I PANNELLI FOTOVOLTAICI E LE PIANTE ENTRANO IN COMPETIZIONE PER LA MEDESIMA FONTE DI ENERGIA LA LUCE E IL FATTORE FONDAMENTALE PER IL SUCCESSO DELLA COLTURA
La normativa in vigore (IV Conto Energia) impone che la proiezione a terra della copertura fotovoltaica del tetto sia al massimo pari al 50% dell intera proiezione a terra del tetto. Scompaiono le installazioni fortemente coprenti:
Serre monofalda La quantità di luce presente all interno degli apprestamenti protetti è molto bassa ed insufficiente per la maggior parte delle coltivazioni mol x s-1 x m-2 70 ore 15.00 60 PAR misurata alle ore 12.00 e alle ore 15.00 Giugno, 2011 50 40 30 La quantità ore 12.00 20 10 0 LATO BASSO 2 m centro 6 m lato alto Radiazione totale PAR
Serre a capanna La quantità di luce presente all interno degli apprestamenti protetti è molto bassa ed insufficiente per la maggior parte delle coltivazioni 70 60 PAR misurata alle ore 12.00 e alle ore 15.00 Giugno, 2011 50 40 30 ore 15.00 20 10 ore 12.00 0 LATO BASSO 2 m centro 6 m lato alto Radiazione totale PAR
Proiezione a terra della copertura fotovoltaica del tetto (50% dell intera proiezione a terra dell impianto FV). Come interpretare, dal punto di vista costruttivo, la normativa: Pannello PV vetro Pannello PV vetro 50% della superficie in ombra 50% della superficie alla luce 50% della superficie in ombra 50% della superficie alla luce
Ecco cosa avviene nella realtà Radiazione solare diretta durante il solstizio estivo a latitudini mediterranee
Radiazione solare diretta durante il solstizio estivo a latitudini mediterranee
Radiazione solare diretta durante il solstizio estivo a latitudini mediterranee
SOLUZIONI PRESENTI SUL MERCATO - esigenze delle colture - vincoli impiantistici - caratteristiche costruttive delle serre Le vie seguite da produttori di pannelli fotovoltaici, da un lato, e dai costruttori di serre, dall altro sono diverse e in qualche caso hanno raggiunto risultati convergenti: Moduli di dimensioni standard Progettazione estemporanea Forma della serra e struttura del tetto standard Produttore di pannelli FV Produttore di serre Dimensioni moduli modificate per le serre Progettazione integrata Forma della serra e struttura del tetto modificate Per inserire il FV Strutture luminose Pannelli modulari con le serre Sistemi per il montaggio rapido dei pannelli Soluzioni per i ricambi d aria
L OBIETTIVO DI UNA PROGETTAZIONE INTEGRATA E LA RIDUZIONE DELLE AREE IN OMBRA Più sono piccoli i coni d ombra, più rapido è il loro movimento relativo a terra e minore è l influenza della prolungata mancanza di luce sulle colture che causa: - filatura degli internodi - ingiallimento del fogliame - scarsa qualità della fruttificazione - problemi in fioritura
CASI STUDIO E E RISULTATI SPERIMENTALI Serra Manichino Impianto a terra Serra fotovoltaica 6 In progettazione Ombraio convenzionale Serra Fotovoltaica 2 Ombraio fotovoltaico Serra Fotovoltaica 1 Serra Fotovoltaica 3 Pieno campo Serra di controllo Serra Fotovoltaica 4 (in progettazione)
IMPIANTI IN FASE DI SPERIMENTAZIONE E COLLAUDO Pannelli SILICIO
Pannelli SILICIO Materiali FV Silicio Prodotti Pannelli FV 60% opachi Progettazione Integrata Proiezione ombra 30%
Pannelli SILICIO Materiali FV Silicio Prodotti Pannelli FV 30% opachi Progettazione Integrata Proiezione ombra 15%
Lunghezza internodi su piante di garofano (Albenga, Luglio 2011) Ambiente di coltivazione %FV per lastra %media proiezione a terra Lunghezza media internodi (cm) Inseguimento luce solare Serra 2 30 15 3,8 a No Serra 2 60 30 5,4 b Si Serra 3 50 25 4,1 a No Serra 4 - - 3.8 a No
Biomassa (g/m2) prodotta da basilico (Albenga, aprile 2011) Ambiente di coltivazione %FV per lastra %media proiezione a terra Biomassa (g/m2) prodotta Inseguimento luce solare Serra 2 30 15 1475 a No Serra 2 60 30 1490 a No Serra 3 50 25 1515 a No Serra 4 - - 1495 a No
Valori di PAR misurati (umol/m2s; media dei giorni soleggiati del mese di luglio, 2011) 2000,00 1500,00 1000,00 500,00 0,00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 14.00 15.00 16.00 Serra 2 - silicio 60 Serra 2 - silicio 30 Serra Controllo Pieno campo
IMPIANTI IN FASE DI SPERIMENTAZIONE E COLLAUDO 7 mm Pannelli CIS Materiali FV CIS Prodotti Pannelli FV 50% opachi Progettazione Estemporanea Proiezione ombra 20%
Alcune fasi dell installazione
Valori di PAR misurati (umol/m2s; media dei giorni soleggiati del mese di luglio, 2011) Riduzione (%) della PAR nella serra FV rispetto alla serra C: -3% 2000,00 1500,00 1000,00 500,00 0,00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 14.00 15.00 16.00 Serra 3 CIS 50 Serra controllo Pieno campo
POINSETTIA ALTEZZA E LARGHEZZA CHIOMA DELLE PIANTE 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 * ** Larghezza chioma Serra FV Serra C 30,00 02/11/2010 03/11/2010 04/11/2010 05/11/2010 06/11/2010 07/11/2010 08/11/2010 09/11/2010 10/11/2010 Serra C Serra FV ** * 25,00 20,00 15,00 10,00 18/10/2010 20/10/2010 22/10/2010 24/10/2010 Serra C Serra FV 5,00 0,00 26/10/2010 28/10/2010 30/10/2010 01/11/2010 03/11/2010 05/11/2010 07/11/2010 09/11/2010 Altezza chioma Serra C Serra FV
14/12/2010 16/12/2010 POINSETTIA Percentuale di piante mostranti i ciazi in via di apertura 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 12/12/2010 02/11/2010 04/11/2010 06/11/2010 08/11/2010 10/11/2010 12/11/2010 14/11/2010 16/11/2010 18/11/2010 20/11/2010 22/11/2010 24/11/2010 26/11/2010 28/11/2010 30/11/2010 02/12/2010 04/12/2010 06/12/2010 08/12/2010 10/12/2010 Serra FV Serra C
CRISANTEMO Crisantem o - Lunghezza internodi (m m) 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 * * * * 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Serra C Serra FV 26/10/2010 04/10/2010
CRISANTEMO Crisantemo - Lunghezza peduncoli fiorali (cm) 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 * ** Serra C Serra FV S1
CRISANTEMO Percentuale piante confiori in antesi al 01/11/2010 10,00 9,50 * 9,00 8,50 ** 8,00 7,50 Serra FV Serra C
Pannelli CIGS
Pannelli CIGS
Valori di PAR misurati (umol/m2s; media dei giorni soleggiati del mese di luglio, 2011) Riduzione (%) della PAR negli ambienti FV rispetto a quelli di controllo: -3% 2000,00 1500,00 1000,00 500,00 0,00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 14.00 15.00 16.00 Ombraio CIGS 50 Ombraio di controllo Serra CIGS 50, Serra controllo Pieno campo
Lattuga (Lactuca sativa) cv Iceberg Inizio della coltivazione: 28 Aprile, 2011 Trapianto: piante germinate in cubetto di torba allo stadio di 6 foglie Metodo di coltivazione: fuori suolo, su due livelli Durata del ciclo colturale. Il controllo è stato effettuato sulla coltura ogni 5 giorni (Albenga, seconda prova). Giorni di ciclo colturale Primo piano Giorni di ciclo colturale Secondo piano Ombrario convenzionale 50 45 Ombraio CIGS 50 50 45 Serra a campata larga convenzionale 45 50 Serra CIGS 50 30 35 Pieno campo 60 55 Peso (g)/pianta (Albenga, seconda prova). Peso dopo giorni dal trapianto indicato in tabella precedente Ombrario convenzionale 112,5 b Ombraio CIGS 50 115,9 b Serra a campata larga convenzionale 150,5 ab Serra CIGS 50 128,8 b Pieno campo 162,1 a La durata del ciclo colturale sotto la serra CIGS 50 è risultato più breve rispetto alla durata dello stesso sotto la serra convenzionale a campata larga. Al contrario, il peso delle piante è risultato inferiore per quelle allevate sotto l impianto fotovoltaico. Probabilmente, la piccola riduzione della PAR sotto gli impianti FV ha stimolato la distensione della lamina fogliare più rapidamente che non sotto serra convenzionale.
SINTESI DEI RISULTATI SPERIMENTALI ANNI 2007 2011 (cicli 2-4 mesi da marzo a ottobre) Colture Copertura 50% In corpo unico Copertura 20-30% In corpi separati (Si, CIS) Colture orticole Copertura 50% In corpi separati (CIGS) Zucchino No Si Si Lattuga Si (difformità prod.) Si (accorciamento ciclo) Si (accorciamento ciclo) Lattughe da taglio Si (difformità prod.) Si (accorciamento ciclo) Si (accorciamento ciclo) Fragola No (eccessiva diff.) Si Si Pomodoro No (eccessiva diff.) Si Si Colture floricole Ciclamino No Si Si Crisantemo No Si (lieve allungam. Internodi e anticipo fioritura) Si (lieve allungam. Internodi e anticipo fioritura) Poinsettia No Si (lieve ritardo fioritura ciazi) - Margherita No Si Si Rosmarino No Si Si Salvia No Si Si Piante verdi Si (parziale ombreggio) Si (necessario ombreggio) Si (necessario ombreggio)
DOMANDE 1. Quali scenari economici si aprono per il prossimi 2-3 anni? 2. Il silicio, materiale fv del presente, sara anche quello del futuro? 3. Quali possibilita per i materiali amorfi, piu flessibili per innovative soluzioni ingegneristiche, ma per il momento piu costosi e in molti casi meno efficienti? 4. Quali soluzioni innovative possono essere sviluppate per serre e ombrari?
INTEGRAZIONE AL REDDITO Stima del risultato produttivo agricolo (PLV, Produzione Lorda Vendibile) per produzioni in serre fotovoltaiche Ambiente di coltivazione Coltura Produttività ( /m2) * KWh/anno KWh/anno/m2 produttività totale ( /m2) ** incremento (%) produttività agricola Serra FV ciclamino 18,0 3.456,5 15,71 25,09 39,4 Serra FV pomodoro 20,0 3.456,5 15,71 27,09 35,4 Serra FV basilico 48,0 3.456,5 15,71 55,09 14,8 * Produttività ( /m2) Coltura KWh/anno KWh/anno/m2 produttività totale ( /m2) incremento (%) produttività agricola Serra C ciclamino 18,0 - - 18,00 0,0 Serra C pomodoro 20,0 - - 20,00 0,0 Serra C basilico 48,0 - - 48,00 0,0 * Colla, 1995** Superficie della serra: 220 m2; tariffa incentivante: 0,451 /KWh Materiali FV: CIS Prodotti: Pannelli FV - 50% opachi Progettazione: Estemporanea Proiezione ombra: 12,5%
CONCLUSIONI OPPORTUNITA DEL FV SU SERRA - Il taglio della radiazione totale del 20-30% non provoca cambiamenti significativi sulle caratteristiche qualitative e quantitative della produzione di molte specie da orto e da fiore - Le variazioni di temperatura e umidità sono contenute all interno delle strutture RISCHI DEL FV SU SERRA - I parassiti vegetali ectofiti (es. Mal bianchi) attaccano in anticipo negli ambienti anche lievemente ombreggiati - Per ombreggiamenti superiori (>50%) e ombre di grandi dimensioni si osserva un forte calo della qualità e della quantità della produzione, oltre alla diminuzione delle temperature e all aumento dell UR, con maggiori rischi di attacchi di patogeni.
CONCLUSIONI E importante ridurre il più possibile la dimensione dei coni d ombra proiettati a terra E necessario procedere ad una progettazione integrata che porti allo sviluppo di un modello sostenibile di serra fotovoltaica che tenga conto di: - materiale fotoattivo - pannello fotovoltaico (design, disposizione, componentistica accessoria) - struttura dell apprestamento protetto (serra, tunnel, ombraio) - scelta, gestione colturale, difesa fitosanitaria e programmazione delle colture E necessario procedere ad una seria sperimentazione agronomica per valutare progetti fotovoltaici applicabili in relazione al tipo di colture prodotte E necessario assicurare la massima flessibilità produttiva delle serre fotovoltaiche, al fine di porre al riparo le imprese da possibili effetti negativi dei cambiamenti del mercato, capaci di mettere in difficoltà imprese vincolate a determinati ambiti produttivi
Sperimentazione su prodotti commerciali Fare chiarezza sulla qualità e le prestazioni dei materiali attualmente in commercio ATTIVITA DEL CeRSAA Collaudo di materiali innovativi Supportare lo sviluppo di prodotti e materiali industriali Supporto alla due diligence dare risposte concrete alla richiesta di chiarimenti sulle soluzioni impiantistiche proposte in agricoltura
GRAZIE PER L ATTENZIONEL