Sistemi agrivoltaici: quali le configurazioni possibili?

I sistemi agrivoltaici rappresentano una soluzione innovativa per unire produzione energetica e agroalimentare con un approccio sostenibile “win-to-win”. La possibilità di sfruttare i pannelli solari per migliorare la resa colturale e alleggerire le bollette delle imprese agricole offre indubbiamente un approccio allettante. E oggi in Italia, anche grazie ai nuovi incentivi dedicati al settore, l’agrivoltaico si sta consolidando con uno dei trend più promettenti per lo sviluppo solare nazionale.

Lo dimostrano gli 897 progetti in valutazione al Ministero dell’ambiente e della sicurezza energetica (MASE). Di questi, 721 risultano oggi in fase di Istruttoria tecnica nella Commissione PNRR-PNIEC, 33 quelli in attesa del parere del Ministero della Cultura (MIC) e 30 con procedimento in corso presso la Presidenza del Consiglio dei Ministri. Una delle grandi discussioni accese sul tema- e fattore discriminante per l’assegnazione dei nuovi contributi statali - riguarda la tipologia progettuale e il suo livello di integrazione con il campo o il pascolo.

Oggi esistono, infatti, molteplici configurazioni per i sistemi agrivoltaici, ognuna caratterizzata da caratteristiche e vantaggi differenti. Questa molteplicità progettuale si deve in parte anche alla mancanza di una definizione universalmente condivisa per l’agrivoltaico. Attualmente questa etichetta è applicata a qualsiasi installazione solare FV che garantisca di preservare e migliorare l'attività agricola.

La prima grande classificazione che appare opportuno fare è dunque tra sistemi agrivoltaici tradizionali e sistemi agrivoltaici innovativi. Specificando tuttavia che il punto di partenza di ogni progetto è sempre lo stesso: in ogni caso è necessario analizzare terreno e clima per adattare colture e tecnologie alle peculiarità della zona.

Sistemi agrivoltaici tradizionali

Gli impianti agri-fv tradizionali impiegano moduli solari installati a terra in file opportunamente distanziate per lasciare spazio a colture intercalari oppure per offrire aree di pascolo per gli animali. I tipi di colture preferiti? Fiori, foraggio e verdure a foglia. Queste soluzioni consentono un uso ottimale del terreno e un aumento della produttività.

Possono inoltre migliorare la biodiversità locale grazie ad esempio all’introduzione nel sito di piante ad alto contenuto nettario. Un progetto di ricerca, lanciato da una grande azienda energetica italiana nel 2021, ha realizzato nove impianti dimostrativi di Agri-PV a terra e su larga scala in Grecia, Spagna e Italia. L’iniziativa ha implementato nei siti anche alcune pratiche sostenibili, dall'uso di film pacciamanti biodegradabili all’installazione di una rete di sensori per misurare i parametri agricoli. I test effettuati dell’azienda hanno mostrato che le specie coltivate nei corridoi tra le file di moduli hanno avuto un aumento della resa agricola, variabile a seconda della specie e dal sito, dal 15% al 60%.

L’iniziativa ha anche dimostrato di poter ridurre il consumo di acqua del 15-20% e l’uso di fertilizzanti. Migliorando gli habitat degli impollinatori e proteggendo specie in via di estinzione come gli uccelli della steppa e le farfalle selvatiche.

Sistemi agrivoltaici innovativi

Rappresentano la nuova generazione dell’agrivoltaico e si affidano a configurazioni maggiormente integrate, in grado di ottimizzare l’uso dello spazio disponibile. Sono anche le uniche tipologie progettuali a cui è concesso l’accesso agli incentivi del DM Agrivoltaico. Nella macro-categoria rientrano gli impianti sospesi, gli impianti verticali, gli impianti dinamici e gli impianti su serra. Impianti agrivoltaici sospesi. I pannelli solari sono montati su strutture elevate sopra le colture o i pascoli, ad altezze tra 2.5 e i 5 metri.

Ciò non solo concede più spazio alle piante, permettendogli di sfruttare dell'ombreggiatura parziale fornita dai moduli, ma - volendo - permette anche il passaggio di veicoli agricoli. Le strutture ombreggianti apportano diversi benefici. I pannelli fotovoltaici assicurano protezione da eventi atmosferici estremi, come gelo, grandine e ondate di calore, e dall’eccessiva luce solare. Aiutando a migliorare il microclima e migliorano l’umidità del terreno. In questo modo è possibile aumentare la resilienza culturale, ridurre consumi idrici di oltre il 30% e incrementare la resistenza ai parassiti. Secondo un recente studio bacche, frutta e ortaggi da frutto sono le piante che maggiormente beneficerebbero dell’ombreggiatura, ma anche le rese di piante foraggere, ortaggi da foglia, tuberi e radici e la maggior parte dei cereali riescono a convivere bene con i pannelli solari.

A livello energetico l'integrazione di moduli bifacciali determina il miglior LCOE (costo livellato dell’energia elettrica) possibile. Sistemi Agrivoltaici sulle Serre Integrare pannelli fotovoltaici trasparenti o semi-trasparenti nella struttura delle serre è una delle soluzioni sperimentate in agricoltura per ridurre i consumi di energia.

La bolletta energetica, infatti, soprattutto in caso di serre riscaldate dove coltivare un prodotto tutto l’anno, ha un impatto non indifferente nell’economia dell’impresa. Gli esempi pratici non mancano. Una delle prime grandi installazioni in questo senso appartiene alla Francia dove, nel 2018, sono state realizzate 9 serre fotovoltaiche per la coltivazione biologica di fragole. In tutti questi anni il progetto ha dimostrato di riuscire a ridurre danni causati dagli insetti, offrendo anche vantaggi ambientali significativi, come una riduzione del 20-30% nel consumo di acqua.

Per questa configurazione agrivoltaica un aiuto importante arriva dalle nuove tecnologie. Sono in fase di studio, ad esempio, celle solari organiche in grado di sfruttare solo alcune lunghezze d’onda per la produzione d’elettricità, permettendo invece il passaggio di quelle necessarie alla fotosintesi vegetale. O vetri fotovoltaici trasparenti dotati di concentratori solari luminescenti (LSC) in grado di catturare, “trasformare” e indirizzare una parte della luce solare verso piccole celle laterali, senza togliere nulla alla produzione agricola.

Secondo un recente studio dell’Università di Murdoch in Australia, questi vetri impiegati in una serra potrebbero compensare quasi il 40% dei suoi consumi energetici.

Sistemi agrivoltaici verticali

Rappresentano una delle ultime novità del comparto fotovoltaico. Moduli bifacciali installati verticalmente rispetto al suolo e impiegati sia come recinzioni di campi e pascoli o direttamente tra le file colturali. Anche in questo caso le dimostrazioni pratiche non mancano. Tre anni fa in Italia è stato realizzato un impianto dimostrativo da 44 kWp a Colfiorito, Umbria.

Il progetto combina pannelli solari bifacciali installati verticalmente in un campo di lenticchie e zafferano. L’ombreggiamento del suolo ha permesso di proteggere le piante dai picchi di calore, limitando l’evaporazione dell'acqua dal suolo e arrivando a risparmiare fino al 20% di consumo idrico. Percentuale che si alza calcolando anche il contributo di innovativo sistema di recupero dell’acqua piovana sperimentato sul sito.

I vantaggi? La struttura verticale consente un’ottima integrazione con le attività agricole, “aumentando” superficie coltivabile e nel contempo facilita le operazioni di pulizia e manutenzione dei moduli.

Sistemi Agrivoltaici Dinamici

Una delle configurazioni più avanzate nel campo agrivoltaico è rappresentato dai sistemi dinamici. I progetti si affidano a diverse tecnologie intelligenti ma la caratteristica principale risiede nella capacità di “dialogare” con il campo. Come? Grazie all’impiego di serie di sensori collocati a livello del colture. Questi dispositivi forniscono, in tempo reale, informazioni essenziali su fattori come l’umidità del suolo, le condizioni del vento, la quantità di luce che colpisce le piante o la loro salute.

I dati vengono quindi rielaborati da un algoritmo realizzato ad hoc che regola in maniera automatica l’inclinazione dei pannelli in maniera da aumentare o diminuire l’ombra a seconda delle necessità. Queste configurazioni offrono vantaggi come:

• il controllo della trasmissione di luce,
• la protezione notturna contro il gelo,
• una ventilazione efficace,
• una significativa riduzione del consumo di acqua.

Un progetto realizzato a Toledo in Spagna sta cercando di dimostrarne i benefici all'interno di un vigneto. L’installazione pilota ha una capacità di 40 kW ed è stata progettata per contribuire direttamente al miglioramento della qualità delle uve ad un uso più efficiente del terreno.

>> Articolo realizzato in collaborazione con Rinnovabili.it