L'agricoltura in serra svolge un ruolo importante nella produzione sostenibile di colture, tuttavia l'industria serricola è un settore ad alta intensità energetica che dipende fortemente dai combustibili fossili e contribuisce a significative emissioni di gas serra. Per affrontare questo problema, negli ultimi anni sono stati sviluppati nell'industria serricola modelli tecnologici che combinano l'energia solare con le serre agricole per migliorare la sostenibilità delle prestazioni delle serre e hanno dimostrato un grande potenziale commerciale.
In alcuni Paesi europei, dove le normative vigenti vietano l'installazione di impianti fotovoltaici a terra nelle aree agricole, le serre fotovoltaiche sono considerate una soluzione per aggirare le normative vigenti. Installando impianti fotovoltaici sul tetto o sulle pareti della serra, è possibile ottenere il duplice vantaggio della produzione di cibo e di energia sullo stesso terreno. Il fotovoltaico può fornire l'energia necessaria al funzionamento delle serre e può aumentare il reddito degli agricoltori, portando uno sviluppo multisettoriale nelle aree rurali. Inoltre, le serre fotovoltaiche sono altamente competitive per la produzione agricola in aree ecologicamente fragili e remote.
Stato attuale della ricerca sulle serre fotovoltaiche
Paesi Bassi
I Paesi Bassi sono una delle centrali mondiali della coltivazione in serra e, secondo statistiche incomplete, attualmente nei Paesi Bassi ci sono circa 10.000 hm2 di serre in vetro, che rappresentano 1/4 della superficie totale degli edifici in serra nel mondo. Tutte le attrezzature per le serre nei Paesi Bassi sono automatizzate e l'applicazione della tecnologia ha un inizio precoce e la tecnologia dello scheletro della serra è più matura. Oltre agli impianti fotovoltaici fissati al tetto della serra, alcune aziende offrono impianti fotovoltaici mobili che possono essere installati sul tetto e hanno una maggiore potenza di uscita per metro quadro di pannello fotovoltaico. Rispetto ai sistemi fissi, i sistemi fotovoltaici a inseguimento generano circa il 20-30% di elettricità in più.
Italia
Uno studio dell'Università della Toscana, in Italia, presenta un innovativo prototipo di serra fotovoltaica con ombreggiatura variabile per ottimizzare l'efficienza di produzione energetica dei pannelli fotovoltaici e la produzione agricola. A differenza dei sistemi statici di serre fotovoltaiche, un sistema di controllo dinamico viene utilizzato per ruotare i pannelli fotovoltaici e consentire la gestione della luce all'interno della serra per adattarsi alle esigenze di luce della coltura. Inoltre, cambiando la posizione delle pale dei pannelli fotovoltaici, l'ombreggiatura dinamica può fornire un raffreddamento passivo per la coltura nei periodi caldi e la maggiore copertura può generare più elettricità.
Spagna
Uno studio spagnolo ha progettato un prototipo di serra integrata in vetro traslucido al silicio amorfo (a-Si) che copre l'intera superficie del tetto e i lati principali della serra. I risultati hanno mostrato che la presenza del vetro fotovoltaico traslucido riduceva leggermente la qualità delle piante e accelerava il meccanismo di crescita apicale delle piante amanti della luce. Da un punto di vista statistico, tuttavia, questo effetto era trascurabile e si è concluso che l'integrazione del vetro fotovoltaico traslucido in silicio amorfo (a-Si) è fattibile per la produzione orticola.
USA
Gli array fotovoltaici organici traslucidi sono stati utilizzati come ombreggiatura del tetto di un sistema di produzione di pomodori idroponici in serra durante una stagione produttiva primaverile ed estiva nell'arido sud-ovest degli Stati Uniti. Questo studio ha dimostrato l'efficacia dell'uso del fotovoltaico organico traslucido come ombreggiatura stagionale per la produzione in serra in aree ad alta luminosità.
Giappone
A Maebashi, Gunma, Giappone, Farmdo gestisce la produzione agricola fotovoltaica dal 2013 e attualmente dispone di un totale di quasi 10.000 piedi quadrati di serre fotovoltaiche nell'azienda. Le serre fotovoltaiche dell'azienda sono disposte con pannelli fotovoltaici monofacciali sulla parte superiore, il che migliora notevolmente la trasmissione della luce nelle serre, garantendo tassi di produzione di energia e realizzando uno sviluppo agricolo efficiente, ecologico, a risparmio energetico e sostenibile.
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