Ricerca israeliana sull’impiego di impianti agrivoltaici su serre per cetrioli

Un gruppo di ricercatori guidati dal Triangle Research and Development Center (TRDC) in Israele ha analizzato l’impatto dell’impiego di pannelli fotovoltaici in una serra che ospita colture di cetrioli scoprendo che l’impatto sulla resa delle colture è trascurabile.

“Il nostro studio confronta l’impatto delle tecnologie fotovoltaiche opache al silicio rispetto a quelle organiche semitrasparenti, installate all’altezza della chioma in una serra mediterranea a poligono, sulla crescita delle piante di cetriolo”, ha dichiarato a pv magazine l’autrice corrispondente della ricerca, Esther Magadley. “Il caso di studio proposto mostra il potenziale dell’integrazione del fotovoltaico all’interno delle serre. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi che analizzino l’effetto dell’alterazione della posizione dell’installazione sulla durata di vita del fotovoltaico e l’effetto dell’alterazione dello spettro luminoso all’interno della serra per diversi tipi di serre e luoghi”.

Nell’articolo “Examining the effect of different photovoltaic modules on cucumber crops in a greenhouse agrivoltaic system: A case study“, pubblicato su Biosystems Engineering, Magadeley e i suoi colleghi spiegano di aver utilizzato tre diverse tecnologie fotovoltaiche semitrasparenti: pannelli PERC bifacciali incapsulati in vetro, moduli PERC bifacciali incapsulati in plastica e moduli fotovoltaici organici (OPV) semitrasparenti.

I ricercatori hanno confrontato le prestazioni della serra in polietilene alimentata con il fotovoltaico con quelle di una serra di riferimento senza generazione di energia solare. Hanno inoltre confrontato le prestazioni delle tre tecnologie fotovoltaiche impiegate sulla serra con quelle dei pannelli solari di riferimento installati all’esterno della serra.

Ciascuna serra ha ospitato 400 piantine di cetriolo, disposte in quattro coppie di file con una distanza di 40 cm tra le file. L’irrigazione è stata effettuata per 30 minuti al giorno per ottenere circa 30 m3 di acqua per ettaro. Il sistema fotovoltaico ha utilizzato pannelli incapsulati in vetro e plastica, ciascuno con un’efficienza del 22,5%, e pannelli OPV con un’efficienza del 4%.

Per la loro analisi gli studiosi hanno preso in considerazione parametri quali la trasmissione della luce, la crescita delle piante e le prestazioni dei moduli fotovoltaici. Stando alle conclusioni dei ricercatori la natura diffusiva della copertura in polietilene potrebbe migliorare le prestazioni dei moduli fotovoltaici bifacciali e per aumentare questo effetto si dovrebbe garantire una pulizia regolare.

Il team ha analizzato l’impatto dei pannelli solari sulla crescita delle colture prendendo in considerazione l’altezza delle piante, la lunghezza degli internodi e il diametro del fusto. Ha notato variazioni “significative” nell’altezza delle piante a seconda della tecnologia fotovoltaica e delle condizioni del tetto in plastica.

I test hanno mostrato che le piante sotto i moduli OPV e in plastica sono cresciute di più, il che potrebbe dipendere da un migliore adattamento a catturare più luce in condizioni di ombra. “Sebbene sia i moduli in plastica che quelli in vetro-silicio avessero spazi tra le celle per fornire una certa trasparenza e i moduli OPV avessero un materiale attivo semitrasparente, il livello di trasparenza dei moduli è un aspetto che richiede un’ulteriore ottimizzazione per adattarsi alle esigenze delle serre e delle colture” hanno spiegato gli scienziati.

Hanno inoltre scoperto che le tecnologie OPV, plastica e vetro hanno raggiunto un’efficienza effettiva del 2,8%, 11,6% e 16,7%, rispettivamente. “I moduli Si-PV incapsulati in vetro hanno superato gli altri per quanto riguarda la produzione elettrica, ma ciò è avvenuto al costo di uno spettro luminoso meno favorevole alla crescita delle piante”, hanno specificato.

“I moduli fotovoltaici in silicio incapsulato in vetro hanno fornito una maggiore resa delle colture e la più alta efficienza”, ha spiegato Magadley. Tuttavia, i moduli OPV, con un’efficienza inferiore, hanno prodotto frutti con un peso medio più elevato, suggerendo che la loro trasmittanza luminosa potrebbe essere più adatta alla crescita efficiente delle piante”. Sebbene i risultati attuali propendano per i moduli incapsulati in vetro, il potenziale delle tecnologie OPV avanzate, in particolare quelle con una trasmittanza spettrale ottimizzata per la crescita delle piante, rimane una prospettiva entusiasmante per l’integrazione nelle serre, soprattutto con l’aumento dell’efficienza degli OPV”.

In prospettiva, gli scienziati prevedono di applicare moduli fotovoltaici personalizzati, materiali più efficienti per le serre e progetti “innovativi” per ottimizzare la distribuzione della luce all’interno della serra.