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AGRI-FOTOVOLTAICO

IMPIANTI AGRO-PV

Gli impianti di produzione di energia agro-fotovoltaici (IPE-APV) – detti anche agrofotovoltaici o agro-PV in breve, da non confondere con i parchi solari (che possono essere autorizzati solo in aree speciali, edili, industriali o commerciali) – si riferiscono all’installazione tecnica di sistemi fotovoltaici sopraelevati su terreni agricoli, che producono energia elettrica e alimentano la rete di distribuzione elettrica (o, nel caso di un impianto isolato, una rete industriale dedicata off-grid) con corrente alternata utile per la rete.

SAPERNE DI PIÙ

Nelle regioni con infrastrutture ben sviluppate, questi impianti fotovoltaici agricoli offrono bassi costi di produzione di energia elettrica, soddisfano tutti i requisiti per i pagamenti diretti (finta coltivazione esclusa) e consentono un efficiente duplice utilizzo del terreno per la coltivazione di ortaggi, colture da campo e frutti di bosco, senza competizione per il suolo. Ciò si ottiene combinando in modo intelligente ed economicamente vantaggioso la protezione parziale dagli agenti atmosferici con la produzione di energia elettrica ecocompatibile sullo stesso appezzamento. La costruzione di un progetto fotovoltaico agricolo al di fuori delle zone edificabili (con o senza allacciamento alla rete elettrica pubblica) è soggetta a permesso di costruire ed è già consentita dalle autorità cantonali e comunali in base alla normativa vigente in materia di pianificazione territoriale, legislazione energetica e altre normative pertinenti. Gli impianti di produzione di energia (IPE) conformi alle normative urbanistiche possono essere ubicati al di fuori delle zone edificabili, in particolare quando offrono vantaggi per la produzione agricola in aree meno sensibili. Questi vantaggi agricoli vengono individuati in un concetto agricolo attentamente elaborato, ottimizzato in modo olistico e poi integrato con cura nella pianificazione del progetto e nelle varie fasi di sviluppo del terreno. Questa parte dello sviluppo dell'impianto rappresenta l'aspetto più ampio e complesso di un progetto di costruzione di un impianto fotovoltaico agricolo.

Una procedura consolidata per il rilascio dei permessi di costruzione presuppone quindi un concetto agricolo valido e un uso primario del suolo favorevole alla produzione agricola. Gli aspetti relativi alla pianificazione degli impianti fotovoltaici agricoli sono generalmente molto ampi e devono soddisfare requisiti molto specifici. Questi spaziano dai diritti fondiari agricoli e dalla tutela delle risorse idriche alla pianificazione territoriale, compreso il principio di localizzazione, le aree di rotazione delle colture, la densificazione interna o le aree di agricoltura intensiva, nonché i piani urbanistici speciali (con sviluppo infrastrutturale) o le revisioni dei piani regolatori locali, senza dimenticare le valutazioni di impatto ambientale e altri requisiti di pianificazione come le misure di controllo dell'abbagliamento, le valutazioni pedologiche, idrologiche e geologiche e i concetti di protezione del suolo.

Il divario tra lo sviluppo di un concetto agricolo valido e la realizzazione di un sistema di produzione di energia fotovoltaica agroalimentare redditizio rimane la principale causa di fallimento dei progetti agro-fotovoltaici nelle fasi avanzate di sviluppo. Pertanto, un'analisi fitotecnica di alta qualità e una progettazione accurata del sistema dovrebbero essere sempre pianificate fin dalle prime fasi di un progetto, soprattutto perché contribuiscono a evitare costi di sviluppo inutilmente elevati. Non bisogna sottovalutare le significative interdipendenze e interazioni tra i complessi aspetti dello sviluppo di un sistema fotovoltaico agroalimentare (ad esempio, le restrizioni alla gestione delle colture e i requisiti di utilizzo del suolo, unitamente alla necessità di costruire tale sistema al di fuori delle zone edificabili) e l'individuazione tempestiva delle opportunità di mercato per l'integrazione delle energie rinnovabili nel mercato energetico (l'obiettivo della Svizzera entro il 2050 è la produzione di circa 45 TWh di energia elettrica fotovoltaica).

La transizione energetica non è quindi l'unica opportunità da cogliere, ma lo sono anche la transizione alimentare e il conseguente aumento della domanda di colture specializzate prodotte localmente. La sinergia unica e perfettamente etica che esiste tra produzione alimentare ed energetica apre la strada alla riuscita della nostra transizione energetica. Creare sinergie specifiche attorno a questi legami potrebbe quindi rappresentare un valore aggiunto per i clienti che va oltre la semplice transazione. A questo proposito, è importante sottolineare che è in linea con la nostra politica aziendale tenere conto delle esigenze di tutte le parti interessate durante le fasi di sviluppo, costruzione e gestione.

Dopo diversi decenni di attività, tutti i componenti di fascia alta dell'impianto possono essere sostituiti o potenziati (repowering). I pannelli solari, ad esempio, possono essere facilmente sostituiti, senza gru, lateralmente o dal basso e, come tutti i materiali e i componenti elettrici, sono riciclabili al 95% circa. Anche la struttura di supporto è completamente riciclabile e, poiché le fondamenta dell'impianto sono costruite senza calcestruzzo, potrebbe essere smantellata rapidamente qualora i terreni venissero riutilizzati o venduti.

LPT LEGGE SULLA PIANIFICAZIONE

OPT ORDINANZA SULLA PIANIFICAZIONE

ZHAW STUDIO DI FATTIBILITÀ

VANTAGGI DI UN SISTEMA AGRO-PV

Generazione di notevoli entrate aggiuntive e riduzione dei costi di rete grazie agli impianti agro-fotovoltaici, caratterizzati da bassi costi di produzione dell’energia elettrica e da un’elevata efficienza energetica, contribuendo in modo significativo alla transizione energetica e alla decarbonizzazione del settore energetico

Miglioramento dell’efficienza nell’uso del suolo (senza concorrenza) con benefici agronomici per le colture di cereali, ortaggi e frutta, nonché benefici economici grazie alla produzione di energia elettrica verde a basso costo

Fornitura di una protezione dalle intemperie stabile, ecocompatibile e durevole, parzialmente coperta, contro eventi meteorologici estremi indesiderati (gelate tardive primaverili, piogge intense e persistenti, scottature solari, stress da calore, scarsità d’acqua, siccità, erosione eolica, grandine e forti raffiche di vento), nonché risparmio sui costi di manodopera nei settori della coltivazione, dell’irrigazione e dell’ombreggiatura

Attuazione di un sistema agricolo rispettoso delle risorse (riduzione del consumo di acqua, fertilizzanti e pesticidi, minore erosione, fine delle rotture delle colture dovute alla pioggia, minore incidenza di attacchi fungini, nonché maggiore resilienza e stabilizzazione delle rese grazie a una minore pressione dei parassiti)

Creazione di un microclima più favorevole per il personale agricolo e le colture attraverso la coltivazione in serra (microclima più mite in inverno, più fresco in estate, maggiore prevedibilità dei calendari colturali, riduzione dei picchi di carico, ombreggiatura ottimale, migliori condizioni di crescita per il suolo e le piante, nonché raggiungimento di cicli di evapotraspirazione e nutrienti ideali)

Funzionamento di un impianto agro-PV con fondazioni senza calcestruzzo, tempi di smontaggio ridotti e possibilità di utilizzare tecnologie agricole intelligenti (gestione integrata dell’acqua, struttura dell’impianto e sistemi di supporto alle decisioni, compatibili con i sistemi di guida autonoma LaserGuide)

Raggiungimento di sovvenzioni specifiche per gli impianti agro-fotovoltaici e sfruttarne i benefici in termini di biodiversità e commercializzazione in diversi mercati (alternativa alle coperture in plastica)

Una soluzione semplice, economica ed ecologica per la protezione di cereali, ortaggi, frutta e colture specializzate. I nostri sistemi agro-fotovoltaici sono perfettamente resistenti alle intemperie, non richiedono fondamenta in calcestruzzo, sono immediatamente operativi, rimangono stabili per generazioni e si caratterizzano per costi di esercizio molto bassi.

Uno Sviluppo sostenibile di cui tutte le persone coinvolte possono beneficiare e crescere – sotto forma di ritorno economico, ecologico e sociale. Questo è ciò che rappresentiamo!

Per le persone, i vostri animali e il nostro ambiente

SISTEMI / MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO

Il funzionamento di un impianto agro-fotovoltaico (APV) consente, da un lato, di sfruttare i vantaggi agronomici e, dall’altro, di generare reddito attraverso la produzione di energia elettrica fotovoltaica, che contribuisce in modo significativo alla transizione energetica del nostro Paese.

SAPERNE DI PIÙ

Dal punto di vista tecnico, i sistemi di generazione di energia agro-fotovoltaica in campo aperto possono essere integrati in vari modi in aree pienamente produttive e consistono principalmente in due tipologie di installazioni: 1) sistemi connessi alla rete e 2) sistemi isolati. Un sistema agro-fotovoltaico connesso alla rete è definito come l'installazione tecnica di sistemi di generazione di energia fotovoltaica (IPE) sopraelevati su terreni agricoli (a duplice uso), che generano elettricità e immettono nella rete corrente alternata utile. I sistemi agro-fotovoltaici sono costituiti da un impianto fotovoltaico (fondazioni su pali, strutture di supporto e moduli solari), un sistema elettronico centrale (cablaggio DC e inverter intelligenti) e trasformatori di rete (compresi condotti sotterranei, conduttori ad alta corrente e pozzetti per cavi). Oltre all'impianto fotovoltaico agricolo descritto in precedenza, è possibile integrare un sistema di accumulo di energia a batteria (BESS) che può contribuire a stabilizzare la rete elettrica pubblica svizzera attenuando i picchi di consumo, fornendo servizi di sistema e mantenendo la tensione. I sistemi di accumulo su larga scala sono generalmente gestiti dalle società di fornitura di energia (SFE) e dovrebbero, per quanto possibile, essere resistenti alle scariche profonde e presentare un'elevata durata del ciclo di vita. La massima efficienza tecnico-economica ottenibile dall'utilizzo di sistemi di accumulo a batteria su larga scala connessi alla rete deriva da un'ottimizzazione intelligente del mercato combinata con la partecipazione al mercato dell'energia elettrica, in particolare sfruttando i differenziali di prezzo sui vari mercati all'ingrosso, compresi i mercati spot e intraday.

Un impianto agro-fotovoltaico off-grid, come spiegato in precedenza, si riferisce all'implementazione tecnica di sistemi di generazione di energia fotovoltaica (IPE) sopraelevati su terreni agricoli (a duplice uso), che producono elettricità e la forniscono, tramite un sistema di accumulo, a una rete industriale off-grid utilizzando corrente continua o alternata. Gli impianti agro-fotovoltaici sono costituiti da un array di pannelli solari (fondazioni su pali, strutture di supporto e moduli solari), un sistema elettronico centrale (cablaggio DC e sezionatori), sistemi di accumulo a batteria (BESS o PtH), una centrale di conversione dell'energia (CPCS) e i relativi trasformatori di rete (compresi condotti sotterranei, conduttori ad alta tensione e pozzetti per cavi). A differenza degli impianti connessi alla rete, gli impianti off-grid operano in completa autonomia dalla rete pubblica, consentendo all'operatore di gestire e ottimizzare in modo efficiente ed economico il proprio consumo di elettricità.

I moduli solari incorniciati sono tutti bifacciali, consentendo il massimo sfruttamento della luce solare incidente da tutte le direzioni. La loro efficienza è la più elevata possibile per la produzione industriale! La struttura di supporto – composta dai pali di sostegno a terra, dal telaio tubolare centrale e dai vari sistemi di binari – è realizzata in acciaio e/o alluminio anticorrosione. L'intero sistema garantisce un'installazione efficiente, un utilizzo a lungo termine e un'elevata redditività.

SCAMBIO DI ESPERIENZE CH & EU

AGRONOMIA

Gestire un impianto agro-PV consente agli agricoltori di sfruttare i vantaggi agronomici e generare nuove fonti di reddito attraverso la produzione di elettricità fotovoltaica a basso costo ed ecocompatibile e/o tariffe di rete ridotte e variabili nel tempo. Inoltre, realizzando un impianto agro-fotovoltaico, i proprietari del progetto contribuiscono in modo determinante alla sicurezza alimentare, alla transizione energetica e alla decarbonizzazione del nostro settore energetico, tutti obiettivi auspicabili e incoraggiabili a livello politico, sociale e finanziario.

SAPERNE DI PIÙ

I benefici agronomici sopra menzionati (soddisfare i prerequisiti per un aumento delle rese attraverso l'ombreggiatura e la protezione del raccolto) consistono, nel caso dei nostri sistemi progettati in modo efficiente, nella creazione di condizioni di crescita ideali per ortaggi, colture da campo e frutti di bosco, nonché nel miglioramento dell'adattabilità delle piante coltivate a eventi meteorologici avversi. Le colture di pomacee e drupacee, come le fragole, sono per lo più inadatte agli impianti agro-fotovoltaici, soprattutto perché comportano elevati costi di costruzione e consentono solo una bassa produzione di energia elettrica, poiché necessitano a loro volta di luce solare. Nella loro funzione primaria, gli impianti agro-PV forniscono una protezione stabile e parzialmente coperta contro gli agenti atmosferici per le colture agricole. Questa protezione ha un impatto ecologico positivo contro eventi meteorologici estremi come gelate tardive primaverili, piogge intense e persistenti, scottature solari, stress da calore, scarsità d'acqua, siccità, erosione eolica, grandine e forti raffiche di vento. Gli impianti agro-fotovoltaici contribuiscono anche alla produzione di energia a lungo termine ed economicamente vantaggiosa. Se combinate in modo ottimale in siti ben selezionati, queste due funzioni creano una sinergia altamente vantaggiosa.

A seconda della configurazione dei partecipanti al progetto, l'implementazione coinvolge diversi attori o aree di responsabilità con funzioni varie. Gli impianti agro-fotovoltaici tecnicamente ben progettati, in particolare per quanto riguarda le funzioni di layout strutturale (sistema di installazione e orientamento, carichi esterni e statici, strutture di fondazione, montaggio su supporti, disposizione dei moduli, tassi di utilizzo del suolo, densità di impianto, compattazione del suolo, gestione delle colture e dell'azienda agricola, estetica del paesaggio, parametri di sistema, ecc.), nonché le essenziali analisi fitotecniche (biocenosi ed ecofisiologia, modellazione della crescita delle piante, punto di compensazione luminosa e punto di saturazione, fenotipizzazione e strategie per evitare l'ombreggiamento delle piante, raffreddamento convettivo dell'aria e microclima, misure di miglioramento della qualità del suolo, biodiversità e influenze ambientali, ecc.), consentono, da una prospettiva interdisciplinare e agronomica, una coltivazione efficiente delle risorse in ortaggi, colture da campo e frutti di bosco, e promuovono la biodiversità. In termini di coltivazione, metodi come l'agricoltura rigenerativa (rafforzamento della vita del suolo attraverso la minima lavorazione, la consociazione e la concimazione organica per arricchire l'humus), la permacultura (cicli di nutrienti chiusi, utilizzo dei residui colturali, pacciamatura e ombreggiatura per la ritenzione idrica e la soppressione delle infestanti), la concimazione di precisione e l'irrigazione a goccia (integrate nel sistema), nonché la protezione delle colture (diserbo meccanico al posto dell'uso di erbicidi), sono integrati per ottimizzare il microclima, il suolo, l'acqua (evaporazione) e i nutrienti.

Le misure chiave per migliorare la qualità del suolo includono una luce solare diretta più intensa e uniforme (attraverso angoli di inclinazione ottimizzati per i moduli fotovoltaici e una ridotta copertura vegetale), una vegetazione meno densa durante tutto l'anno, la formazione di humus, l'eliminazione dei pesticidi, l'uso dell'irrigazione a goccia e il diserbo meccanico. I nostri impianti offrono costantemente significativi benefici qualitativi per la fauna e la flora (inclusa la biodiversità, i piccoli animali, gli uccelli che nidificano nel terreno, i funghi del suolo, i protozoi, i nematodi, gli artropodi, gli archei, i batteri, i microrganismi e l'ecologia del suolo). Sono inoltre presenti benefici legati alla riduzione dei rischi di contaminazione delle acque (lisciviazione dei nitrati e denitrificazione, residui di pesticidi [anche sui moduli solari], drenaggio, problemi legati al liquame, ecc.).

Le colture che beneficiano, o addirittura necessitano, di ombra parziale e prediligono un microclima specifico sono particolarmente adatte alla coltivazione in serra con sistemi agro-fotovoltaici. Tra queste rientrano le colture tradizionali da campo (cereali, ortaggi a radice, semi oleosi, legumi, colture da fibra e foraggere), gli ortaggi (cavolo, verdure a foglia verde, cipolle, ortaggi a fiore, ortaggi a tubero e ortaggi a radice), la maggior parte delle erbe aromatiche e delle spezie, nonché la frutta da sottaceto (lamponi, more e lamponi artici), i frutti di bosco (ribes rosso e nero, mirtilli, jostaberry, bacche di sambuco, aronia e mirtilli rossi) e alcune drupacee e frutti a nocciolo (ad esempio, alcune varietà di mele e ciliegie).

In ambito produttivo, le specie vegetali sopra menzionate richiedono e tollerano una certa quantità di ombreggiatura. Quest'ombreggiatura viene generata in modo ottimale e uniforme da un sistema agro-fotovoltaico ben progettato, mantenendo così le rese desiderate anche in condizioni meteorologiche eccezionalmente avverse (inclusi aspetto, freschezza, pulizia, grado di maturazione, sapore, contenuto nutritivo, salubrità e conservabilità). Le condizioni meteorologiche primaverili, particolarmente cruciali per la crescita delle giovani piante, cambiano drasticamente (quantità di pioggia, deficit idrici non compensabili, ondate di caldo e freddo precoci, radiazione diretta e diffusa, ecc.). La combinazione di una diminuzione delle precipitazioni e di un aumento complessivo della radiazione solare amplifica ulteriormente i vantaggi dei sistemi agro-fotovoltaici. Tuttavia, si raccomanda comunque l'utilizzo di varietà robuste nei sistemi agro-PV. Anche la gestione della fioritura e della luce a livello dell'intera struttura dell'impianto sono due fattori di successo importanti che devono essere considerati caso per caso e sempre coordinati in modo ottimale nella progettazione degli impianti agro-fotovoltaici.

Le piante propagate per talea, così come le piante giovani (dopo la propagazione), necessitano di una certa quantità di luce solare per sviluppare le gemme laterali al momento opportuno e per produrre frutti nei tempi previsti. La fioritura (il passaggio dalla fase vegetativa a quella riproduttiva) avviene spontaneamente quando la pianta raggiunge un certo stadio di sviluppo (maturità floreale), oppure può essere indotta dalla durata della luce diurna (fotoperiodismo); in molte piante, si verifica anche in risposta a fattori di stress (infestazioni fungine o parassitarie). Quest'ultimo metodo è ora ampiamente utilizzato nella propagazione di diverse varietà di lamponi a stelo lungo (varietà autunnali ed estive) ed è impiegato principalmente per produrre piante sane e vigorose.

Oltre alle colture di piccoli frutti menzionate in precedenza, i sistemi agrovoltaici (APV) sono applicabili anche a pomacee e alberi da frutto a spalliera. Poiché queste rientrano nella categoria delle colture permanenti a terra e la loro gestione in termini di illuminazione si è talvolta rivelata complessa, sarebbe opportuno disporre di risultati di ricerca a lungo termine su impianti esistenti prima di installare sistemi agro-fotovoltaici su tali aree coltivate. L'altezza dell'impianto rispetto agli alberi da frutto a pomice potrebbe rappresentare un vincolo, in quanto l'altezza incide sui costi, che, insieme alla minore densità di celle solari spesso presente sopra i frutteti, sono cruciali per la redditività di un progetto agro-PV. È plausibile che i vantaggi degli impianti agro-fotovoltaici rispetto ai pomacee e ai frutteti a spalliera risiedano nella riduzione dell'irrigazione antigelo e del diradamento chimico (carico di frutti).

L'agricoltura di precisione sta acquisendo sempre maggiore importanza anche nei nostri sistemi agro-fotovoltaici; ad esempio, la gestione integrata dell'acqua, i sistemi di semina e di supporto alle decisioni, la compatibilità con i sistemi di guida LaserGuide o con i sistemi di assistenza alla guida automatizzata, così come i piloti automatici, i droni e i concetti di trattori automatizzati (CTA) sono perfettamente adatti ai nostri sistemi agro-PV. Nei nostri sistemi, i segnali di posizionamento GPS e le correzioni cinematiche in tempo reale vengono sostituiti dal rilevamento tramite sensori laser, che si basa sulla struttura del sistema e non dipende più da rover, satelliti o stazioni base. Ciò consente agli agricoltori di utilizzare trattori e macchinari in grado di operare in modo molto più preciso e autonomo (il che potrebbe portare a una riduzione del carico di lavoro) e di disporre di un CTA a un costo inferiore rispetto ai sistemi convenzionali disponibili sul mercato. Tuttavia, i metodi di agricoltura di precisione sono sempre più orientati alla produzione di colture ecocompatibili (fotosintesi), resa possibile dai nostri impianti fotovoltaici agricoli, come spiegato in dettaglio in precedenza.

Le superfici dei moduli solari installati su impianti agro-PV in regioni molto aride possono sporcarsi notevolmente a causa della formazione di polvere (eventualmente generata durante la lavorazione del terreno o la raccolta), compromettendone l'efficienza. In particolare, durante periodi prolungati di siccità, la polvere può accumularsi sulle superfici dei moduli, riducendo leggermente la produzione di energia elettrica. Inoltre, i prodotti fitosanitari, soprattutto i fungicidi – la cui formulazione è spesso studiata per garantire un'elevata bagnabilità, una buona adesione e, spesso, anche una forma di protezione solare per le foglie – possono depositarsi sui pannelli (incluso il vetro posteriore), causando ulteriori perdite di raccolto. Per questo motivo, i nostri moduli fotovoltaici possono essere dotati, a richiesta, di un rivestimento nanotecnologico durevole in grado di respingere efficacemente queste particelle di polvere e sostanze chimiche, ottenendo così la desiderata proprietà autopulente.

CIBO ED ENERGIA NATURA