L’impatto dell’agrivoltaico sulla coltivazione delle patate

Un gruppo di ricercatori dell’Università degli Studi di Firenze ha studiato l’impatto di un impianto agrovoltaico sulla coltivazione di patate attraverso un framework di modellizzazione integrato che combina la produzione di energia fotovoltaica, la mappatura ad alta risoluzione dell’ombreggiamento, la crescita della biomassa e un’analisi economica.

“In questo studio non abbiamo condotto una campagna di misurazioni sul campo con piranometri o sensori PAR sottofila su un impianto reale», ha spiegato a pv magazine Andrea Ademollo, autore principale della ricerca. “L’ombreggiamento è stato invece modellato mediante un approccio geometrico deterministico a intervalli di cinque minuti, basato sulla geometria del sistema e sulla posizione del sole. Questo metodo garantisce coerenza fisica, poiché considera le variazioni dell’impronta in funzione di inclinazione, azimut e geometria solare, assicurando al contempo un’elevata risoluzione spaziale”.

“La coerenza indiretta del modello è stata verificata confrontando le riduzioni di resa simulate con dati sperimentali presenti in letteratura per le patate coltivate in contesti temperati europei con livelli di ombreggiamento analoghi. Inoltre, le rese in pieno campo sono state comparate con i parametri di riferimento nazionali”, ha aggiunto.

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Nello studio “Policy-constrained agrivoltaics in Italy: a potato case study linking shading, crop and economics”, che è statao recentemente pubblicato sulla rivista scientifica Applied Energy,

Ademollo e colleghi hanno analizzato il caso di studio di un impianto agrivoltaico da 1 MW installato su un campo di patate a Sesto Fiorentino, vicino a Firenze. Il sistema è stato progettato per coprire il 40% del sito e utilizzare moduli monocristallini da 2 × 1 m, con efficienza del 19% e potenza di 400 W, posizionati a 3 m dal suolo, inclinati di 30° e distanziati di 5 m tra le file.

Il team ha condotto simulazioni di ombreggiamento ad alta risoluzione a intervalli di 5 minuti, con una griglia spaziale di 13 × 6,5 cm, e ha analizzato 18 anni di dati meteorologici stagionali, dal 1° marzo fino alla maturazione fisiologica, per valutare le rese di patate sia con il sistema agrivoltaico sia con un impianto fotovoltaico convenzionale a terra.

I risultati delle simulazioni mostrano che l’irradiazione diretta sotto i pannelli può ridursi fino al 55% durante la stagione di crescita, causando una diminuzione delle rese di circa il 15% rispetto alla coltivazione in pieno sole. Tuttavia, un ombreggiamento moderato all’inizio della stagione ritarda l’esaurimento dell’umidità del suolo, prolungando l’accumulo di biomassa e migliorando l’efficienza dell’uso dell’acqua.

“Con radiazione ridotta, suolo e chioma si riscaldano meno, diminuendo la domanda di acqua per evaporazione”, ha spiegato Ademollo. “Di conseguenza, le piante perdono meno acqua rispetto al campo aperto. Un minore stress idrico prolunga il ciclo produttivo: le piante affrontano condizioni di stress più tardi, mantenendo un buono stato idrico più a lungo. Questo ritarda la senescenza e prolunga il periodo in cui la coltura intercetta la radiazione e accumula biomassa”.

Ha aggiunto: «Un ombreggiamento moderato può quindi ridurre lo stress idrico, mentre un ombreggiamento intenso o prolungato limita la fotosintesi e riduce la resa. Nel nostro caso di studio, un’area ‘moderatamente ombreggiata’ ha mostrato un lieve aumento locale della resa, ma su base per ettaro le rese medie agrivoltaiche restano inferiori ai livelli di campo aperto”.

Le simulazioni hanno inoltre evidenziato un rapporto di equivalente suolo di 1,58, che secondo i ricercatori corrisponde a un’efficiente valorizzazione della superficie disponibile.

Dal punto di vista economico, il sistema agrivoltaico presenta un costo livellato dell’energia di 0,084 €/kWh, rispetto a 0,061 €/kWh per un impianto fotovoltaico convenzionale a terra nello stesso sito. Su terreni agricoli abbandonati con il 70% di autoconsumo, l’impianto agrivoltaico ha raggiunto un tasso di rendimento interno del 13% (ammortamento in 10 anni), contro il 21% (ammortamento in 6 anni) del fotovoltaico a terra. Nei terreni agricoli convenzionali, la riduzione delle perdite di reddito legate alle colture contribuisce invece a ridurre questo divario.

“Quando l’autoconsumo è basso, si vende più energia alla rete a tariffe inferiori, riducendo la redditività”, ha concluso Ademollo. “La nostra analisi mostra che passare da un autoconsumo elevato a uno basso peggiora gli indicatori di performance e allunga il periodo di ammortamento”.

“La ricerca futura dovrebbe integrare un sottomodulo di micrometeorologia per rilevare le temperature dell’aria e del suolo sotto i pannelli”, ha aggiunto.

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