltaica (PV) con l'agricoltura tradizionale, potrebbe dare impulso alle pratiche agricole intelligenti e mitigare i cambiamenti climatici. L'agrivoltaico offre la speranza di un futuro più verde e resiliente, riutilizzando la terra per l'energia e l'agricoltura.
Analizzeremo le numerose varietà, i benefici e le implementazioni stimolanti dell'agrivoltaico. L'agrivoltaico, come ogni impresa di trasformazione, presenta delle sfide che devono essere prese in considerazione. Scopriamo come questa tecnica unica può cambiare il nostro paesaggio agricolo ed energetico, esplorando le promesse e gli svantaggi.
Che cos'è l'agrivoltaico?
Quanti tipi di agrivoltaico?
Esistono tre tipi fondamentali di agrivoltaico, tra cui i pannelli solari fissi sulle colture, i pannelli solari sopraelevati e le serre solari. Oltre a questi, gli scienziati hanno sviluppato altri tipi complessi come i sistemi integrati e l'agrivoltaico dinamico. Tutte queste varietà presentano diversi fattori che vengono utilizzati per massimizzare la quantità di energia solare assorbita sia dai pannelli che dalle colture. L'angolo di inclinazione dei pannelli solari è la variabile più importante nei sistemi agrovoltaici. Altri fattori presi in considerazione per determinare il posizionamento di un impianto agrovoltaico sono le colture raccolte, l'altezza dei pannelli, l'irradiazione solare e il clima locale.
1.Pannelli solari fissi sulle colture
La maggior parte dei sistemi agrovoltaici convenzionali consiste in pannelli solari installati in modo permanente sui campi coltivati o tra di essi. La modifica della densità dei pannelli solari o dell'angolo di inclinazione può migliorare l'efficienza dell'impianto.
L'installazione permanente dei pannelli solari è il metodo più comune di implementazione dell'agrovoltaico per i progetti su larga scala (>5 MW). Questo tipo di agrovoltaico migliora il benessere degli animali fornendo un facile accesso all'ombra e consente inoltre la coltivazione di flora e prato permanente tra e sotto i pannelli solari, che possono essere utilizzati per il pascolo.
Regolando la quantità di luce e ombra che le colture sottostanti ricevono, le strutture a inseguimento solare creano un sistema agricolo ed energetico più stabile. Inoltre, consentono di proteggere le colture dalle condizioni climatiche avverse, favorendone la crescita.
2.Pannelli solari a un livello superiore
Tra i pannelli solari può esserci spazio sufficiente per far arrivare la luce alle colture e alle piante, favorendo una crescita sana. Inoltre, questi pannelli possono essere alzati o abbassati a seconda delle esigenze del progetto, rendendo possibile il passaggio di attrezzature per la raccolta, persone e altri oggetti.
3.Serre solari
Le serre alimentate interamente a energia solare sono una tendenza molto diffusa negli ultimi anni. Si tratta dell'installazione di pannelli fotovoltaici sul tetto della serra, che generano energia rinnovabile che può essere reimmessa in rete, immagazzinata o utilizzata per i consumi e le esigenze della serra stessa (come l'illuminazione, il sistema di irrigazione, ecc.) in modo da non compromettere la produzione.
4. Sistemi integrati
Ricercatori dell'Arabia Saudita hanno sviluppato un dispositivo a energia solare che utilizza un nuovo idrogel per coltivare spinaci con acqua raccolta dall'aria. I ricercatori hanno utilizzato il calore prodotto dalla produzione di energia con i pannelli solari per spingere l'acqua fuori dall'idrogel. Il vapore acqueo si condensa nel contenitore metallico sottostante. Al contrario, assorbendo il calore e abbassando la temperatura dei pannelli, l'idrogel può aumentare l'efficienza degli impianti solari fotovoltaici fino al 9%.
Questo progetto all'avanguardia offre un'opzione a lungo termine e poco costosa per migliorare la sicurezza delle forniture di cibo e acqua nelle regioni aride.
5.Agrivoltaico dinamico
Il primo e più elementare sistema dinamico è stato creato in Giappone con una serie di pannelli inconsistenti collocati su tubi sottili su supporti privi di fondamenta in cemento. I pannelli si staccano facilmente e sono abbastanza leggeri da poter essere spostati o modificati a mano con il cambiare delle stagioni e il lavoro dei contadini. Per resistere meglio al vento, è stato lasciato un ampio spazio tra ogni pannello solare.
La posizione dei pannelli può essere ottimizzata automaticamente da alcuni nuovi tipi di sistemi agrivoltaici, che utilizzano un sistema di inseguimento. Ad esempio, l'azienda svizzera Insolight sta lavorando a pannelli solari statici traslucidi con un sistema di inseguimento integrato. Concentrando la luce solare nelle celle solari, il modulo è dotato anche di un meccanismo dinamico di trasmissione della luce che può essere regolato per soddisfare le esigenze specifiche dell'agricoltura.
Quali sono i vantaggi dell'agrivoltaico?
1. Massimizzare il potenziale solare e rendere l'energia solare più produttiva
Uno studio pubblicato di recente ha rilevato che i terreni agricoli, i pascoli e le zone umide hanno tutti un elevato potenziale fotovoltaico. La ricerca ha anche indicato che il fabbisogno energetico mondiale può essere soddisfatto dall'elettricità solare con appena l'1% dei terreni agricoli convertiti all'Agrivoltaico. Tuttavia, la produzione e l'efficienza delle fattorie solari possono essere gravemente ridotte dal calore eccessivo. Piantare le colture direttamente sotto i pannelli fotovoltaici può ridurre la loro temperatura superficiale e farli funzionare al massimo dell'efficienza. L'Oregon State University ha dimostrato che piantare colture direttamente sotto i pannelli solari aumenta la produzione di elettricità del 10%.
2. Aumentare la produttività del terreno
Con l'aumento dell'energia solare fotovoltaica in tutto il mondo, la possibilità per gli agricoltori di aumentare il proprio reddito attraverso la coltivazione e la creazione di energia sostenibile sta diventando sempre più essenziale. Secondo le previsioni dell'Agenzia Internazionale per le Energie Rinnovabili (IRENA), nel 2021 la capacità fotovoltaica globale aumenterà del 19% rispetto all'anno precedente, per un totale di 843.086 MW.
3. Ridurre l'evaporazione e aumentare l'umidità del suolo per una migliore crescita delle colture
Bloccando il sole, i pannelli solari possono far risparmiare fino al 29% sulle spese di irrigazione. L'umidità del suolo aumenta e il fabbisogno idrico delle piante è soddisfatto.
4. Ridurre gli effetti negativi del caldo e delle condizioni climatiche estreme sulle colture
Quando la quantità di luce che cade su una coltura raggiunge il punto di saturazione della luce, non è più ottimale. Sia il caldo che il freddo estremo richiedono una maggiore quantità di acqua alle colture, che possono danneggiarsi o rallentare la loro crescita. Inclinando i pannelli solari per dirigere la maggior quantità di luce possibile sulla coltura, i sistemi fotovoltaici agricoli (agrivoltaici) possono mitigare lo stress da calore e altri impatti negativi delle intemperie.
5.Rendere gli ecosistemi sostenibili
Vietando l'uso di diserbanti, l'utilizzo di alveari e l'allevamento di animali lungo il perimetro del terreno e l'installazione di recinzioni perimetrali della vegetazione, l'agrivoltaico contribuisce allo sviluppo sostenibile e alla tutela e al miglioramento della biodiversità e degli ecosistemi.
Le implementazioni di successo dell'agrivoltaico
1.Il progetto Agri-PV di BayWa nei Paesi Bassi
A Babberich, nei Paesi Bassi, BayWa r.e. ha costruito uno dei suoi primi siti commerciali Agri-PV. I progetti pilota Agri-PV realizzati da BayWa r.e. nei Paesi Bassi e in Germania hanno contribuito alla crescita della base di conoscenze del settore. Grano, patate, sedano, mirtilli, ribes rosso, lamponi, fragole e more sono state le principali colture studiate in questi studi.
I dati hanno dimostrato che la temperatura sotto i pannelli era da due a cinque gradi più fresca rispetto alle tecniche di giardinaggio convenzionali nelle giornate più calde. Lo stress da calore sarà minore e si perderà meno acqua per evaporazione dal terreno. Inoltre, il calore è stato trattenuto meglio di notte rispetto alle coperture di plastica che gli agricoltori usano attualmente per tenere al caldo le bacche (questo potrebbe portare a una riduzione dell'uso della plastica nelle aziende agricole).
2.Viticoltura Agrivoltaica in Francia di Sun'Agri
L'impianto è stato installato nella regione vinicola dell'Hérault, a Piolenc, nell'ambito di un programma di valutazione dell'efficacia del fotovoltaico in diversi contesti agricoli. Seicento dei mille metri quadrati di uva piantati nel programma sperimentale sono stati ombreggiati dal sistema agrivoltaico flessibile.
Grazie alla diminuzione dell'evapotraspirazione, le viti riparate dal fotovoltaico hanno avuto bisogno del 12-34% di acqua in meno. L'impianto fotovoltaico ha anche migliorato il profilo aromatico dell'uva, con un aumento del 13% degli antociani (pigmenti rossi) e del 9-14% dell'acidità.
Tuttavia, è bene considerare anche gli aspetti negativi dell'agrivoltaico
1.Gli impianti agrovoltaici sono complicati e richiedono molto tempo e denaro per la loro installazione e manutenzione.
La maggior parte degli agricoltori non ha le conoscenze tecniche per implementare il fotovoltaico. Possono dover ricorrere a esperti se qualcosa si rompe al di là delle loro capacità di riparazione. Di conseguenza, il costo dell'assunzione di un professionista può essere fuori portata per molti. La manutenzione dell'impianto solare è una spesa aggiuntiva che gli agricoltori devono mettere in conto.
Poiché anche gli impianti fotovoltaici necessitano di una certa superficie, questo può causare un conflitto tra le due cose quando si tratta di espandere i terreni agricoli. La sfida più grande per lo sviluppo degli impianti agrovoltaici sarà la continua perdita di terreni agricoli. A seconda del tipo di coltura, dei pannelli solari, ecc. gli impianti agrovoltaici richiederanno sempre dei terreni agricoli.
3. L'ombra degli impianti fotovoltaici può influire sulla crescita di alcune colture.
Non tutte le piante prosperano all'ombra. Le colture più diffuse, il mais e il grano, subiscono un forte arresto a causa dell'ombra. Lattuga, spinaci e pomodori tollerano l'ombra, ma non sono sufficienti a sostenere una popolazione numerosa. È quindi importante trovare un equilibrio ragionevole tra la produzione di energia elettrica e le coltivazioni.
Nel vivace regno dell'agrivoltaico, emerge una sinergia armoniosa tra tecnologia e natura, che offre un percorso verso un futuro più sostenibile. Mentre navighiamo nell'intricata interazione tra energia solare e agricoltura, abbracciamo la promessa di ecosistemi resilienti, maggiore produttività e un mondo più verde. Grazie a un'attenta considerazione e all'innovazione, l'agrivoltaico è in grado di illuminare il nostro viaggio verso una coesistenza armoniosa di energia e agricoltura.
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Riferimento:
- Dinesh, H., & Pearce, J. M. (2016, February). The potential of agrivoltaic systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 54, 299–308. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.10.024
- iseban. "Photovoltaic greenhouse and agricultural photovoltaic greenhouse". CVE. Retrieved 2023-02-26.
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- Movellan, Junko (10 October 2013). "Japan Next-Generation Farmers Cultivate Crops and Solar Energy". renewableenergyworld.com. Retrieved 2017-09-11.
- Solar Power Europe Agrisolar Best Practices Guidelines Version 1.0, p.43 and p.46 Case study
- Agrivoltaics, the advantages of combining renewables and agriculture
- 5 Major Agrivoltaics Disadvantages by Olivia Bolt,AGRICULTURE
- Benefits of Agrivoltaics and 5 real-life examples of successful implementations by Laura Rodríguez
- Agrivoltaics, the advantages of combining renewables and agriculture by Vector Renewables
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