Il prototipo agrivoltaico che protegge contro meteo estremo, uccelli e insetti

Il consorzio di ricerca Symbiosyst, realizzato e finanziato dalla Commissione Europea nell’ambito del progetto Horizon Europe (grant agreement 101096352) si pone l’obiettivo di sviluppare strategie e soluzioni tecnologiche, in cui agricoltura e fotovoltaico possano avere una relazione reciprocamente vantaggiosa.

Tra i diversi progetti agrivoltaici innovativi, nella Spagna mediterranea Symbiosist si occupa di coltivazione di ortaggi in campo. Ne è un esempio il progetto Agrivoltòpolis, inaugurato lo scorso 24 ottobre: un impianto agrivoltaico pilota integrato con orticoltura irrigua in Catalogna, situato nel campus di ricerca Agròpolis di Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) – BarcelonaTech.

Hanno contributo al progetto anche AgrotechUPC e gli altri 15 partner del consorzio Symbiosyst, provenienti da 6 paesi europei, tra cui 7 enti che rappresentano l’Italia: Eurac Research, Valmont Solar, Enea, ETA-Florence Renewable Energies, Centro di Sperimentazione Laimburg, Südtiroler Bauernbund ed EF Solare, che ha realizzato il progetto Symbiosyst in Alto Adige all’inizio di quest’anno.

pv magazine Italia ha intervistato James MacDonald, che coordina l’innovazione globale nel settore agrivoltaico presso il centro di ricerca Engie Laborelec, l’azienda che ha sviluppato, progettato, costruito e commissionato il progetto.

Il progetto di Barcellona è complementare al lavoro agrivoltaico di Engie in altre regioni, ma in particolare alle attività correlate svolte presso il sito agrivoltaico pionieristico di Engie Italia a Mazara del Vallo, in Sicilia, dove la scorsa estate sono state effettuate prove di coltivazione di pomodori e meloni in collaborazione con l’Università degli Studi di Palermo, insieme ad altri test in corso su di erbe aromatiche foraggi e diverse colture.

Obiettivi e dettagli tecnici

L’obiettivo dell’impianto provincia di Barcellona, nell’area del Baix Llobregat, è sviluppare una soluzione per le future colture orticole che integri la protezione contro condizioni meteorologiche estreme, uccelli e insetti senza utilizzare prodotti chimici. Il progetto è composto da due sezioni, ciascuna formata da 5 file di moduli fotovoltaici con inseguitore solare; ogni fila contiene 15 moduli bifacciali, con uno spazio di 0,01 metri tra ciascuno. La prima sezione presenta 75 moduli FV – classici (400 Wp; 5% di trasparenza) e nella seconda sezione, 75 moduli semi-trasparenti (270 Wp; 5% di trasparenza).

Il dott. Macdonald spiega che la distanza di 5,9 m per i tracker modulari standard consente di avere tre file irrigate di pacciame, mentre per i tracker modulari semitrasparenti è inferiore, pari a 4,1 m, consentendone due. “La spaziatura standard tra le file è stata utilizzata per confrontare le rese con le aspettative competitive del settore orticolo spagnolo. Il nostro obiettivo era quello di rimanere il più possibile vicini alla densità di impianto tipica del settore per lattuga e broccoli e di integrare più di mezzo megawatt di energia fotovoltaica senza compromettere le operazioni, la resa o la qualità”.

Il progetto Agrivoltòpolis è stato realizzato sul terreno del centro di ricerca agricola Agròpolis dell’UPC, che comprende uffici, laboratori, serre e altri carichi elettrici. L’energia elettrica prodotta dal sistema agrivoltaico è direttamente collegata all’edificio per coprire questi carichi, per il pompaggio e/o l’irrigazione, nonché per la ricarica di utensili e veicoli elettrici. L’energia in eccesso viene venduta alla rete elettrica locale e quindi consumata nelle città di Viladecans, Gavà, ed El Prat.

Integrazione del sistema, e protezione delle colture

“Le colture sono esposte a una serie di predatori, come uccelli e insetti e l’utilizzo di reti per la loro protezione è un’alternativa naturale all’uso di pesticidi chimici che verrà testata nel prototipo. La presenza delle fondazioni verticali in acciaio che sostengono i moduli fotovoltaici ha un secondo utilizzo: sostenere le reti anti-uccelli e anti-insetti, offrendo un risparmio economico”, aggiunge Macdonald, che sottolinea l’aspetto chiave della compatibilità meccanica tra reti e sistemi di inseguimento. “Le reti protettive contro uccelli e insetti dovevano essere installate senza ridurre in modo significativo la disponibilità di luce e senza interferire con il movimento degli inseguitori o l’accesso alle colture”.

Il ricercatore ha spiegato che è stata necessaria una simulazione accurata della distribuzione della luce al di sotto dei moduli, come in tutti i progetti agrivoltaici, per valutare la quantità e la tempistica dell’esposizione alla luce solare sulla vegetazione coltivata. “Ciò ha richiesto un avanzato modellamento 3D, bilanciando il costo computazionale con la precisione geometrica. Il progetto agronomico doveva garantire condizioni ottimali per la crescita delle colture, tenendo conto dei modelli dinamici di ombreggiamento”.

Inoltre, sono stati progettati sistemi di raccolta dell’acqua piovana per evitare il gocciolamento diretto sulle piante o l’erosione del suolo, e per favorire un’umidità uniforme del terreno. L’infrastruttura prevede anche la futura integrazione con sistemi di accumulo e riutilizzo dell’acqua, a supporto di pratiche di irrigazione sostenibili.

Monitoraggio

UPC ha progettato un robot autonomo dotato di una termocamera, per monitorare i gradienti di temperatura sotto i pannelli e le condizioni vegetative delle colture. “Il sistema fisso progettato comprende tre stazioni di misura situate nei tre settori monitorati, uno dove c’è l’inseguitore con moduli fotovoltaici standard, un altro dove ci sono i moduli semi-trasparenti e l’ultimo situato al di fuori dell’area dei pannelli fotovoltaici”, precisa Macdonald. Inoltre, una stazione meteorologica è installata presso il quadro elettrico principale.

Il prototipo, inoltre, include una rete complessa di sensori per monitorare aria, suolo, irraggiamento e prestazioni dei moduli fotovoltaici. Il posizionamento dei sensori è stato definito sulla base di simulazioni, e il sistema è integrato in una piattaforma SCADA unificata per consentire il monitoraggio in tempo reale dei parametri energetici e agronomici.

Sono attualmente in corso presso AgrotechUPC le analisi di laboratorio sui primi raccolti di lattuga del sito dimostrativo, per valutare la qualità e la quantità della produzione agrivoltaica rispetto allo scenario di controllo. I risultati offriranno indicazioni preziose su come l’agrivoltaico possa bilanciare la produzione alimentare locale con la generazione di energia pulita.

Le principali sfide sul campo

Lo sviluppo del prototipo ha comportato il superamento di una serie di sfide tecniche multidisciplinari, fondamentali per garantire funzionalità, sicurezza e rilevanza agronomica a lungo termine. Data la vicinanza al mare, la resistenza alla corrosione è stata una priorità. L’acciaio Corten è stato escluso a causa della sua limitata durabilità in tali ambienti, e si è optato per l’acciaio zincato, con spessori calcolati per garantire una durata di servizio superiore ai 20 anni. Sebbene fosse stato considerato l’uso di legno locale per alcune componenti degli inseguitori, questa opzione è stata scartata per la necessità di ulteriori validazioni strutturali.

“Il design degli inseguitori – prosegue Macdonald – ha dovuto assicurare un’altezza minima superiore ai 2 metri per consentire il passaggio sicuro del personale e dei macchinari agricoli semi-automatizzati. Mentre alcuni sistemi agrivoltaici avanzati per alberi da frutto e vigneti – molti dei quali già operativi in Francia – sono costruiti con strutture che superano i 4 metri di altezza, tali grandi strutture non sono necessarie per colture di bassa statura come la lattuga”.

Ci saranno future applicazioni in Italia?

Abbiamo chiesto se questo dimostratore potrebbe essere altamente rilevante per future applicazioni in Italia. La risposta è positiva. “Il suo focus su ortaggi stagionali e colture orticole a bassa crescita sotto i sistemi agrivoltaici fornisce indicazioni preziose su come la produzione alimentare ed energetica possano coesistere efficacemente sullo stesso terreno”.

Oltre alla produzione di energia, l’impianto agrivoltaico offre benefici protettivi per le colture contro eventi meteorologici come grandine, gelo e irraggiamento solare eccessivo – aspetti particolarmente rilevanti nel Sud Italia, dove le condizioni estive possono limitare le coltivazioni, ma anche nel Nord, dove può offrire protezione dalla neve.

Questa protezione può prolungare la stagione di crescita e migliorare la resilienza delle colture, rendendo il sistema particolarmente promettente per l’adattamento ai cambiamenti climatici.

Il dimostratore di Barcellona completa quello realizzato nell’area di Bolzano (meleto) e l’agrumeto di Scalea.

I presenti contenuti sono tutelati da diritti d’autore e non possono essere riutilizzati. Se desideri collaborare con noi e riutilizzare alcuni dei nostri contenuti, contatta: editors@nullpv-magazine.com.