Un modello di calcolo della radiazione solare in serre fotovoltaiche

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Valentina Corti
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1 Un modello di calcolo della radiazione solare in serre fotovoltaiche Marco Cossu, PhD Dipartimento di Agraria Università di Sassari

2 Problematiche attuali e future Le SF sono una realtà ormai consolidata nel Sud Europa Molte SF hanno un livello di copertura eccessivo, che causa ombreggiamento persistente ed elevato sulle colture sottostanti Bassa sostenibilità agronomica delle strutture esistenti e difficoltà nel modificarle Soluzioni per rendere sostenibili le strutture esistenti: Caratterizzazione del microclima in serre FV Ricerca di specie coltivabili Identificazione di tecniche colturali idonee Prospettive per aumentare l'efficienza dell'utilizzo produttivo delle serre. Sestu, 24 Ottobre 2017

3 Algoritmo per il calcolo della radiazione solare in serre FV Sviluppato presso la Shimane University (Giappone) Permette di calcolare la radiazione solare cumulata nell arco del ciclo colturale

4 Fasi di calcolo dell algoritmo 1. Calcolo percorso solare Angoli di elevazione solare e azimutali 2. Calcolo radiazione solare esterna Radiazione diretta e diffusa nella località desiderata 3. Posizione pannelli fotovoltaici Coordinate cartesiane e solari 4. Condizioni di ombreggiamento Verifica intercettazione raggi solari da parte del pannello fotovoltaico rispetto ad un punto di osservazione (OP) 5. Calcolo radiazione solare nella SF Calcolo su numerosi OP Mappe di distribuzione della radiazione solare in serra

5 4. Condizioni per l ombreggiamento Calcolo della direzione di provenienza dei raggi solari rispetto ai pannelli fotovoltaici e al punto di osservazione OP. OP sotto la luce diretta Radiazione diretta e diffusa Cossu et al., 2017 Il pannello FV è assimilato ad un poligono e il software verifica se i raggi solari incidono sul pannello o arrivano al OP OP sotto l ombra Solo radiazione diffusa

6 Applicazione dell algoritmo SF a Decimomannu (CA) Livello di copertura fotovoltaica: 50%; Potenza modulo: 69 kwp Potenza totale: 1 MWp SF a Florinas (SS) Livello di copertura fotovoltaica: 100%; Potenza modulo: 190 kwp Potenza totale: 3 MWp

7 Frazione radiazione cumulata (%) * 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% Radiazione globale cumulata mensile (serra FV 50%) 0.5m 1.5m 20% Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Radiazione globale media annua = 56% (0.5m) 55% (1.5m) *Rapporto percentuale della radiazione globale cumulata in serra FV e radiazione globale cumulata in serra convenzionale Prospettive per aumentare l'efficienza dell'utilizzo produttivo delle serre. Sestu, 24 Ottobre 2017

8 Frazione radiazione cumulata (%) Radiazione globale cumulata mensile (serra FV 50%) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% Falda scoperta (plastica) 0.5m 1.5m Falda coperta (fotovoltaica) 0.5m 1.5m Radiazione globale cumulata annua 61% (0.5m) 68% (1.5m) 53% (0.5m) 42% (1.5m) Prospettive per aumentare l'efficienza dell'utilizzo produttivo delle serre. Sestu, 24 Ottobre 2017

9 Observation Points Observation Points Mappa distribuzione radiazione solare (Serra FV 50%) Height: 0.5 m < 30 % % % % G1 S1 S2 S3 G2 Height: 1.5 m G1 S1 S2 S3 G2 Set of Points Cossu et al., 2017) Prospettive per aumentare l'efficienza dell'utilizzo produttivo delle serre. Sestu, 24 Ottobre % % % > 91 %

10 Frazione radiazione cumulata (%) Prospettive per aumentare l'efficienza dell'utilizzo produttivo delle serre. Sestu, 24 Ottobre % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% Radiazione globale cumulata mensile (Serra FV 100%) 0.5m 1.5m Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Radiazione globale media annua = 39% (0.5m) 33% (1.5m)

11 Mappa distribuzione radiazione solare (Serra FV 100%) Piano di osservazione: 0.5 m <20% 21-30% 31-40% 41-50% 51-60% 61-70% >71% N 9.00m Piano di osservazione: 1.5 m 93.00m 9.00m 93.00m Radiazione globale cumulata annua = 39% (0.5m) 33% (1.5m)

12 Vantaggi dell algoritmo Applicazione su diverse tipologie di SF Variabili modificabili Località Percentuale di copertura sul tetto con i pannelli Altezza e orientamento della serra Altezza del piano di osservazione Calcolo della distribuzione della radiazione solare cumulata nell intervallo di tempo desiderato

13 Implicazioni e applicazioni L algoritmo getta le basi per la modellizzazione della crescita, sviluppo e resa delle colture protette dentro serre FV Individuazione specie coltivabili (convenzionali e non) Individuazione migliori tecniche e pratiche colturali in serra FV In prospettiva queste attività di ricerca forniranno gli strumenti e le informazioni per mettere le serre FV della Sardegna in condizioni di produrre e generare reddito agricolo

14 Grazie per l attenzione! Prospettive per aumentare l'efficienza dell'utilizzo produttivo delle serre. Sestu, 24 Ottobre 2017

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