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Agro-fotovoltaico: 100% di energia solare con le serre “organiche”?

Uno studio americano sostiene che nei climi caldi-temperati sarebbe possibile realizzare delle coltivazioni in serra totalmente autosufficienti per i consumi energetici, grazie a celle fotovoltaiche organiche semitrasparenti.

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Le serre del futuro saranno alimentate al 100% dall’energia solare?

È un obiettivo che si potrebbe raggiungere grazie all’uso di pannelli fotovoltaici semitrasparenti, realizzati con celle solari organiche: a dirlo sono i ricercatori della North Carolina State University in uno studio pubblicato su Joule, Achieving Net Zero Energy Greenhouses by Integrating Semitransparent Organic Solar Cells” (link in basso alla sintesi del documento).

I ricercatori, infatti, hanno scoperto che in alcune condizioni climatiche le serre potrebbero diventare autosufficienti dal punto di vista energetico, producendo con il fotovoltaico tutta l’energia di cui hanno bisogno per mantenere costante la temperatura interna nei vari mesi dell’anno.

Il segreto, spiega una nota divulgativa dell’università americana, è l’impiego di celle solari organiche.

Queste ultime hanno una particolarità: permettono di selezionare lo spettro luminoso assorbito dai pannelli (si parla di “wavelenght selective organic solar cells”), un aspetto molto importante poiché le piante sfruttano solo determinate lunghezze d’onda della luce per la fotosintesi.

Si tratta, in sostanza, di far passare attraverso i pannelli le lunghezze d’onda di cui hanno bisogno le piante per crescere all’interno delle serre, e di usare tutte le altre parti dello spettro luminoso per produrre energia.

Immagine tratta dalla sintesi dello studio

Così gli autori dello studio hanno applicato un modello computazionale per stimare quanta energia potrebbero generare delle serre dedicate alla coltivazione di pomodori, se avessero pannelli organici semitrasparenti installati sulle coperture, in diverse località in Arizona, Carolina del Nord e Wisconsin.

Le serre, ricordano i ricercatori, consumano la maggior parte dell’energia per mantenere la temperatura interna ottimale per la crescita dei pomodori: riscaldamento invernale e raffrescamento estivo.

Dai risultati è emerso che nei climi caldi e temperati, in particolare in Arizona, le serre potrebbero effettivamente diventare neutrali dal punto di vista energetico, cioè autoprodurre tutta l’elettricità di cui hanno bisogno in un anno con il fotovoltaico organico, bloccando solamente il 10% della luce che serve alle piante per la fotosintesi (photosynthetic band).

Ovviamente, volendo “trattenere” percentuali maggiori dello spettro luminoso impiegato nella fotosintesi, si potrebbe produrre ancora più energia, a scapito però della crescita delle colture.

In Carolina del Nord, una serra potrebbe diventare autosufficiente bloccando il 20% circa della luce fotosintetica, mentre nello Stato del Wisconsin, dal momento che il riscaldamento invernale richiede moltissima energia, le serre fotovoltaiche potrebbero coprire fino al 46% dei loro consumi complessivi su base annuale.

Secondo gli autori della ricerca, queste serre solari potrebbero contribuire a ridurre ancora di più l’impatto ambientale dell’agricoltura, perché le serre in generale consentono di utilizzare il suolo in modo più efficiente con minore consumo di pesticidi e acqua; ricordiamo che si stanno sperimentando diversi sistemi per coniugare energia rinnovabile e agricoltura, ad esempio i sistemi di agro-fotovoltaico con pannelli installati alcuni metri sopra il livello dei terreni, oltre alle serre con tetti solari.

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