Nell’era in cui la sostenibilità ambientale è il primo obiettivo di ogni modello produttivo, l’agricoltura sta abbracciando nuove tecnologie per ridurre l’impatto ambientale e garantire al contempo la sicurezza alimentare. L’agrivoltaico è una di queste.
Agrivoltaico e automazione
Il “Frutteto Elettrico”, evento organizzato dalla fondazione Fresh che si è svolto recentemente presso il Campus Unitec di Lugo, è stata un’occasione per approcciarsi a un nuovo modello di frutticoltura. Luca Corelli Grappadelli, introducendo il tema del convegno, ha ricordato che il paradigma della frutticoltura industriale, introdotto in Romagna agli inizi del ‘900, da tempo mostra di aver esaurito la propria spinta propulsiva. Poiché la frutticoltura italiana non può scomparire, è necessario individuare un nuovo modello: per esempio quello del frutteto elettrico imperniato sull’agrivoltaico e l’automazione elettrica.
Nel corso dell’evento sono state affrontate diverse tematiche cruciali quali tecnologie per integrare con il minimo impatto paesaggistico le strutture portanti i pannelli fotovoltaici; ricerche su materiali plastici capaci di generare elettricità (vedi box in fondo); l’introduzione di soluzioni di coltivazione automatica. L’energia elettrica prodotta dall’impianto agrivoltaico può essere utilizzata per esempio per alimentare veicoli elettrici per la gestione del frutteto, come ha spiegato Lorenzo Marconi dell’Unibo. I vantaggi dell’elettrico sono la semplicità di costruzione della macchina e la scalabilità verso il basso, la sostenibilità, la maggior sicurezza per gli operatori, la precisione, l’autonomia e la flessibilità d’impiego.
Ma sono stati affrontati anche costi, limiti normativi e agronomici.
Aspetti normativi ed economici
Le installazioni agrivoltaiche devono sottostare ad aspetti normativi ed economici alquanto complessi, ma imprescindibili, fra cui la necessità di dimostrare che gli impianti non diminuiscono la Plv aziendale. Ne ha parlato Alfonso Scadera del Crea.
L’Italia si pone come obiettivo quello di accelerare il percorso di crescita sostenibile al fine di raggiungere gli obiettivi europei al 2030 e al 2050. In coerenza con le indicazioni del Pniec e del Pnrr, gli obiettivi di decarbonizzazione devono sfruttare le opportunità offerte da percorsi sostenibili per la realizzazione di infrastrutture energetiche nel rispetto dell’ambiente e del territorio. Una delle soluzioni emergenti è quella di realizzare impianti agrivoltaici, ovvero impianti fotovoltaici che consentono di preservare la continuità delle attività di coltivazione garantendo al contempo una buona produzione energetica da fonti rinnovabili.
Nell’ambito del Pnrr è stata prevista infatti una misura specifica e il Dlgs. 199/2021 ha assegnato al Gse (Gestore dei servizi energetici) il compito di verificare i requisiti per l’ammissione dei progetti al contributo. Il decreto del Mase 436/2023 definisce l’agrivoltaico come impianto che adotta congiuntamente: 1) moduli elevati da terra in modo da non compromettere la continuità delle attività di coltivazione agricola e pastorale sul sito di installazione; 2) sistemi di monitoraggio sulla base delle linee guida Crea-Gse che verificano l’impatto dell’installazione fotovoltaica sulle colture, il risparmio idrico, la produttività, la continuità delle attività.
Il sistema di monitoraggio si basa su: fascicolo aziendale (che contiene informazioni anagrafiche, catastali, piano colturale, consistenza del patrimonio zootecnico), relazioni tecniche di terzi, strumenti di agricoltura di precisione, benchmark degli indicatori produttivi con la banca dati Rica, verifica in situ. Gli indicatori individuati per il monitoraggio sono: Plv, Plv per ettaro di Sau, Plv degli allevamenti parametrata per unità di bestiame adulto, produzione standard aziendale. La rilevazione di questi dati avviene annualmente tramite metodologia Rica, mentre la loro verifica è su base triennale con un benchmark dato dalla situazione ante investimento e con aziende comparabili estratte dal campione Rica.
A fianco di questi approfondimenti normativi è stata presentata anche un’analisi circa la convenienza economica di adottare soluzioni di coltivazione automatica ed elettrica del frutteto, che ha messo in evidenza come, già con le soluzioni oggi presentate e che si apprestano ad entrare sul mercato, sia possibile ottenere un contenimento dei costi rispetto a soluzioni alimentate con combustibili fossili.
Guardando solo al costo di un impianto agrivoltaico, Claudio Rossi dell’Unibo, ha specificato che, se paragonato a quelli a terra, a quelli commerciali e a quelli residenziali, ciò che incide maggiormente è la componente meccanica (ca 400€/kWp - ovvero 150 €/pannello - su 1200 €/kWp). Mentre i pannelli, l’impianto e gli inverter hanno un costo paragonabile.
Questo aspetto è determinante nella scelta della tipologia di impianto. Confrontando i Roi di installazioni low cost e soluzioni meccanicamente più complesse e più efficienti in termini di produzione elettrica, non ci sono significative differenze. Per questo è preferibile adottare soluzioni più semplici e più integrate con la struttura del frutteto perché sul ritorno economico incide molto di più la sovra meccanizzazione rispetto a una minor produzione di energia.
Aldo Bertazzoli dell’Unibo ha confrontato i costi di un meleto (progetto S3O) con tecnologie standard e uno smart: protezione con rete KiT anzichè antigrandine, sistema irriguo Iot anzichè a goccia, impianto statico per la difesa fitosanitaria anziché con atomizzatore, impiego di un rover semovente anziché la trattrice. È emerso che l’aumento di costo dato dall’adozione dei sistemi smart non è significativo: 37mila €/ha invece che 35mila. Anche i costi unitari smart sono in linea con quelli tradizionali (0,591 €/kg il costo standard e 0,628 €/kg il costo con 3 tecnologie innovative). Guardando solo il rover, il costo è condizionato dall’intensità d’uso e raggiunge pertanto una sostenibilità economica con operazioni labour intensive (il costo orario d’impiego è più basso rispetto a una trattrice dopo 250 ore annue di lavoro). Elementi determinanti per stabilire la convenienza di questi sistemi sono la struttura aziendale e l’assetto organizzativo (molte piccole aziende con molti e piccoli appezzamenti, e molte cultivar diverse).
Ancora diversi limiti agronomici
Luigi Manfrini dell'Unibo ha ricordato che la presenza di una struttura in un frutteto modifica il microclima, conseguentemente sull’efficienza fotosintetica e l’assimilazione del carbonio da un lato e sulle relazioni idriche dall’altro, incidendo sulla crescita del frutto, sulla crescita vegetativa e sulla differenziazione degli organi della pianta. Fondamentale pertanto monitorare i parametri microclimatici con centraline e sensori suolo posti dentro al frutteto, ma anche le performance delle piante nell’assimilazione del C e nella traslocazione dell’acqua ricavabili dall’analisi dell’accrescimento dei frutti misurato con strumenti appositi.
Ne ha portato una dimostrazione Alessio Scalisi (Agriculture Victoria, Australia) analizzando le risposte fisiologiche-produttive delle piante di pero sotto impianti fotovoltaici con orientamenti dei pannelli a 45W e 5W. Ciò che si è osservato è: traspirazione ridotta, numero di frutti tra il 36% e il 45% in meno, diametri dei frutti tra il 6-7% mediamente più piccoli, produzione inferiore del 32-38%, riduzione del sovracolore rosso del 54-61%, riduzione degli zuccheri del 9-10%, nessun effetto sulla durezza della polpa, riduzione dell’incidenza dei danni da grandine.
| Tab. 1 – Aspetti positivi e negativi di un impianto agrivoltaico | |
| Criticità | Vantaggi |
| Penalizzazione produttiva per calo fotosintesi | Risparmio idrico |
| Penalizzazione qualitativa dei frutti (colore, zuccheri, calibro) | Forte diminuzione impronta carbonica |
| Diminuzione ritorno a fiore - alternanza di produzione | Diminuzione incidenza danni da scottature - possibile ausilio nel ridurre i danni da gelate tardive |
| Nuovi scenari nella gestione del frutteto grazie a disponibilità di elettricità | |
Agrivoltaico: un nuovo paradigma?
«Sono ancora poche le realtà agrivoltaiche in giro per il mondo - ha concluso Corelli Grappadelli - e questo perché c’è grande incertezza sulla reale possibilità di mantenere le performance agronomiche del frutteto, se questo viene a trovarsi in condizioni di scarsa luminosità».
I dati che sono stati mostrati dai ricercatori impegnati sul lato ecofisiologico sono infatti in chiaroscuro. Da un lato la fotosintesi non subisce penalizzazioni, e sono possibili risparmi idrici fino al 50% grazie alla riduzione del carico radiativo, ma aspetti legati alla qualità del frutto possono essere a volte penalizzati. Per questo è necessario implementare soluzioni di sensori smart, che permettano al frutticoltore di monitorare in tempo reale lo stato di salute del frutteto, e decidere in modo oggettivo la quantità di radiazione da sottrarre di volta in volta. Le opportunità di innovare la coltivazione di frutta sposandola alla generazione fotovoltaica di elettricità non mancano. Ma è altrettanto vero che rimangono diverse problematiche non immediatamente risolvibili.
Inseguitore modulare solare
Gianluca Benedetti di Ocg ha illustrato i vantaggi e il funzionamento di un innovativo sistema agrivoltaico (che ha definito “inseguitore solare modulare”) per l’integrazione del fotovoltaico su terreni piani e collinari. Il sistema proposto e in corso di brevettazione, possiede diversi vantaggi:
- Basso impatto ambientale con riduzione dell’impatto visivo e ridotta rumorosità: sistema che segue in modo elegante le colture adattandosi alla forma del terreno; movimentazione dei pannelli progettata per garantire minimo consumo energetico e massima silenziosità.
- Estrema adattabilità: asseconda le differenti condizioni dei terreni e dei filari di vigneti e frutteti; minima preparazione dei terreni; semplicità e riduzione costi e tempi di installazione; installazioni su impianti già esistenti; flessibilità nelle altezze, allineamenti e distanza pali; monitoraggio automatico e telematico del funzionamento, sistema di pulizia automatico dei pannelli che semplifica la manutenzione.
- Sensoristica elevata: anemometro sensore grandine, pioggia e neve integrati.
Film luminescenti
Donato Vincenzi di Unife ha spiegato il funzionamento dei film luminescenti per il filtraggio della radiazione solare. Gli Lsc (concentratori solari a luminescenza) sono pannelli fotovoltaici semi-trasparenti di materiale plastico pigmentato (sono adatti vari polimeri come pvb, eva, ionomeri nei quali vengono sciolti dei coloranti, es. giallo o rosso per ottenere efficienze diverse) in grado di filtrare la radiazione solare. La luce solare filtrata può proteggere le piante dal danneggiamento cellulare e migliorare la crescita. Nel processo di incapsulamento è possibile inglobare una rete di celle fotovoltaiche per realizzare un film sottile e flessibile. L’efficienza di conversione di questa tipologia di moduli fotovoltaici è compresa tra il 5% e il 10%. Questi materiali potrebbero superare i limiti normativi dei pannelli in termini di superficie coperta perché potrebbero essere equiparati a delle reti antipioggia.
