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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
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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:
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La quantità di luce presente all’interno degli apprestamenti protetti è molto bassa ed insufficiente per la maggior parte delle coltivazioni
0
10
20
30
40
50
60
70
LATO BASSO 2 m centro 6 m lato alto
Radiazione totale PAR
PAR misurata alle ore 12.00e alle ore 15.00 Giugno, 2011
�mol x s-1 x m-2
ore 15.00
ore 12.00
La quantità
Serre monofalda
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La quantità di luce presente all’interno degli apprestamenti protetti è molto bassa ed insufficiente per la maggior parte delle coltivazioni
0
10
20
30
40
50
60
70
LATO BASSO 2 m centro 6 m lato alto
Radiazione totale PAR
Serre a capanna
PAR misurata alle ore 12.00e alle ore 15.00 Giugno, 2011
ore 15.00
ore 12.00
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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:
50% della superficie in ombra
50% della superficie alla luce
Pannello PV vetro Pannello PV vetro
50% della superficie in ombra
50% della superficie alla luce
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Ecco cosa avviene nella realtà
Radiazione solare diretta durante il solstizio estivo a latitudini mediterranee
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Radiazione solare diretta durante il solstizio estivo a latitudini mediterranee
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Radiazione solare diretta durante il solstizio estivo a latitudini mediterranee
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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:
Produttore di pannelli FV
Produttore di serre
Moduli di dimensioni standard
Dimensioni moduli modificate per le serre
Forma della serra e struttura del tetto standard
Forma della serra e struttura del tetto modificate
Per inserire il FV
Progettazione integrata
Soluzioni per i ricambi d’aria
Strutture luminose
Sistemi per il montaggio rapido dei pannelli
Pannelli “modulari” con le serre
Progettazione estemporanea
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L’OBIETTIVO DI UNA PROGETTAZIONE INTEGRATAE’ 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
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SerraFotovoltaica 1
Serradi controllo
SerraFotovoltaica 3
Ombraio fotovoltaico
Ombraio convenzionale
Pieno campo
Serra“Manichino”
CASI STUDIO E E RISULTATI SPERIMENTALI
SerraFotovoltaica 2
Serra fotovoltaica 6In progettazione
Impianto a terra
SerraFotovoltaica 4(in progettazione)
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PannelliSILICIO
IMPIANTI IN FASE DI SPERIMENTAZIONE E COLLAUDO
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PannelliSILICIO
Materiali FVSilicio
ProdottiPannelli FV60% opachi
ProgettazioneIntegrata
Proiezione ombra30%
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PannelliSILICIO
Materiali FVSilicio
ProdottiPannelli FV30% opachi
ProgettazioneIntegrata
Proiezione ombra15%
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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
Lunghezza internodi su piante di garofano (Albenga, Luglio 2011)
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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
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Valori di PAR misurati (umol/m2s; media dei giorni soleggiati del mese di luglio, 2011)
0,00
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
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
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PannelliCIS
7 mm
IMPIANTI IN FASE DI SPERIMENTAZIONE E COLLAUDO
Materiali FVCIS
ProdottiPannelli FV50% opachi
ProgettazioneEstemporanea
Proiezione ombra20%
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Alcune fasi dell’installazione
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0,00
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 14.00 15.00 16.00
Serra 3 CIS 50 Serra controllo Pieno campo
Riduzione (%) della PAR nella serra FV rispetto alla serra C: -3%
Valori di PAR misurati (umol/m2s; media dei giorni soleggiati del mese di luglio, 2011)
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POINSETTIA – ALTEZZA E LARGHEZZA CHIOMA DELLE PIANTE
02/1
1/20
10
03/1
1/20
10
04/1
1/20
10
05/1
1/20
10
06/1
1/20
10
07/1
1/20
10
08/1
1/20
10
09/1
1/20
10
10/1
1/20
10
Serra C
Serra FV
0,005,00
10,0015,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
Serra C Serra FV
18/1
0/20
1020
/10/
2010
22/1
0/20
1024
/10/
2010
26/1
0/20
10
28/1
0/20
10
30/1
0/20
10
01/1
1/20
10
03/1
1/20
10
05/1
1/20
10
07/1
1/20
10
09/1
1/20
10 Serra CSerra FV
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
Serra C Serra FV
Larghezza chioma
Altezza chioma
*
**
*
**
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POINSETTIA
Percentuale di piante mostranti i ciazi in via di apertura
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
02/11
/201
004
/11/2
010
06/11
/201
008
/11/2
010
10/11
/201
012
/11/2
010
14/11
/201
016
/11/2
010
18/11
/201
020
/11/2
010
22/11
/201
024
/11/2
010
26/11
/201
028
/11/2
010
30/11
/201
002
/12/2
010
04/12
/201
006
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08/12
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010
/12/2
010
12/12
/201
014
/12/2
010
16/12
/201
0
Serra FV Serra C
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CRISANTEMO
Serra CSerra FV
04/10/2010
26/10/20100,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
Crisantemo - Lunghezza internodi (mm)
**
**
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CRISANTEMO
Serra C
Serra FV S1
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
Crisantemo - Lunghezza peduncoli fiorali (cm)
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CRISANTEMO
7,50
8,00
8,50
9,00
9,50
10,00
Serra FV Serra C
Percentuale piante confiori in antesi al 01/11/2010
*
**
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PannelliCIGS
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PannelliCIGS
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0,00
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
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
Riduzione (%) della PAR negli ambienti FV rispetto a quelli di controllo: -3%
Valori di PAR misurati (umol/m2s; media dei giorni soleggiati del mese di luglio, 2011)
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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.
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
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SINTESI DEI RISULTATI SPERIMENTALI – ANNI 2007 – 2011 (cicli 2-4 mesi da marzo a ottobre)
ColtureCopertura 50%In corpo unico
Copertura 20-30%In corpi separati (Si, CIS)
Copertura 50% In corpi separati (CIGS)
Colture orticole
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 NoSi (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)
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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?
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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%
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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.
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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
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ATTIVITA’ DEL CeRSAA
Sperimentazione su prodotti commercialiFare chiarezza sulla qualità e le prestazioni dei materiali
attualmente in commercio
Collaudo di materiali innovativiSupportare lo sviluppo di prodotti e materiali industriali
Supporto alla “due diligence”dare risposte concrete alla richiesta di chiarimenti sulle
soluzioni impiantistiche proposte in agricoltura
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GRAZIE PER LGRAZIE PER L’’ATTENZIONEATTENZIONE