Agrivoltaico: un nuovo modo di utilizzare il solare nel settore agricolo

Per agrivoltaico, o agrisolare, si intende una modalità diversa e più recente di utilizzo del fotovoltaico in agricoltura, che negli ultimi anni ha visto un crescente interesse. La caratteristica fondamentale di un sistema agrivoltaico è quella di consentire le produzioni agricole ed energetiche sullo stesso terreno.

Che cos’è un sistema agrivoltaico e quali sono i suoi vantaggi

Accanto alle più comuni modalità di utilizzo del fotovoltaico in campo agricolo e zootecnico applicate per contribuire in tutto o in parte ai fabbisogni energetici del settore, come ad esempio le installazioni dei pannelli sui tetti dei fabbricati rurali o le serre fotovoltaiche, si sono affiancati recentemente i sistemi agrivoltaici che prevedono la possibilità di collocare i pannelli sugli stessi terreni coltivati o tenuti a pascolo, consentendo le produzioni agricola ed energetica, in contemporanea, nelle medesime aree. Infatti è possibile configurare le strutture di supporto in funzione delle coltivazioni sottostanti, garantendo allo stesso tempo la percorribilità per i trattori e altri mezzi destinati alle lavorazioni agricole. Per quanto concerne la normativa impiantistica, la caratterizzazione degli impianti agrivoltaici rispetto ai generici impianti fotovoltaici è indicata nella norma CEI PAS 82-93.

Come nasce l’idea di impianto fotovoltaico sui terreni agricoli

Già da diversi anni si è intuito che anche l’agricoltura, per potere continuare a dare il suo contributo essenziale all’alimentazione umana, deve superare le tecniche tradizionali spesso troppo dipendenti da fattori totalmente o in parte casuali come gli eventi atmosferici o le variazioni di parametri essenziali come la temperatura o il tasso di umidità. Si tratta di un’esigenza dettata non solo dall’opportunità di avere un aumento del rendimento e una maggiore qualità del prodotto ma anche di dare un sostanziale contributo al miglioramento dell’impatto ambientale, ottimizzando i consumi di risorse fondamentali come acqua ed energia (e le recenti crisi idriche ed energetiche hanno dimostrato chiaramente l’importanza di porre tali attenzioni) e riducendo gli sprechi di altri elementi largamente utilizzati in queste attività, come i fertilizzanti e i fitofarmaci.

Questo approccio più evoluto, che va sotto diverse denominazioni più o meno equivalenti come “smart farm” o agricoltura di precisione, si basa sulle moderne tecnologie elettroniche e di comunicazione che permettono il monitoraggio costante dello stato delle piantagioni, del terreno e dell’ambiente circostante, integrato eventualmente da centraline meteo e bollettini previsionali. I dati così raccolti, in generale su piattaforme cloud, vengono elaborati da procedure software che, elaborando anche lo storico dei dati, danno la possibilità di pianificare al meglio le lavorazioni e intervenire tempestivamente, in caso di necessità, con azioni correttive.

Differenza tra agrivoltaico e fotovoltaico

L’utilizzo degli impianti fotovoltaici in campo agricolo e zootecnico, in modo tale da contribuire in tutto o in parte ai fabbisogni energetici del settore, si concretizza generalmente applicando pannelli solari sui tetti dei fabbricati rurali o creando serre fotovoltaiche che utilizzano l’energia prodotta dai pannelli per alimentare i dispositivi elettronici necessari per una moderna coltivazione delle piante e degli ortaggi fatti crescere all’interno della serra (irrigazione programmata, illuminazione, controllo e gestione dei parametri che definiscono il microclima interno: umidità, temperatura ecc.). Al di là delle esigenze soddisfatte nello specifico settore, questi tipi di impiego non si discostano sostanzialmente dalla logica comune di installazione che consiste nella collocazione dei pannelli sulle coperture quando non si dispone di terreni da destinare alla loro posa.

Una modalità diversa e più recente di utilizzo del fotovoltaico in agricoltura, che negli ultimi anni ha visto un crescente interesse, è quella relativa ai sistemi agrivoltaici (o agrisolari) per i quali lo scorso anno sono state pubblicate le Linee Guida curate da un gruppo di lavoro coordinato dal MiTE. La loro caratteristica fondamentale è quella di consentire le produzioni agricole ed energetiche sullo stesso terreno. Ciò si ottiene predisponendo opportune strutture su cui montare i pannelli fotovoltaici secondo un’altezza e una geometria tridimensionale adatte per consentire colture (o anche attività di allevamento) sul terreno sottostante. Il primo vantaggio è quello di poter disporre di energia da fonti rinnovabili (utile anche per alimentare i sistemi di controllo e comunicazione di cui si è detto poc’anzi) senza dover occupare ettari di suolo togliendoli all’agricoltura; infatti è possibile configurare le strutture di supporto in funzione delle coltivazioni sottostanti, garantendo allo stesso tempo la percorribilità per i trattori e altri mezzi destinati alle lavorazioni agricole. Una struttura agrivoltaica ben dimensionata può offrire ulteriori benefici collaterali; per esempio fare da sostegno ad alcuni tipi di colture come le viti, oppure a dispositivi di protezione (antigrandine, barriere per i volatili) o, ancora, a condutture per i sistemi tecnologici (irrigazione, elettrificazione, comunicazione). Inoltre, dove le condizioni climatiche lo giustificano e le colture sono adatte (vedi in seguito), un sistema di questo tipo può favorire un minore consumo di acqua, grazie al parziale ombreggiamento offerto dai pannelli.

Per quanto concerne la normativa impiantistica, la caratterizzazione degli impianti agrivoltaici rispetto ai generici impianti fotovoltaici è indicata nella norma CEI PAS 82-93, pubblicata lo scorso gennaio. Come specificato dal CEI è un documento a carattere sperimentale che tratta la classificazione delle varie tipologie di impianti agrivoltaici e i relativi requisiti base, nonché il monitoraggio e la valutazione della produzione elettrica. Fornisce inoltre elementi per la sicurezza elettrica nell’esercizio delle attività elettriche e agricole, le attività operative e di manutenzione e le verifiche degli impianti agrivoltaici.

L’impianto agrivoltaico: configurazioni e colture

I principali elementi progettuali da considerare nella definizione di uno specifico sistema agrivoltaico sono: l’altezza dei pannelli, la loro inclinazione e la loro distribuzione nell’area interessata; distribuzione che può essere uniforme su tutto il terreno o per settori. Al fine di evitare che le attività agricole e le funzionalità dell’impianto interferiscono tra di loro penalizzando i risultati dell’una o dell’altra il riferimento principale nella progettazione sono le colture che si intendono sviluppare al di sotto dei pannelli; infatti, l’ombreggiatura provocata da questi ultimi può sfavorire certe coltivazioni, mentre l’altezza dei moduli fotovoltaici deve essere tale perché non rimangano ombreggiati per periodi di tempo significativi a causa delle piante circostanti. Alcuni studi sul tema, richiamati anche nelle Linee Guida sopra citate, hanno portato a individuare cinque gruppi di colture in relazione al loro comportamento rispetto alla possibile limitazione della luminosità indotta da un impianto agrivoltaico:

• non adatte,
• poco adatte,
• adatte,
• mediamente adatte,
• molto adatte.

Al primo gruppo appartengono le coltivazioni per le quali anche una modesta ombreggiatura limita significativamente la resa (tra queste sono citati a titolo di esempio mais, frumento, girasole e anche alberi da frutto); per contro le “molto adatte” sono quelle che, addirittura, hanno una resa maggiore se ombreggiate, e sono per esempio patate, spinaci, insalate ecc. Anche per ciascuno degli altri gruppi intermedi sono identificabili specifici insiemi di colture.

Oltre alla compatibilità con livelli di ombreggiatura più o meno ampi, anche le dimensioni che le coltivazioni raggiungono condizionano la configurazione del sistema e, in particolare, l’altezza dei moduli fotovoltaici. Se sussistono le condizioni per consentire le attività agricole (o zootecniche) al di sotto dei pannelli si ottiene pienamente il doppio uso del terreno e i pannelli stessi possono offrire ai vegetali coltivati le protezioni agli eventi atmosferici di cui si è detto in precedenza; in caso contrario si può scegliere di collocare le coltivazioni tra le file di pannelli fotovoltaici che presenteranno quindi un’altezza più bassa. In quest’ultimo caso si ha sempre un uso combinato del suolo, ma la sinergia tra le due attività è inferiore e le aree destinate all’uso agricolo sono più limitate. Se si può ottenere un’adeguata insolazione, è possibile disporre verticalmente i pannelli collocandovi le colture tra le file; tale scelta può però essere inadatta per terreni destinati ad attività di pascolo e allevamento, in quanto potrebbe ostacolare gli spostamenti degli animali.

Da ultimo si può ricordare che un sistema agrivoltaico può essere realizzato anche con pannelli solari dotati di inseguitore solare in grado di far muovere automaticamente i pannelli stessi in modo da mantenere sempre il giusto angolo di incidenza dei raggi solari sulla loro superficie, così da ottimizzare l’efficienza energetica. Va da sé che in questo caso la progettazione richiede un’analisi ancora più dettagliata per garantire la compatibilità con le esigenze vitali delle colture sottostanti.

Sistemi di monitoraggio per impianti agrivoltaici

Tra i vari requisiti indicati nelle Linee Guida che un sistema agrivoltaico dovrebbe rispettare anche per poter accedere agli incentivi statali c’è quello di garantire per tutta la durata della vita dell’impianto le attività previste sul terreno oggetto dell’intervento; a tale scopo sono evidenziati diversi tipi di monitoraggio tra cui il monitoraggio del risparmio idrico, dell’attività agricola (mantenimento dell’indirizzo produttivo e resa delle coltivazioni), del microclima localizzato attorno alle piante. In particolare il monitoraggio del sistema idrico è strettamente correlato con i contributi che l’impianto può dare all’ottimizzazione dell’utilizzo dell’acqua. La struttura può infatti essere progettata in maniera tale da recuperare l’acqua piovana che scorre sui pannelli facendola defluire in un opportuno sistema di raccolta. Per quanto riguarda il microclima occorre considerare che l’impianto ha un impatto fisico più o meno rilevante sulle coltivazioni, intercettando parte della radiazione luminosa, modificando la circolazione dell’aria, alterando la normale distribuzione delle precipitazioni meteoriche sul terreno.

Il regolare sviluppo delle coltivazioni e le loro difese dalle fitopatie sono condizionati da tutti questi elementi, per questo è necessario il monitoraggio del microclima locale affinché la presenza dell’impianto agrivoltaico non interferisca in modo dannoso, nel tempo, con l’attività agricola. Tale monitoraggio si effettua mediante sensori delle principali grandezze fisiche (temperatura, umidità, velocità dell’aria, radiazione luminosa) posizionati al di sotto dei moduli e, per confronto, nelle zone adiacenti non interessate dalla presenza dei pannelli. (contenuto redatto in collaborazione con Silvio Della Casa)