Energie Rinnovabili e risparmio energetico nell ortoflorovivaismo: le attività sperimentali e dimostrative del CeRSAA

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1 Energie Rinnovabili e risparmio energetico nell ortoflorovivaismo: le attività sperimentali e dimostrative del CeRSAA I progetti liguri cofinanziati dal MIPAAF, dalla Regione Liguria e dalla CCIAA di Savona Giovanni Minuto direttore CeRSAA

2 Presentazione di alcuni dei recenti risultati delle attività in corso FLORENER Cofinanziamento MiPAAF FOTOVOLTAICO PER LE SERRE Cofinanziamento MiPAAF e Regione Liguria PROGETTI INDUSTRIALI PRECOMPETITIVI Cofinanziamenti industriali

3 Tra le variabili progettuali da tenere in conto una è assolutamente vincolante: la luce Realizzare una serra fotovoltaica è semplice Realizzare una serra fotovoltaica a duplice attitudine è difficile: - esigenze della coltura, o delle colture che verranno prodotte - sostenibilità di un investimento almeno ventennale - scelta del tipo di struttura - serra - ombraio

4 La realizzazione di serre a duplice attitudine, ovvero in grado allo stesso tempo di ospitare produzioni orticole, floricole, o comunque agricole (funghaie, ) impongono un approccio multifattoriale: - individuazione del core business (elettrico, o agricolo) - scelta della struttura - scelta del tipo di impiantistica accessoria alla struttura - individuazione del tipo di coltura, o di colture - scelta del materiale FV da impiegare - scelta della densità di celle da distribuire

5 Tipi di strutture Serre ferro-vetro Venlo Multitunnel a copertura rigida Serre ferro-vetro Large wide portavetro 600 mm Tunnel a copertura rigida Serre ferro-vetro Large wide portavetro 800 mm Multitunnel a copertura flessibile Serre ferro-vetro Large wide portavetro 1200 mm Tunnel a copertura flessibile Serre Venus Tunnel ombrari Serre a scopertura totale Mini-tunnel Vetrine Riviera Ombrari

6 Tipi di strutture

7 Tipi di impianti - Aperture di ventilazione a compasso - Aperture di ventilazione a ghigliottina - Bancali sopraelevati in CLS fissi - Bancali sopraelevati in alluminio fissi - Bancali sopraelevati in alluminio mobili - Fuori suolo a terra - Idroponica/aeroponica - Ombreggi esterni - Reti antigrandine - Ombreggi interni

8 La grande diversità di strutture, impianti accessori e possibili specie coltivabili in ambiente protetto rende necessaria, per il fotovoltaico, la standardizzazione - dei prodotti (pannelli) - dell impiantistica accessoria e pertanto rende necessaria: - una progettazione integrata delle strutture realizzate ex-novo - una valutazione attenta delle strategie di adattamento dei prodotti esistenti su strutture già realizzate e non standard

9 Colture Le specie coltivabili in ambiente protetto sono numerose e la loro protezione dipende dagli obiettivi produttivi (esempi) Specie arboree e arbustive Specie orticole Specie floricole Palma da dattero Lattughe Stella di Natale Banano Rucola Geranio Agrumi Rapanello Ortensia Melo Basilico Gardenia Pero Carciofo Primula Vite Fagiolino Rosa Fragola Pomodoro Gerbera Piccoli frutti Zucchino Ranuncolo

10 LE ATTIVITA DI SPERIMENTAZIONE E DI COLLAUDO DEL CeRSAA

11 SVILUPPO DI PANNELLI SEMITRASPARENTI PER AGRICOLTURA

12 Diseleniuro di rame e indio Principali caratteristiche di alcuni materiali fotovoltaici (dal 2009 >18%) (dal 2009 >16%) (Wuerth, 2006 = 12,5%) Smaltimento a fine carriera (dal 2009 < 4.0) (dal 2009 < 2.5) - 3,5 (dal 2009 < 4.5)

13 I pannelli fotovoltaici a base di diseliniuro di rame ed indio (CIS) sono stati scelti in base ad alcune caratteristiche ritenute potenzialmente interessanti e applicabili anche in campo agricolo, oltre che nel settore dell edilizia, per il quale sono stati specificamente sviluppati. Si tratta di un modulo solare a film sottile avente potenza di 75 Wp preconfezionato e pronto all allacciamento realizzato con due lastre di vetro accoppiate spesse rispettivamente 4 mm (trasparente nella porzione non occupata dal film metallico) e 3 mm (trasparente), di dimensione 605 x 1205 mm. Caratteristiche standard pannello CIS 75 Wp mod. Wuerth solergy WS31100 Tensione a potenza massima 35,5 V Tensione a vuoto 44,5 V Corrente a potenza massima 2,1 A Corrente di cortocircuito 2,4 V Garanzia sulla potenza 20 anni / 80% Temperatura ammessa per il modulo C Coefficiente di temperatura del rendimento (% / C) -0,36 Peso 12,8 Kg (superficie: 0,73 m2)

14 7 mm Pannelli CIS

15 Dati di progetto: - I pannelli hanno sostituito il 40% circa dei vetri - I pannelli sono stati prodotti su richiesta con film fotoattivo presente soltanto sul 50% della superficie del pannello - L intercettazione teorica della radiazione luminosa attraverso il tetto è pari al 20% Disposizione della serra e dati di costruzione Serra fotovoltaica Serra di controllo Impianto integrato su serra: - Wuerth Solar - larghezza campata m 9,20 - lunghezza serra m 24,00 - altezza alla gronda m 3,50 - inclinazione falde 30 - n. pannelli FV superficie FV m2 48,6 - KWp 4,1 - Connessione a rete 29/05/ n.2 inverter Solar Star A2000 (IT) Impianto di confronto non integrato: - Shell solar - Silicio monocristallino - Superficie FV 83 m2 - Connessione a rete giugno 2006

16 Attività di progetto: - misura dell effettivo ombreggiamento causato dalla copertura fotovoltaica - monitoraggio e calcolo della produttività dell impianto - confronto con un impianto convenzionale a silicio monocristallino - calcolo della resa produttiva (quantità e qualità) di alcune colture orticole e floricole Specie orticole Specie ornamentali Ocimum basilicum Epipremnum pinnatum sin Scindapsus aureus Lycopersicum esculentum Ficus benjamina Cucurbita pepo subsp. pepo Fatsia japonica Eruca sativa Chamadorea elegans Borago officinalis Cyclamen persicum Rosa sp. Argiranthemum frutescens (margherita) Alcune specie annuali Dati luminosità interna delle serre: Fotoradiometro mod. HD (Delta Hom) Sonde fotometriche e radiometriche con modulo SICRAM per la misura di: illuminamento (lux), luminanza (cd/m2), PAR (μmol/m2s), irradiamento (RAD, UVA, UVB, UVC; W/m2). La gestione climatica delle due serre è stata identicamente impostata e gestita dal sistema computerizzato MCX (Agricontrol snc Albenga)

17 Alcune fasi dell installazione

18 Alcune fasi dell installazione

19 Alcune fasi dell installazione

20 Misura della luce nella serra fotovoltaica (FV) ed in quella di controllo (C) Valori medi mensili di Illuminamento (lux) rilevati nella serra fotovoltaica, in quella di controllo e in pieno campo. Riduzione (%) dell ill uminamento nella serra FV rispe tto alla serra C: -6,5 %

21 Misura della luce nella serra fotovoltaica (FV) ed in quella di controllo (C) Valori medi mensili di PAR(*) rilevati nella serra fotovoltaica, in quella di controllo e in pieno campo Riduzione (%) della PAR nella serra FV rispe tto alla serra C: -3% giu-08 lug-08 ago-08 Es terno s et-08 ott-08 nov-08 Serra FV Serra Contr. dic-08 gen-09 Serra Contr. feb-09 Serra FV m ar-09 apr-09 Esterno (*) Durante la fotosintesi le piante utilizzano l'energia nella regione di spettro elettromagnetico compreso tra 400 e 700 nm. La radiazione compresa in questo campo, indicata come Radiazione Fotosinteticamente Attiva (PAR), è stata misurata in unità d'energia (micromoli di Quanti per secondo per metro quadro [μmol/m2s]). I dati rilevati si riferiscono alla stazione di Albenga e sono stati raccolti registrando anche le condizioni meteo giornaliere.

22 Primi risultati Produzione e consumi di energia (KWh) nella serra fotovoltaica ago-08 s e t-08 ott-08 nov-08 dic-08 ge n-09 fe b-09 m ar-09 apr-09 m ag09 KWh consumati KWh prodotti giu-09 lug-09 ago-09

23 Confronto tra le temperature nei diversi ambienti

24 Confronto tra le produzioni (n. fiori prodotti/pianta) nei diversi ambienti Ciclamino 60,0 55,0 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10, /200 /200 /200 /200 /200 /200 /200 /200 /200 /200 /200 /200 /200 /200 /200 2 / /10 0/10 6/11 3/11 0/11 7/11 4/12 1/12 8/12 5/12 1/01 8/01 5/01 2/01 9/01 5/ FV bianco FV rosa FV rosso T. bianco T. rosa T. rosso

25 Confronto tra le produzioni nei diversi ambienti Pothos, Chamadorea, Ficus Altezza piante Chamadorea - Altezza (cm) Ficus - Altezza (cm) 70,0 60,0 60,0 50,0 50,0 40,0 40,0 30,0 30,0 Aralia - Altezza (cm) 20,0 20,0 10,0 0,0 10,0 0,0 60,0 nov-08 dic-08 gen-09 feb-09 C nov-08 C gen-09 feb-09 FV 50,0 mar-09 40,0 FV 30,0 FV dic-08 FV 20,0 10,0 0,0 nov-08 dic-08 C FV gen-09 feb-09 FV C mar-09 C mar-09

26 Confronto tra le produzioni nei diversi ambienti Pothos Lunghezza branche Potos - Lunghezza branche (cm) mar-09 feb-09 gen-09 dic-08 nov-08 0,0 20,0 40,0 serra 3 60,0 serra 4 80,0 100,0

27 Confronto tra le produzioni nei diversi ambienti Pothos Biomassa prodotta (g) 2500,0 2000,0 1500,0 FV 1000,0 C 500,0 0,0 feb-09 mar-09 apr-09 mag-09 giu-09 C FV

28 Confronto tra le produzioni nei diversi ambienti Ficus Biomassa prodotta (g) 2000,0 1500,0 1000,0 FV 500,0 C 0,0 feb09 mar09 apr09 FV mag09 giu-09

29 Confronto tra le produzioni nei diversi ambienti Aralia Biomassa prodotta (g) 1800,0 1600,0 1400,0 1200,0 1000,0 800,0 600,0 400,0 200,0 0,0 FV C feb-09 mar-09 apr-09 C FV mag-09 giu-09

30 Confronto tra le produzioni nei diversi ambienti Basilico biomassa (g/m2) 9000,0 8000,0 7000,0 6000,0 5000,0 4000,0 3000,0 2000,0 1000,0 0, / / / / / / Serra 3 FV / / Serra 4 C / /10 0 2

31 Confronto tra le produzioni nei diversi ambienti Pomodoro Produzione bacche (Kg/pianta) prova 1 e 2, ,0 600,0 500,0 400,0 FV 300,0 C 200,0 100,0 C 0,0 FV Prova 1 Prova 2

32 Confronto tra le produzioni nei diversi ambienti Pomodoro Numero bacche (n./pianta) prova 1 e 2, ,0 6,0 5,0 4,0 FV 3,0 C 2,0 1,0 C 0,0 FV Prova 1 Prova 2

33 Confronto tra le produzioni nei diversi ambienti Pomodoro Peso per bacca (g/bacca) prova 1 e 2, ,0 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 FV C C FV Prova 1 Prova 2

34 Aspetti economici impianto CIS / 1 Flussi di cassa cumulati costo di investimento /kwp (a prezzi 2007) Anno Flussi di cassa cumulati

35 Aspetti economici impianto CIS / 2 Flussi di cassa cumulati costo di investimento /kwp (a prezzi inizio 2009) Anno Flussi di cassa cumulati

36 Prospettive 1. Introduzione sul mercato di prodotti a prezzi maggiormente competitivi 2. Diffusione di moduli semitrasparenti 3. Diffusione di innovative interpretazioni del pannello fotovoltaico Il CeRSAA è impegnato a collaudare e promuovere questo tipo di innovazioni a favore delle imprese agricole e non solo

37 Prossime novità al CeRSAA Collaudo di un nuovo materiale FV amorfo - installazione FV su serra e su ombraio - valutazioni agronomiche e tecniche sul rendimento dell impianto

38 Prossime novità al CeRSAA - Collaborazione con primarie industrie produttrici di materiali FV, anche made in Italy - Collaborazione con alcune banche per i controlli di Due diligence

39 Prossime novità al CeRSAA - Diffusione e comunicazione delle innovazioni Progetti del CeRSAA Florener Fotovoltaico Energie Rinnovabili Presenzazioni e documenti Speciale TV Energie Rinnovabili Puntate 17, 18, 19 e 20

40 Conclusioni / 1 Inserimento dei pannelli FV CIS all interno di una Azienda Agricola media La continua evoluzione dei materiali FV conduce verso: Opportunità - una diminuzione del costo del pannello FV - una valutazione del costo a progetto - una maggiore libertà di scelta in relazione alle necessità dell impresa - la possibilità di ottenere produzioni agricole sotto gli impianti FV - la possibilità di integrare l impianto FV con le strutture delle serre - la possibilità di contribuire al reddito aziendale Rischi - attenta progettazione del piano di fattibilità aziendale - attenta valutazione di impianti e costi dei materiali - costi bancari ed assicurativi - effettiva vita utile dell impianto

41 Conclusioni / 2 Allo stato attuale l installazione di un impianto fotovoltaico integrato alla serra costituisce un integrazione al reddito interessante in quanto: - rappresenta un investimento di medio/lungo periodo dai rischi contenuti grazie alla tariffa agevolata in conto energia per un periodo di 20 anni, ed alle ridotte esigenze di manutenzione e gestione - presenta un ritorno dell investimento interessante - consente di raggiungere l indipendenza contribuendo alla riduzione delle emissioni inquinanti. energetica

42 GRAZIE PER L ATTENZIONE