Agro-fotovoltaico, tecnologie per una gestione armonica del suolo agricolo
La crescente richiesta di energia elettrica e la maggiore attenzione alle soluzioni sostenibili hanno comportato un aumento delle superfici dedicate agli impianti fotovoltaici. Una delle principali sfide per i prossimi anni è la coesistenza tra le superfici coperte da pannelli fotovoltaici e quelle destinate alle produzioni agricole. Poiché spesso si crea competizione
La penisola italiana si sviluppa tra il 36° parallelo (Sicilia e Pantelleria) e il 45° (la catena alpina); di conseguenza, oltreché in funzione del periodo dell’anno, la radiazione solare che incide sulla superficie del Paese ha intensità notevolmente diverse in base alla zona considerata, oscillando tra 4 MJ/m2 circa al Nord nei mesi invernali fino a più di 28 MJ/m2 al Sud in estate, con una variazione di circa il 700 %.
Si tratta di variazioni che logicamente influenzano in modo drastico la produzione di energia elettrica ottenuta dagli impianti fotovoltaici; peraltro, l’efficienza di trasformazione dell’energia solare in energia elettrica dipende anche dalle caratteristiche del materiale con cui sono realizzati i pannelli e le relative celle fotovoltaiche.
Oltre alla produzione diretta di energia elettrica, è possibile sfruttare la radiazione solare a livello termico, un’opzione di cui si avvalgono ormai da diversi decenni le abitazioni private ed alcuni impianti aziendali.
I pannelli fotovoltaici
Le pannellature fotovoltaiche possono essere costituite da numerosi moduli, a loro volta composti da diverse celle fotovoltaiche, in grado di trasformare direttamente la radiazione solare in energia elettrica da sfruttare in loco e/o da immettere in rete, grazie anche all’intervento di un inverter.
Tale tecnologia ha fatto passi da gigante in termini di efficienza di conversione. I principali tipi di pannello fotovoltaico, a base di silicio, possono essere in materiale amorfo (più economici, con un rendimento di circa l’8%), in policristallino (con un costo intermedio e un rendimento pressoché doppio, intorno al 15-17%), e in monocristallino (i più costosi, ma con il rendimento migliore, del 18-21%).
Accanto a queste tipologie già affermate, negli ultimi decenni si sono aggiunte anche le celle HCPV (High Concentration PhotoVoltaic), che si avvalgono della concentrazione della radiazione solare tramite una lente, riducendo così la quantità di silicio impiegata per singolo pannello, e incrementando al contempo il rendimento fino al 30%.
La definizione dell’efficienza dell’impianto dipende anche dall’orientamento e dall’esposizione del pannello rispetto alla radiazione solare: oltre a quelli fissi, sono disponibili anche impianti (per lo più di elevata estensione) ad inseguimento solare, in cui le singole unità, generalmente di dimensioni inferiori rispetto a quelle degli impianti fissi, sono in grado di orientarsi per seguire la posizione del sole, massimizzando quindi costantemente la radiazione intercettata.
Un’ulteriore differenziazione riguarda gli impianti isolati o connessi alla rete: nel primo caso, l’energia elettrica viene trasferita in esclusiva a batterie di accumulatori, mentre nel secondo si tratta di postazioni fisse in cui la totalità o una parte dell’energia elettrica prodotta viene riversata nella rete.
Oltre ad una migliore conversione dell’energia, l’incremento dell’efficienza delle celle permette una riduzione della superficie occupata, a parità di elettricità prodotta. Gli impianti fissi, tipicamente quelli installati sulla sommità delle strutture, hanno un orientamento fisso, tale che in fase di installazione è necessario individuare attentamente le condizioni più favorevoli per il montaggio. Nel caso dei grandi impianti, i pannelli fotovoltaici sono spesso collocati su appezzamenti di terreno appositamente dedicati, anche con superfici piuttosto estese.
Questa soluzione, nota anche come “parco solare”, ha sollevato alcune critiche di carattere etico per le finalità d’uso del suolo, qualora questo fosse adatto alla coltivazione agricola. Per ovviare al problema, sono state messe a punto soluzioni specifiche per integrare al meglio il fotovoltaico all’interno della produzione agricola.
La competizione tra superfici
Una delle principali criticità dei parchi solari è la necessità di occupare superfici sufficientemente ampie per poter garantire una produzione di energia tale da consentire un rapido ammortamento dell’impianto; ciò può però costituire un problema se si instaura una competizione per le superfici potenzialmente adatte alla coltivazione, dato che entrambe le destinazioni d’uso richiedono una determinata esposizione solare per garantirne la produttività.
L’agro-fotovoltaico
Il settore definito come agro-fotovoltaico risulta in espansione e cerca di coniugare armonicamente la produzione di energia elettrica tramite pannelli fotovoltaici e la produzione agricola.
Si tratta in sostanza di pannelli attentamente studiati e dimensionati per integrarsi al meglio all’interno delle coltivazioni: ad esempio, possono essere installati, come elementi individuali o in serie, sopra frutteti e vigneti, in quest’ultimo caso avvalendosi della paleria esistente o di apposite strutture, solitamente in acciaio.
In fase di progettazione risulta fondamentale studiarne attentamente la corretta collocazione, per favorire l’intercettazione della radiazione luminosa in concomitanza dell’interfilare evitando, come logico, che l’ombreggiatura interferisca eccessivamente con la fotosintesi delle piante.
Per promuovere l’applicazione di questa nuova tecnologia, nel 2022 è stato previsto dal PNRR un finanziamento di ben 1,5 miliardi di euro, da assegnare sulla base di specifici bandi.
In diverse parti d’Italia sono stati installati (o sono in via di completamento) parchi solari in regime di agro-fotovoltaico.
Per esempio, in Franciacorta (BS), presso la tenuta Villa Crespia sono stati installati già 11 anni fa pannelli fotovoltaici sopra i vigenti per un’estensione di 2500 m², con una potenza complessiva di picco di 200 kW.
Sulla base del progetto di un importante attore internazionale del mercato dell’energia, è in fase di completamento a Mazara del Vallo, in Sicilia, un mega impianto agro-fotovoltaico dell’estensione di 113 ha, da cui si prevede di poter ottenere una potenza complessiva di 104 MW di picco, combinati con la coltivazione di essenze mediterranee (mandorli, ulivi, lavanda), foraggere, piante aromatiche ed erbe officinali.
Impianti per il solare termico
Finalizzati al riscaldamento dell’acqua per uso domestico o – più raramente – industriale, questi sistemi per il solare termico sono in grado di trasferire il calore acquisito ad un fluido scambiatore, in grado poi di trasmettere per convezione l’energia termica al vettore acqua.
Per la massima efficienza del processo, il serbatoio di accumulo, opportunamente coibentato, è posto molto vicino ai pannelli. Una delle limitazioni di questa soluzione è rappresentata dall’escursione termica tra giorno e notte: se è elevata, non permette una sufficiente continuità dell’efficienza di scambio termico. Per questo, si tratta di un’opzione non particolarmente consigliata nelle zone montane e nell’Italia settentrionale.
Il PNRR per l’agrisolare
Nell’ultimo decreto del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza sono previsti dei provvedimenti per ridurre i consumi energetici del settore agroalimentare, tramite l’incremento dello sfruttamento delle fonti rinnovabili.
È prevista la riqualificazione di strutture produttive, con l’installazione di impianti fotovoltaici sui tetti degli edifici rurali. Nel dettaglio, il testo riporta quanto segue: “… il progetto si pone l’obiettivo di incentivare l'installazione di pannelli ad energia solare su una superficie complessiva senza consumo di suolo pari a 4,3 milioni di m², con una potenza installata pari a circa 0,43 GW, realizzando contestualmente una riqualificazione delle strutture produttive oggetto di intervento, con la rimozione dell'eternit/amianto sui tetti, ove presente, e/o il miglioramento della coibentazione e dell’areazione”.
