Trovare il punto di ottimo tra le esigenze della struttura serricola e il generatore fotovoltaico

L’individuazione del punto di ottimo tra l'esigenza colturale, i costi strutturali e le esigenze produttive del generatore fotovoltaico è determinata da un complesso di fattori che se ben gestiti possono influire positivamente nel processo di fotosintesi delle piante.

Negli anni abbiamo realizzato diverse installazioni che ci hanno consentito di calibrare la giusta quantità di luce necessaria, dalle varie colture da orto sino agli alberi da frutto e individuare una serie di soluzioni in termini di alternanza luce ombra e la relativa incidenza sulla superficie e trovare il giusto equilibrio nell’alternanza di luce e ombra nel loro naturale movimento orizzontale.

L’individuazione del punto di ottimo è dunque determinato da un complesso di fattori che se ben gestiti possono influire positivamente nel processo di fotosintesi.

In alcune strutture serricole fotovoltaiche già realizzate, abbiamo potuto verificare il punto di equilibrio facendo in modo che il generatore fotovoltaico costituito da pannelli ombreggianti, possa in alcuni casi arrivare fino al 60-70% della superficie utile complessiva, costituita dalle falde orientate a sud, con la creazione di ambienti colturali favorevoli e non in competizione con l’ombra creata dal generatore fotovoltaico. Anzi, per alcune colture questo si è rivelato un fattore di crescita migliorativo e funzionale con significativi aumenti sia di qualità sia di quantità a seconda della specie colturale impiegata. 

Nei climi caldi di tutto il mondo, le verdure e i fiori recisi vengono coltivati ​​sotto teli ombreggianti per ridurre il calore e l’intensità della luce, con conseguente migliore qualità e rese più elevate

Il tessuto ombreggiante è un tessuto intrecciato o lavorato a maglia resistente alle intemperie disponibile nella densità dal 12% al 90%. La densità rappresenta la percentuale di luce bloccata dal tessuto; ad esempio, un telo ombreggiante al 47 percento blocca il 47 percento della luce.
La maggior parte delle verdure dovrebbe essere coltivata sotto il 30-50 percento di ombra. I teli ombreggianti con una densità superiore al 50 percento vengono generalmente utilizzati per le piante che amano l’ombra o come frangivento.

Nel caso di una serra fotovoltaica, progettata secondo precisi criteri, l’elemento ombreggiante è il modulo fotovoltaico che si comporta in modo totalmente diverso rispetto ad un telo, ma questo può tramutarsi in vero e potente vantaggio colturale.

Vediamo come

  • Il modulo fotovoltaico è disposto abbastanza in alto sopra le piante, diciamo a non meno di 5-6m, forniamo una ventilazione sufficiente, anche per convezione, affinché il calore non si accumuli sotto questi elementi ombreggianti.
  • I moduli fotovoltaici sono disposti facendo in modo che l’ombra non sia mai persistente, ma abbia un moto, per consentire una radiazione luminosa alternata all’ombra affinché diventi un perfetto stimolo per la fotosintesi.
  • É bene abbinare soluzioni strutturali per la ventilazione naturale, mediante serramenti ad apertura controllata, impianti per la convezione forzata dell’aria esterna e la convezione forzata dell’aria trattata sia per l’eventuale riscaldamento sia per il raffrescamento.

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Stima della sostenibilità agricola delle serre fotovoltaiche in Europa

Sommario
L’integrazione dell’energia fotovoltaica (PV) nelle serre ha sollevato preoccupazioni sulla sostenibilità agricola di questo specifico agrosistema in termini di pianificazione e gestione delle colture, a causa dell’ombreggiamento dei pannelli fotovoltaici posti sulla tettoia.

La serra fotovoltaica (PVG) può essere classificata in base al rapporto di copertura fotovoltaica (PVR), ovvero il rapporto tra l’area proiettata dei pannelli fotovoltaici al suolo e l’area totale della serra. In questo articolo, abbiamo stimato la resa di 14 colture orticole e floricole in serra all’interno di quattro tipi commerciali di PVG diffusi nell’Europa meridionale, con un PVR compreso tra il 25 e il 100%.

Lo scopo del lavoro è identificare i tipi di PVG adatti alla coltivazione delle specie considerate, sulla base del miglior compromesso tra ombreggiatura fotovoltaica e produzione agricola.

L’integrale di luce giornaliera (DLI) è stato utilizzato per confrontare gli scenari di luce all’interno dei PVG con i requisiti di luce delle colture e stimare la resa potenziale.

  • Le strutture con un PVR del 25% sono compatibili con la coltivazione di tutte le specie considerate, comprese quelle molto esigenti in termini di luce (pomodoro, cetriolo, peperone dolce), con una riduzione della resa stimata trascurabile o limitata.
  • Le specie a luce media (come gli asparagi) con un DLI ottimale inferiore a 17 mol/m2d1 e colture a bassa luminosità possono essere coltivate all’interno di PVG con un PVR fino al 60%.
  • Solo le specie floricole che richiedono poca luce con un DLI ottimale inferiore a 10 mol/m2d1, come la stella di Natale, la kalanchoe e la dracaena, sono compatibili all’interno dei PVG con un PVR fino al 100%.

Vanno considerati innovativi sistemi di coltura per superare gli scenari luminosi più penalizzanti dei PVG ad alto PVR, implementando anche l’illuminazione supplementare a LED. Questo lavoro contribuisce a identificare i tipi di PVG sostenibili per la specie scelta e le gestioni colturali alternative in termini di periodo di trapianto e tecniche di agricoltura di precisione, volte ad aumentare la produttività e l’adattabilità delle colture all’interno degli agrosistemi PVG.

Per saperne di più vai alla Pubblicazione European Journal of Agronomy – Agricultural sustainability estimation of the European photovoltaic greenhouses

Anche se la luce è l’elemento più importante per l’attuazione della fotosintesi, questa può anche danneggiare la pianta. Questa problematica comporta il danneggiamento e la degradazione del centro di reazione del D1-polypeptide. La degradazione di questa importantissima proteina sembra essere una diretta conseguenza della chimica del fotosistema che coinvolge radicali altamente ossidanti e specie tossiche dell’ossigeno.

La frequenza di questo danno è relativamente bassa in condizioni normali, ma diventa un problema significativo per la pianta con l’aumentare dell’intensità della luce, soprattutto se combinata con altri fattori di stress ambientale.

Per saperne di più vai alla Pubblicazione Trends in biochemical sciences “Too much of a good thing: light can be bad for photosynthesis”

Per approfondire l’argomento

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mastermas

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Calcola il DLI (Daily light integral) della serra che hai in mente. Partendo dall’area geografica italiana interessata e conoscendo i fattori limitanti, in termini di riduzione della radiazione luminosa determinata dalla struttura e dal materiale scelto come copertura, puoi calcolare il DLI del tuo progetto.

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