Secondo pv Magazine - 20 FEBBRAIO 2023 BEATRIZ SAN TOS

Ricercatori statunitensi stanno studiando in che modo i sistemi agrivoltaici montati su tracker Single Pole Ground Mounting influenzano le precipitazioni e la ridistribuzione della luce in un'installazione da 1,2 MW su prati a Boulder, in Colorado.

Gli scienziati della Colorado State University stanno studiando come la ridistribuzione delle precipitazioni e della luce causata dall'agrii sistemi voltaici montati su inseguitori ad asse singolo possono influenzare la crescita dei prati non irrigati. Lo studio fa parte del progetto SCAPES (Sustainably Colocating Agricultural and Photovoltaic Electricity System), finanziato dal Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti.

"Quello che abbiamo scoperto è che sui bordi gocciolanti dei moduli, a seconda che tu stia inclinando verso est o verso ovest quando c'è una pioggia, puoi ottenere da due a cinque volte la quantità di precipitazioni scaricate in un punto, Lo ha detto il dottorando Matteo Sturchio a pv magazine. “Se vuoi quantificarlo per il Colorado, si tratta di cambiare le precipitazioni annuali da 350 mm a 1.200 mm di pioggia. Quando lo fai, puoi davvero migliorare la quantità di umidità del suolo che rimane per tutta la stagione, invece di lasciarla evaporare.

Sturchio e il suo team stanno conducendo ricerche sul Jack's Solar Garden, un giardino solare comunitario da 1,2 MW a Boulder, in Colorado. Il progetto è stato installato nel 2020 e presenta oltre 3.200 moduli fotovoltaici monocristallini da 380 W del produttore di energia solare con sede in Vietnam Boviet Solar. I pannelli sono montati su tracker ad asse singolo, un terzo dei quali a 2,4 metri di altezza e gli altri due terzi a 1,8 metri.

Il Colorado ha un clima semi-arido, con precipitazioni più forti e temperature intorno ai 35°C nel pomeriggio. Le temperature mattutine sono intorno ai 22°C. Gli inseguitori si inclinano verso est al mattino e verso ovest nel pomeriggio, seguendo il sole. Quando piove, questo movimento simula le condizioni di grandi precipitazioni su entrambi i bordi, con più acqua che cade sul bordo ovest a causa dei maggiori volumi di pioggia nel pomeriggio.

Di conseguenza, il team di ricerca si aspettava inizialmente che il margine occidentale mostrasse una maggiore produttività dei prati. Invece, hanno scoperto che il bordo orientale, con minore umidità del suolo, ha una maggiore crescita dei prati.

Hanno posizionato sensori di umidità sul terreno e hanno scoperto che c'è una striscia larga da 40 cm a 60 cm che beneficia dell'aumento dell'umidità del suolo dai bordi di gocciolamento. Gli esperimenti hanno dimostrato che la temperatura e la siccità dell'aria influiscono anche sulla produttività dei prati all'interno e all'esterno di quella fascia.

La temperatura ottimale per i prati che crescono al Jack's Solar Garden è molto più vicina ai 30°C rispetto ai 35°C registrati nel pomeriggio, secondo Sturchio. "Se superi i 30 gradi, stai riducendo la quantità di fotosintesi che può verificarsi per quella pianta", ha detto.

Il team ha scoperto che le temperature dell'aria più basse e la minore secchezza dell'aria al mattino compensano la minore umidità del suolo, portando a una maggiore produttività nel bordo orientale.

Anche l'ombreggiatura fornita dai pannelli solari ha dimostrato di aumentare la produttività.

"In genere, si immagina che la prateria sia adatta a gestire una luce molto intensa per l'intera giornata", ha affermato Sturchio. “Ma abbiamo scoperto che se fai ombra per metà della giornata con l'array solare, migliora l'efficienza fotosintetica. Hai tassi di fotosintesi più elevati quando il sole è disponibile perché hai un fotoperiodo più breve ", ha spiegato.

Inoltre, un fotoperiodo più breve si traduce in una minore evapotraspirazione delle foglie, riducendo la quantità di perdita d'acqua. Ciò potrebbe rivelarsi cruciale per mantenere la produttività dei prati durante i periodi di siccità, secondo Sturchio. Il team spera di testare l'ipotesi se il Colorado vivrà un periodo di siccità in futuro.

L'installazione presso il Jack's Solar Garden è progettata per massimizzare la produzione di elettricità, senza molto spazio tra le file di pannelli. Il team ha scoperto che il terreno al di fuori della striscia di bordo est o ovest si comporta più come lo spazio tra le file di pannelli e le condizioni tra le due strisce sono più simili alle condizioni direttamente sotto i pannelli solari.

Hanno anche osservato che le foglie delle piante sotto i pannelli solari sono più fredde di 4°C. "Ci sono molte piante che possono beneficiare di questa temperatura più bassa in piena estate in Colorado", ha detto Sturchio.

Complessivamente, l'attuale progetto porta a una riduzione della produzione di erba del 9%, attribuita principalmente allo spazio direttamente sotto il pannello solare. I guadagni economici derivanti dalla produzione di elettricità compensano ampiamente la produzione agricola leggermente inferiore, secondo Sturchio.

"Ma se distinguiamo i pannelli solari a 15 metri di distanza, si ottiene un aumento della produttività del 6% in un anno piovoso", ha affermato.

Andando avanti, il progetto SCAPES mira a sviluppare l'agrivoltaico negli agroecosistemi degradati.

Il team ritiene che la loro comprensione degli effetti dei sistemi agrivoltaici ad asse singolo sulle precipitazioni e sulla ridistribuzione della luce e i conseguenti impatti sulla produttività delle colture possano aiutare a ripristinare i terreni degradati dal pascolo eccessivo, dalla pratica agricola e dalla scarsità d'acqua.