Un gruppo di ricercatori del Politecnico di Milano e la società di consulenza italiana Vector Renewables hanno sviluppato un framework di simulazione completo per l’ottimizzazione dei sistemi agrivoltaici in configurazioni a campo aperto.
“Questo approccio integrato consente l’analisi simultanea dei parametri di progettazione cruciali che incidono sia sulle prestazioni colturali che su quelle energetiche, a differenza di studi precedenti che analizzano questi elementi separatamente”, ha dichiarato a pv magazine l’autore della ricerca, Andrea Di Zio . “Variando tali parametri con un’analisi di sensibilità, sono state studiate 60 configurazioni di sistema, con strutture a inclinazione fissa o a inseguimento monoassiale. Abbiamo anche considerato diversi orientamenti dei moduli (1P, 2P), nonché vari rapporti di copertura del suolo (GCR da 0.2 a 0.6), altezze da terra (da 0.5 a 2.5 metri), disposizioni e tipologie di colture”.
I ricercatori hanno spiegato che il framework di modellizzazione proposto è già ampiamente utilizzato nel settore, ma che è stato perfezionato aggiungendo curve di risposta alla resa per diverse colture in sistemi agrivoltaici. È possibile confrontare diverse colture, analizzando se beneficiano dell’ombra, sono tolleranti all’ombra o sensibili all’ombra.
“Partendo dalla fonte energetica, la distribuzione dell’irraggiamento solare viene valutata con uno strumento sofisticato che utilizza tecniche di ray-tracing per calcolare la distribuzione spaziale della radiazione solare non solo sui moduli fotovoltaici, ma anche, soprattutto, a livello del suolo, dove sono piantate le colture”, ha sottolineato Di Zio. “Questa valutazione precisa è fondamentale per determinare con precisione i modelli di ombreggiamento creati dal sistema fotovoltaico sulle colture sottostanti. Il sistema tiene conto in particolare anche dell’albedo, un fattore chiave per i sistemi fotovoltaici bifacciali”.
Sulla base di questa valutazione dell’irradianza, i modelli di ombreggiamento che emergono vengono integrati nel framework per modellare la risposta delle colture. La disponibilità di luce e i vincoli di occupazione del suolo dovuti alle diverse configurazioni del sistema agrivoltaico vengono presi in considerazione per stimare la resa di diverse colture, in particolare lattuga, rapa e mais.
Una volta valutata anche la produzione di energia elettrica proveniente dai moduli fotovoltaici, si ottengono i parametri prestazionali dell’intero sistema agrivoltaico. “I nostri risultati mostrano che i valori di produttività del suolo, valutati tramite l’indice di equivalenza del suolo (LER), sono ben al di sopra del valore unitario nella maggior parte delle configurazioni, a dimostrazione dell’opportunità di una maggiore efficienza dell’uso duale del suolo rispetto all’uso singolo, quando le pratiche progettuali vengono adattate ai nuovi requisiti del sistema”, ha concluso Di Zio.
Il framework è stato introdotto nell’articolo ” Ottimizzazione dei sistemi agrivoltaici: un’analisi completa di progettazione, produttività delle colture e prestazioni energetiche in configurazioni a campo aperto “, recentemente pubblicato su Applied Energy . “Questa ricerca mira a contribuire allo sviluppo di pratiche di progettazione standardizzate e strumenti di supporto alle decisioni per i sistemi agrivoltaici, favorendone una più ampia adozione come soluzione sostenibile per l’uso del suolo”, hanno affermato gli accademici.
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