Agricoltura, come creare il microclima perfetto grazie ai pannelli solari

Ombreggiamento, coltivazione ad hoc e risparmio d’acqua. Un mix creato dalla ricerca della fondazione Ifab e del Tecnopolo Dama di Bologna assieme al gruppo Akren

Produrre energia rinnovabile e cibo sullo stesso terreno, utilizzando la tecnologia per governare le condizioni ambientali in cui crescono le colture. È questa la nuova frontiera dell’agrivoltaico, che dalla semplice coesistenza tra pannelli fotovoltaici e attività agricola si evolve verso sistemi integrati, capaci di utilizzare dati e modelli previsionali per migliorare la gestione delle risorse. Un passaggio che apre nuove prospettive per la sostenibilità del settore primario, chiamato a confrontarsi con la crescente pressione climatica, la disponibilità di acqua, i costi energetici e la necessità di preservare la produttività dei terreni.

Risponde a queste sfide Microclimate Digital Twin in Agrivoltaic System, progetto supportato dalla Fondazione Ifab (International Foundation Big Data and Artificial Intelligence for Human Development), promosso da Akren Group, auticon ed E4 Computer Engineering. Il progetto punta a sviluppare un gemello digitale microclimatico degli impianti agrivoltaici, capace di riprodurre virtualmente le interazioni tra pannelli solari, condizioni atmosferiche e coltivazioni, offrendo nuovi strumenti per la progettazione e la gestione degli impianti.

«Oggi il modello prevalente si concentra soprattutto sulla coesistenza tra attività agricola e produzione energetica, gestendo l’ombreggiamento generato dai pannelli. Ma questo è soltanto l’agrivoltaico 1.0 – spiega Maurizio Comodi, amministratore delegato di Akren Group -. La nuova frontiera è quella di un agrivoltaico di seconda generazione, nel quale si passa dalla gestione dell’ombra a una vera e propria ingegneria del microclima. Un passaggio che può avvenire soltanto attraverso i dati».

Il cuore tecnologico di Microclimate è un modello digitale alimentato dalle informazioni raccolte in un impianto sperimentale. Temperatura, umidità, radiazione solare e comportamento dell’aria vengono analizzati per ricostruire le condizioni microclimatiche che si sviluppano sotto e intorno ai pannelli fotovoltaici.

A differenza dei singoli sensori, che restituiscono misurazioni relative a punti specifici, il gemello digitale permette di estendere l’osservazione all’intero sistema e simulare scenari alternativi, valutando preventivamente gli effetti delle diverse configurazioni dell’impianto.

Dopo una prima fase dedicata ai pannelli fissi, il progetto si è esteso allo studio dei sistemi dotati di inseguitori solari, che modificano la propria inclinazione durante la giornata. La variazione continua dell’ombra introduce ulteriori elementi di complessità nella relazione tra produzione energetica e condizioni delle colture.

Per affrontarli, il progetto integra dati ambientali, modelli geometrici tridimensionali e simulazioni di fluidodinamica computazionale attraverso la piattaforma open source OpenFoam. L’obiettivo è mettere a disposizione di progettisti e operatori uno strumento per confrontare differenti configurazioni prima di intervenire sull’impianto reale, individuando soluzioni che tengano conto sia della produzione elettrica sia delle esigenze agronomiche.

Le possibili ricadute ambientali sono rilevanti, soprattutto in un contesto nel quale l’aumento delle temperature e la crescente irregolarità delle precipitazioni rendono più complessa la gestione delle coltivazioni. L’ombreggiamento prodotto dai pannelli, se opportunamente progettato, può contribuire a contenere l’evapotraspirazione, riducendo la perdita d’acqua dal sistema suolo-pianta e attenuando l’esposizione delle colture a condizioni di eccessivo irraggiamento. La possibilità di governare queste interazioni attraverso modelli digitali apre la strada a un utilizzo più efficiente della risorsa idrica e, in prospettiva, al recupero della capacità produttiva di terreni sempre più esposti agli effetti del riscaldamento globale.

«L’agricoltura diventa più sostenibile perché, disponendo di una maggiore quantità di dati, possiamo imparare a gestirla meglio: utilizzare meno acqua e meno fitofarmaci, migliorare la produttività e ridurre gli input necessari, con una conseguente diminuzione dell’impronta carbonica – osserva Comodi -. Alla sostenibilità ambientale dobbiamo affiancare quella economica, le aziende agricole oggi fanno fatica a sostenersi e la possibilità di produrre energia mentre si produce cibo può contribuire a rafforzarne l’equilibrio [...]