Il nuovo connubio funzionale tra agricoltura e fotovoltaico ha aperto le porte a una miriade di possibilità. Possibilità che, in molti casi, devono ancora essere testate per assicurare che i pannelli solari possano effettivamente massimizzare l’efficienza dell’uso del suolo e la resa agricola. E non solo nei climi più caldi e aridi. Si inserisce in questo contesto una nuova ricerca dell’Università di Aarhus, in Danimarca. Qui un gruppo di scienziati ha studiato i benefici dell’agrivoltaico verticale nella coltivazione di grano in un clima temperato.
Nuovo uso per i pannelli solari: “siepi energetiche”
Il lavoro si è focalizzato espressamente sull’impiego di moduli fotovoltaici bifacciali come strumenti di protezione per le colture arabili nei confronti del vento. Una sorta di “siepi energetiche” in sostituzione di quelle naturali che nelle regioni settentrionali dell’Europa sono storicamente usate per proteggere i campi dai forti venti, per ridurre l’erosione del suolo e aumentare la produttività. L’intento della ricerca era quello di capire l’effetto degli impianti agrivoltaici verticali alle latitudini più alte, sia in termini ambientali che sociali.
Dettagli dello studio sull’agrivoltaico verticale
Nel dettaglio, l’indagine ha coinvolto due sistemi pilota da 44,4 kW, co-localizzati in Danimarca e composti: in un caso da pannelli solari bifacciali installati verticalmente e nell’altro orientati a sud con un angolo di inclinazione di 25°. I sistemi sono situati a Foulum, in Danimarca. Nel primo anno dopo l’installazione, tra le file di moduli, il team ha coltivato grano invernale e trifoglio (coltura perenne) valutandone resa e microclima.
Sotto il profilo prettamente energetico, i risultati hanno mostrato che, rispetto a una modellazione che non evidenziava enormi differenze tra la resa elettrica annua dell’agrivoltaico verticale (914 kWh/kWp) e quello orientato a sud (1048 kWh/kWp), la sperimentazione ha registrato per il sistema verticale una produzione elettrica molto più bassa del previsto.
La causa? Essenzialmente gli ombreggiamenti causati dalla struttura in acciaio. Ma, come evidenziato dagli scienziati, si tratta di problemi di progettazione specifici del prototipo che possono essere evitati in future installazioni.
Vantaggi del sistema fotovoltaico verticale
Resta il fatto che nel primo caso la resa annua sia inferiore. Tuttavia, sottolinea il team, il sistema verticale presenta dei vantaggi. La sua configurazione aumenta la produzione energetica durante la mattina e il tardo pomeriggio, allineandosi meglio al profilo dei consumi elettrici. In altre parole, la minore generazione elettrica annuale complessiva potrebbe essere compensata grazie a un maggiore valore dell’elettricità prodotta in questi orari di punta.
Non solo: l’impianto agrivoltaico verticale ha mostrato anche un’efficienza leggermente superiore a temperature ambiente più elevate, merito della migliore dissipazione del calore per convezione naturale.
Impatto sulle colture
Allo stesso tempo, le colture che crescevano tra i moduli verticali non hanno mostrato alcun calo della resa rispetto a un campo aperto. “Anche con un po’ d’ombra, la resa per metro quadrato è pressoché la stessa. Le colture non sembrano preoccuparsi della presenza dei pannelli solari e apprezzano la protezione dal vento che questi offrono”, spiega il professor Uffe Jørgensen. Per la precisione, le velocità medie del vento sono risultate:
- 1.2 m/s tra i pannelli verticali;
- 1.6 m/s tra i pannelli orientati a sud;
- 2.4 m/s in un campo aperto.
I moduli verticali hanno inoltre modificato la dinamica del vento, riducendo i flussi da ovest e sud-ovest.
Poiché i pannelli occupano solo il 10% circa della superficie del campo, il sistema combinato richiede molto meno terreno rispetto alle installazioni separate. “Se dovessimo produrre la stessa quantità di elettricità e cibo utilizzando terreni separati, avremmo bisogno del 18-26% di superficie in più“, calcolano i ricercatori.
L’accettabilità sociale dell’agrivoltaico verticale
La ricerca è entrata nel merito anche dell’accettabilità sociale. Per valutare la percezione di questi sistemi, il team di ricerca ha condotto uno studio immersivo di realtà virtuale (VR) che ha coinvolto oltre 100 partecipanti. Gli impianti agrivoltaici verticali hanno ricevuto valutazioni significativamente più positive rispetto ai parchi solari convenzionali, percependo i primi come “più innovativi ed ecologici“.
Lo studio Vertical agrivoltaics in a temperate climate: Exploring technical, agricultural, meteorological, and social dimensions, appare su Energy Nexus.
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