L'agrovoltaico - la pratica di collocare impianti solari vicino ai terreni agricoli - viene adottato sempre più frequentemente in tutto il mondo come un modo per introdurre energia pulita distribuita senza compromettere l'uso del suolo.
Secondo una ricerca dell'Oregon State University, la co-locazione di energia solare e agricola potrebbe fornire il 20% della produzione totale di elettricità negli Stati Uniti. Secondo i ricercatori, l'installazione su larga scala di impianti agrivoltaici potrebbe portare a una riduzione annua di 330mila tonnellate di emissioni di anidride carbonica con un impatto “minimo” sui raccolti.
Secondo lo studio, sarebbe necessaria un'area delle dimensioni dello stato del Maryland affinché l'agrovoltaico copra il 20% della produzione di elettricità negli Stati Uniti. Sono circa 13,000 miglia quadrate, o l'1% dell'attuale superficie agricola degli Stati Uniti. Su scala globale, si stima che l'1% di tutti i terreni agricoli potrebbe produrre l'energia di cui il mondo ha bisogno se convertito al solare fotovoltaico.
Esistono molti modi per installare i pannelli agrovoltaici. Uno dei metodi più comuni è quello di elevare la struttura per fare spazio alle attrezzature agricole o al bestiame per muoversi liberamente al di sotto. Un altro design alla moda è quello di orientare i pannelli fotovoltaici verticalmente, lasciando ampi spazi aperti tra le file di pannelli.
Stati Uniti
Nel Somerset, in California, i pannelli solari verticali Sunzaun di progettazione tedesca sono stati installati su un vigneto. L'installatore Sunstall ha sviluppato l'installazione, composta da 43 moduli da 450 W collegati a un microinverter e due batterie.
Il design minimalista utilizzava fori nei telai dei moduli per effettuare un semplice fissaggio a due pile, che evitava la necessità di un pesante sistema di scaffalature. I moduli solari bifacciali producono energia su entrambi i lati dell'array orientato verticalmente.
Nei sistemi tradizionali progettati con orientamento orizzontale, le guide utilizzate per montare i pannelli sul sistema di scaffalatura sono solitamente tagliate per adattarsi alle dimensioni previste del pannello. Se le dimensioni del pannello cambiano dopo che l'approvvigionamento di tutti gli altri componenti è stato completato, il progetto potrebbe subire ritardi mentre le guide vengono riprogettate per adattarsi alle dimensioni aggiornate del pannello. Il design Sunzaun consente di adattarsi facilmente a un cambiamento nelle dimensioni del pannello regolando la distanza tra ogni pila. E' inoltre possibile regolare l'altezza dei pannelli da terra se necessario.
Germania
Gli scienziati dell'Università di scienze applicate di Lipsia hanno studiato il potenziale impatto della massiccia diffusione di sistemi fotovoltaici verticali orientati a ovest-est sul mercato energetico tedesco. Hanno scoperto che queste installazioni potrebbero avere un effetto benefico sulla stabilizzazione della rete del Paese, consentendo al tempo stesso una maggiore integrazione con le attività agricole rispetto ai tradizionali impianti fotovoltaici a terra.
Gli scienziati hanno scoperto che i sistemi fotovoltaici verticali possono spostare le prestazioni solari verso le ore di maggiore domanda di elettricità e la maggior fornitura di elettricità nei mesi invernali, riducendo così la restrizione solare.
"Se nel modello di sistema energetico è integrato uno stoccaggio di elettricità di 1 TW di potenza di carica e scarica e 1 TWh di capacità, l'effetto si riduce a un risparmio di CO2 fino a 2.1 Mt/a con il 70% dei moduli verticali orientati da est a ovest e il 30% inclinato a sud", hanno detto. “Infine, sebbene possa sembrare irrealistico per alcuni raggiungere un tasso del 70 percento di centrali elettriche verticali, anche un tasso inferiore ha un impatto positivo”.
Giappone
In Giappone, Luxor Solar KK, filiale del produttore tedesco di moduli Luxor Solar, ha realizzato un impianto fotovoltaico verticale da 8.3 kW nel parcheggio di una fabbrica di lavorazione del riso di proprietà di Eco Rice Niigata.
“Le auto saranno parcheggiate tra i sistemi verticali”” ha spiegato alla rivista PV Uwe Liebscher, amministratore delegato di Luxor Solar KK. "L'obiettivo di questo sistema è mostrare la durabilità durante l'inverno e le prestazioni energetiche aggiuntive dovute al riflesso della neve". Niigata, invece, è nota per essere una zona ad alto carico di neve, con fino a 2 o 3 metri di neve in inverno”.
Il sistema esposto a sud presenta i moduli solari a eterogiunzione di Luxor Solar, nonché i sistemi di montaggio dello specialista tedesco del fotovoltaico verticale Next2Sun e gli inverter della giapponese Omron. L'assemblaggio verticale fornirà elettricità a una fabbrica di lavorazione del riso situata accanto all'impianto. La città di Nagaoka ha finanziato il progetto con 2 milioni di yen ($ 14,390).
"Un'installazione verticale utilizza solo uno spazio minimo del terreno agricolo, pur mantenendo oltre l'85 percento della luce che raggiunge le colture, il che garantisce un equilibrio ottimale tra energia solare e agricoltura, qualcosa di cruciale in Giappone", spiega. “Questo ci consente di costruire sistemi agrivoltaici su terreni agricoli di pubblica utilità, come grano, patate o riso, su larga scala”.
Francia
In Francia, TotalEnergies e InVivo, specialista in agrovoltaico, hanno lanciato un dimostratore agrivoltaico verticale da 111 kW. TotalEnergies ha affermato che l'installazione pilota esaminerà l'impatto dei pannelli solari sulla resa agricola, nonché sulla biodiversità, lo stoccaggio del carbonio e la qualità dell'acqua del sito.
“Siamo convinti che le sinergie sviluppate tra produzione di elettricità verde, biogas e agricoltura siano una delle risposte per garantire la nostra indipendenza energetica e alimentare”, ha affermato Thierry Muller, CEO di TotalEnergies Renouvelables France.
Svezia
Gli scienziati dell'Università di Mälardalen (Svezia) hanno sviluppato un modello di fluidodinamica computazionale (CFD) che facilita l'analisi dei microclimi nei progetti fotovoltaici verticali. Le simulazioni CFD vengono utilizzate per risolvere equazioni complesse relative al flusso di solidi e gas attraverso e intorno ai corpi, che possono essere impiegate per analizzare i microclimi all'interno dei sistemi agrivoltaici.
"I modelli di sistemi agrivoltaici (AV) saranno spesso utilizzati per la progettazione di nuovi sistemi AV, nonché per il processo decisionale, poiché i cambiamenti microclimatici possono essere analizzati/prevenuti in base alla posizione e alla soluzione del sistema AV", ha spiegato il ricercatore Sebastian Zainalli. detto a pv magazine.w
Lo studio ha osservato una diminuzione del 38 percento dell'intensità della radiazione solare nelle aree del terreno ombreggiate dai moduli fotovoltaici verticali.
Principi chiave
Il National Renewable Energy Laboratory degli Stati Uniti ha offerto cinque principi per il successo dell'agrovoltaico, tra cui:
Clima, suolo e condizioni ambientali: le condizioni ambientali di un luogo devono essere adatte sia alla generazione solare che alle colture desiderate o alla copertura vegetale.
Configurazioni, tecnologie solari e design: la scelta della tecnologia solare, il layout del sito e altre infrastrutture possono influenzare tutto, dalla quantità di luce che raggiunge i pannelli solari alla possibilità che un trattore, se necessario, possa passare sotto i pannelli. “Questa infrastruttura sarà operativa per i prossimi 25 anni, quindi deve essere realizzata correttamente per l'uso previsto. Il successo del progetto dipenderà da questo", afferma James McCall, un ricercatore NREL che lavora su InSPIRE.
Selezione delle colture e metodi di coltivazione, progettazione di sementi e vegetazione e approcci di gestione: i progetti agrivoltaici dovrebbero selezionare colture o piante tappezzanti che prosperano sotto i pannelli nel loro clima locale e che sono redditizie nei mercati locali.
Compatibilità e flessibilità: l'agrovoltaico deve essere progettato in modo da adattarsi alle esigenze contrastanti dei proprietari di impianti solari, operatori solari e agricoltori o proprietari terrieri per consentire attività agricole efficienti.
Collaborazione e partenariati: affinché qualsiasi progetto abbia successo, la comunicazione e la comprensione tra i gruppi sono fondamentali.
Una fonte: https://www.pv-magazine-mexico.com