Agrivoltaico: il bifacciale ideale per gli oliveti

Continuiamo gli aggiornamenti sui nuovi studi per implementare l’agrivoltaico recandoci in Spagna. Qui da mesi gli agricoltori scendono in strada con i loro trattori per protestare contro le politiche agricole dell’Unione Europea, del Governo e delle Comunità Autonome. Tra le varie richieste, chiedono aiuti per affrontare la siccità che sta devastando il Paese. Nel frattempo, molti ricercatori stanno cercando di aiutare questo settore con innovazioni tecnologiche. L’ultima proposta arriva da Jaén, dove un team di scienziati ha ideato dei pannelli solari che aumentano la produzione di olio d’oliva.

Una delle conseguenze della siccità sul settore agricolo spagnolo è il significativo aumento del prezzo dell’olio d’oliva rispetto allo scorso anno. L’acqua è essenziale per la crescita, lo sviluppo e la fruttuosità degli ulivi. Ed in questi periodi di scarsità la produzione di olive e i livelli necessari a soddisfare la domanda diminuiscono. Per far fronte a questa situazione, un gruppo di scienziati dell’Università di Jaén (Spagna) e dell’Università Sapienza di Roma (Italia) ha sviluppato degli innovativi pannelli solari.

Enhancing land use: Integrating bifacial PV and olive trees in agrivoltaic systems – ScienceDirect

Punti salienti dello studio

• È stato studiato un sistema fotovoltaico bifacciale e tre varietà di olivo.
• L’approccio raytracing e la risposta luminosa dell’olivo sono stati utilizzati per modellare la resa dell’albero.
• Sono state quantificate le influenze dell’altezza e dell’inclinazione dei moduli fotovoltaici.
• Il picco del rapporto terra equivalente (LER) del 71% è stato raggiunto quando i pannelli fotovoltaici sono stati inclinati di 20°.
• Lo studio ha rivelato che gli ulivi mostrano una moderata sensibilità all’ombreggiamento.

Questi studiosi hanno studiato congiuntamente come abbinare gli impianti agrivoltaici – che sfruttano la stessa superficie di terreno per ottenere energia solare e prodotti agricoli – alla coltivazione degli ulivi. Con l’obiettivo di migliorare sia la produzione di energia che la produzione di olive. Uno strumento che permette anche di risparmiare acqua per combattere la siccità nell’oliveto e che ha come protagonisti i moduli fotovoltaici bifacciali. Moduli che aumentano le loro prestazioni grazie al fatto che entrambi i lati del pannello riescono ad assorbire l’energia del sole.

I sistemi agrivoltaici sono diventati una promettente soluzione alla sfida globale di produrre cibo e, allo stesso tempo, energia in modo sostenibile. Questi meccanismi innovativi mirano soprattutto a ottimizzare l’uso del suolo nei campi. Per questo progetto, i ricercatori hanno concentrato il loro studio sulla regione meridionale della Spagna. Si tratta di un’area ben nota per la produzione estensiva di ulivi e per la produzione di olio.

Il progetto agrivoltaico si basa su innovativi pannelli fotovoltaici bifacciali che aumentano la produzione alimentare sfruttando l’energia solare per fornire energia alle apparecchiature di pompaggio per l’irrigazione. Tuttavia, questo non è il loro unico vantaggio. Infatti contribuiscono anche a ridurre il bilancio idrico per l’irrigazione e a trattenere l’umidità del suolo durante l’estate. Nel loro studio pubblicato sulla rivista Science Direct, i ricercatori sottolineano che, a seconda dell’ombra, possono risparmiare fino al 29% di acqua sul campo.

Per testare la loro proposta, il gruppo di ricercatori ha esaminato tre varietà di olivo (Picual, Manzanilla e Chemlali) e ha testato diverse configurazioni di moduli fotovoltaici bifacciali. Lo studio si è concentrato sulla valutazione dell’impatto dell’altezza ed inclinazione dei pannelli solari sia sulla resa energetica che sulla produzione di olive e oliveti. Questi scenari sono stati studiati con un software di simulazione e modellati con il metodo del ray tracing, che considera l’interazione della luce con gli oggetti.

In queste simulazioni, i ricercatori hanno immaginato un impianto agro-fotovoltaico bifacciale funzionante a Jaén – la provincia spagnola con la maggiore superficie di ulivi – installato in una fattoria ipotetica. Fattoria di forma rettangolare con una superficie di 860 metri quadrati, una lunghezza di 41,42 metri e una larghezza di 20,76 metri. Uno spazio con otto filari di ulivi e sette filari fotovoltaici. Ogni tronco aveva un raggio di 0,25 metri e un’altezza di 1 metro. Mentre la chioma aveva un raggio di 1 metro e un’altezza di 1,5 metri.

L’altezza totale degli ulivi era di 2,5 metri, che è la media per queste colture. I ricercatori hanno immaginato che i pannelli solari bifacciali fossero lunghi 1,75 metri e larghi 1,03 metri e che fossero collocati in cubi con un’altezza minima di 3 metri per garantire il movimento delle macchine per la raccolta delle olive. Anche nella simulazione si è tenuto conto dei dati meteorologici tipici di Jaén. Infatti, hanno impostato una temperatura di 21ºC, un’umidità del 40% e 16 ore di luce al giorno.

Per calcolare la resa degli ulivi, gli scienziati hanno valutato la risposta dell’assimilazione lorda di carbonio alla luce assorbita, che indica l’efficienza quantica della fotosintesi negli ulivi. I test hanno dimostrato che i moduli fotovoltaici inclinati con un angolo vicino alla latitudine del sito aumentano la produzione di energia. Mentre quelli orientati verticalmente favoriscono la resa agricola degli ulivi e una maggiore produzione di olive.

La variazione dell’angolo di inclinazione dei pannelli ha avuto un impatto significativo sulla produzione di energia. Mentre l’altezza dei moduli fotovoltaici ha influito principalmente sulla resa dell’olivo. Per valutare la produttività combinata di energia e colture di questo sistema, i ricercatori hanno utilizzato il Land Equivalent Ratio (LER), pari al 171% di ciò che ciascun sistema produrrebbe separatamente se implementato separatamente nella stessa area. Questo risultato è stato ottenuto quando i pannelli solari sono stati inclinati di 20 gradi.

Importanza dell’ombra

Oltre a tutto questo, lo studio dei ricercatori evidenzia anche che gli ulivi hanno una moderata sensibilità all’ombra generata dai pannelli solari. Un fattore critico da considerare nella progettazione degli impianti agrivoltaici. I ricercatori sottolineano che una corretta gestione dell’ombra può avere un’influenza molto positiva sulla resa delle colture e sulla produzione di olive. Allo stesso tempo, mantiene o migliora la produzione di energia solare.

“Gli ulivi tollerano l’ombra e sono quindi adatti ai sistemi agrivoltaici, poiché possono crescere anche in condizioni di luce ridotta sotto i moduli fotovoltaici e continuare a svolgere un’efficiente fotosintesi. Inoltre, la popolazione mondiale di ulivi supera gli 850 milioni di alberi e occupa circa 8,7 milioni di ettari di terreno. Il che indica che c’è un’area considerevole potenzialmente disponibile per questi sistemi”, osservano gli scienziati nel loro studio.

Sullo stesso argomento leggi anche Agrivoltaico: dalla Francia pannelli bifacciali e semitrasparenti (ecquologia.com) e Agrivoltaico: una grande spinta alla biodiversità (ecquologia.com)

Fonte articolo: El invento español contra la sequía del olivar: placas solares para aumentar la producción de aceitunas (elespanol.com)

Tags: agricoltura agrivoltaico bifacciale siccità Spagna