Un gruppo di ricerca guidato da scienziati della Purdue University ha creato un nuovo modello per valutare la crescita del mais negli impianti agrivoltaici e ha proposto di utilizzare un modello di distribuzione delle ombre spaziotemporale (SSD) per ottimizzare la resa delle colture e la produzione di energia.
Il nuovo metodo si basa sul modello di impianto APSIM (Agricultural Production Systems Simulator), che si basa su una risoluzione temporale più dettagliata e la cui validità è stata confermata dalla letteratura. Il modello SSD, che tiene conto dell’ombra proiettata dai pannelli fotovoltaici, è stato utilizzato insieme ai dati sulla radiazione del National Renewable Energy Laboratory (NREL). Questi dati combinati sono stati poi calibrati e convalidati con i risultati delle misurazioni sul campo.
L’esperimento sul campo è stato condotto in un’azienda agricola fotovoltaica della Purdue University a West Lafayette, Indiana, USA. I pannelli fotovoltaici sono stati distribuiti in due disposizioni: moduli da 300 W posizionati uno accanto all’altro o moduli da 100 W disposti a scacchiera. Tutti hanno utilizzato inseguitori monoassiali e sono alti 6,1 metri. Il set-up è stato testato tra aprile e ottobre del 2020.
“Per la convalida, sono state prese in considerazione 12 parcelle”, hanno detto gli accademici. “Le spighe di mais di tre piante rappresentative di ciascuno di questi appezzamenti sono state raccolte a mano. Complessivamente, sono state utilizzate per l’analisi 570 piante di mais della regione senza solare e 36 piante di mais della regione con fotovoltaico. Le spighe sono state pulite, fotografate ed elaborate con un fotometro per spighe di DuPont”.
La misurazione sul campo ha mostrato che la resa di mais dell’area senza FV è stata misurata in 10.955 kg/ha, rispetto alla resa di 10.182 kg/ha dell’area FV. Questo dato era in accordo con il nuovo modello, che prevedeva 10.856 kg/ha per l’area senza FV e 10.102 kg/ha per il campo agri-PV.
I ricercatori hanno poi utilizzato il modello per verificare l’impatto dell’altezza del tracker, della distanza tra gli array, dell’angolo dei pannelli e dell’attivazione del sistema di tracciamento sulla resa. In primo luogo hanno scoperto che è opportuno prevedere progetti che riducano l’altezza dell’inseguitore senza ostacolare il movimento dei macchinari della pianta, poiché la resa media complessiva del mais è funzione dell’altezza dell’inseguitore fino a 2,44 metri.
“Tuttavia, la variabilità da una fila di mais all’altra aumenta con la riduzione dell’altezza del tracker”, hanno spiegato. “Un’altra scoperta interessante è che per le dimensioni dei nostri moduli fotovoltaici, l’aumento della distanza tra le file fotovoltaiche adiacenti oltre i 9,1 m, mantenendo costante la potenza totale sull’intero terreno, non porta a un aumento della resa del mais in base all’area totale del terreno”.
Hanno anche scoperto che l’anti-tracking (AT) intorno al mezzogiorno solare ha fornito l’aumento più significativo della resa del mais. “Tuttavia, questo aumento della resa del mais del 5,6% è piuttosto modesto e deve essere valutato a fronte di un calo sostanziale dell’energia solare”, ha sottolineato il gruppo.
Il modello proposto è stato presentato in “Optimizing corn agrivoltaic farming through farm-scale experimentation and modeling“, pubblicato su Cell Reports Sustainability. Il gruppo di ricerca comprendeva anche accademici dell’Università danese di Aarhus.
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