La startup italiana Horizonfirm srl e un gruppo di scienziati dell’Università di Palermo stanno sviluppando un campo fotovoltaico a forma di V per applicazioni in progetti agrivoltaici.
Il sistema prevede due moduli bifacciali disposti a V con inseguimento su un asse, che regolano dinamicamente gli angoli di inclinazione per ottimizzare la cattura della luce solare e ridurre al minimo l’ombreggiamento di colture come i vigneti.
“Anche se tecnicamente fattibile con i pannelli monofacciali convenzionali, il sistema a V è stato specificamente progettato per massimizzare le prestazioni dei moduli fotovoltaici ad alta bifaccialità”, ha dichiarato a pv magazine l’autore corrispondente della ricerca, Valerio Lo Brano. “La geometria unica del sistema è ottimizzata per catturare sia la radiazione diretta che quella riflessa su entrambi i lati dei pannelli, cosa impossibile con la tecnologia monofacciale”.
“L’uso di pannelli monofacciali comprometterebbe in modo significativo il rendimento del sistema, che è fondamentale per la proposta di valore della configurazione a V”, ha spiegato. Il progetto raggiungerà il suo massimo potenziale di prestazioni quando saranno disponibili in commercio moduli bifacciali al 100%, in quanto ciò sfrutterebbe appieno la capacità del sistema di catturare la luce riflessa”. Il sistema è stato dimensionato per le dimensioni dei pannelli più comuni attualmente sul mercato con un fattore di bifaccialità di almeno l’80%, garantendo la compatibilità con i moduli bifacciali standard dei principali produttori”.
Nell’articolo “Modeling and analysis of V-shaped bifacial PV systems for agrivoltaic applications: A Python-based approach for energy optimization”, pubblicato su Applied Energy, i ricercatori affermano che uno dei principali contributi del loro lavoro è la creazione, tramite il software PVlib, di un algoritmo personalizzato basato su Python e specificamente adattato alla configurazione a V proposta. Questo strumento è in grado di modellare le prestazioni energetiche del sistema, tenendo conto dell’ombreggiamento reciproco, delle riflessioni multiple e dell’albedo del terreno.
“È il primo algoritmo Python del suo genere”, ha sottolineato Lo Brano. “Simula anche riflessioni multiple e regolazioni dinamiche dell’inclinazione, due caratteristiche assenti negli strumenti commerciali”.
Nella configurazione del sistema proposto, le pendenze dei pannelli fotovoltaici possono avere un angolo di inclinazione di 50° e 90°, con l’apice del cono a V posizionato a 3 m dal suolo. L’angolo di azimut dei moduli deve essere opportunamente determinato dallo sviluppatore del progetto, poiché il sistema non può essere utilizzato con inseguitori azimutali.
Immagine: Horizonfirm srl, Applied Energy, CC BY 4.0
Le simulazioni effettuate a Palermo hanno dimostrato che il sistema genera 2089,3 kWh/anno per coppia di pannelli, ovvero il 5,2% in meno rispetto alle configurazioni convenzionali, ma con un risparmio di terreno del 24%.
“Quando è stato adattato a un vigneto di un ettaro, il sistema ha raggiunto una produzione annua di energia di 551,6 MWh, quasi il doppio rispetto ai 286,5 MWh generati da una configurazione a file fisse”, hanno aggiunto, sottolineando che il sistema è adattabile a diversi scenari agrivoltaici e a colture come l’uva, le olive o le verdure a foglia che prosperano in condizioni di ombra parziale, con l’inclinazione regolabile del sistema che riduce al minimo l’ombreggiamento durante i periodi critici di crescita.
L’Università di Palermo e Horizonfirm stanno attualmente realizzando un progetto pilota da 949 kW con la configurazione di sistema proposta.
“Il progetto, la cui connessione alla rete è prevista entro la fine dell’anno, è sviluppato in collaborazione con Trina Solar per la fornitura dei moduli e Huawei Technologies per gli inverter intelligenti”, ha dichiarato Christian Chiaruzzi, partner e direttore di Horizonfirm, a pv magazine. “I sistemi Huawei gestiranno l’algoritmo di inseguimento attraverso un controller PLC indipendente. Inoltre, abbiamo attualmente tre progetti in corso che utilizzano strutture fisse a inclinazione subverticale”.
Horizonfirm ha recentemente brevettato il design del sistema fotovoltaico. “L’idea del brevetto nasce dalla crescente adozione di moduli fotovoltaici bifacciali”, ha dichiarato Chiaruzzi. “È importante notare che i moduli bifacciali attualmente non hanno un costo per kW superiore rispetto alle alternative monofacciali. Pertanto, l’aumento dell’investimento iniziale sarebbe legato esclusivamente ai componenti strutturali del sistema V, compreso il meccanismo di inseguimento”.
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