La produzione agroalimentare in Italia assorbe circa il 13,8% dei consumi energetici industriali complessivi pari a circa 16,7 milioni di tonnellate di petrolio equivalenti (Mtep), molto al di sotto della media europea che si attesta intorno al 24% ma comunque molto importante e pesante sia in termini relativi che assoluti sulla bolletta energetica del nostro paese.
La maggior parte dei consumi è legata alla conservazione, trasformazione, trasporto e distribuzione mentre solo il 20% circa è connesso direttamente alle attività di produzione dei beni agroalimentari ovvero alla coltivazione e all’allevamento.
Per quello che riguarda direttamente la produzione agricola, l’energia utilizzata proviene per il 70% dalle fonti fossili (gas naturale, idrocarburi, carbone) seguita al 22% dall’energia elettrica fornita dalla rete e da un restante 8% fornito da fonti alternative quali biomasse, eolico, solare, idrodinamico, generalmente prodotto e consumato all’interno delle stesse aziende agricole.
Negli ultimi anni si sta assistendo ad una progressiva migrazione dai combustibili fossili all’energia elettrica e contestualmente a una forte crescita dell’uso di energia basata su fonti rinnovabili prodotta e consumata in loco sia a causa dell’aumento dei costi dei combustibili fossili e alle misure volte a ridurre l’emissione in atmosfera dei gas serra che più in generale per una maggiore consapevolezza sull’importanza della tutela ambientale.
In quest’ottica una grande importanza sta assumendo la produzione di energia dal sole tramite i pannelli fotovoltaici.
C’è però un problema di fondo che mette in stretta competizione la produzione elettrica dal sole con la produzione agricola: i pannelli fotovoltaici attualmente disponibili sono poco efficienti e ingombranti (con una potenza di circa 1MW per ettaro e una produzione media di 1.400 MWh per ettaro all’anno laddove una centrale a carbone di medie dimensioni ha una potenza installata tra i 1.200 e i 1.800 MW) e questo impone l’installazione di un elevato numero di pannelli per avere una produzione sufficiente e, poiché vanno installati a terra o su strutture relativamente basse, ciò significa sottrarre terreno alle coltivazioni.
Una possibile soluzione al problema, i pannelli fotovoltaici trasparenti
Come suggerisce il nome questo tipo di pannelli, contrariamente a quelli classici, che sono piuttosto spessi e totalmente impermeabili alla luce tanto da apparire neri, sono costituiti da celle fotovoltaiche semitrasparenti (fino al 96%) inserite in una struttura anch’essa trasparente.
Il vantaggio di questo tipo di pannelli consiste proprio nel fatto che la radiazione solare in parte viene catturata e utilizzata dalle celle per la produzione di corrente elettrica e in parte, in massima parte, passa oltre i pannelli e continua a svolgere la sua funzione naturale che può essere illuminare e riscaldare o, data la natura di questo articolo, attivare la fotosintesi clorofilliana e stimolare la crescita e lo sviluppo della flora.
Attualmente esistono tre differenti tecnologie per il fotovoltaico trasparente:
- celle in gel di silicio. Consiste in un wafer di silicio amorfo, e quindi semitrasparente, applicato direttamente sulla lastra di vetro o nell’intercapedine tra due lastre. La resa estetica è ottima, la trasparenza all’irraggiamento è molto elevata e si stanno studiando soluzioni ancora più trasparenti, ma la resa energetica è la più bassa delle tre, circa il 15% cui corrisponde una potenza specifica di circa 100W/m2.
- celle a base organica, OSC. Esistono diverse formulazioni della base organica utilizzata per questo tipo di celle, la cui caratteristica principale è la flessibilità e lo spessore ridottissimo. Hanno una efficienza superiore alle celle al silicio, 23-25% con una potenza specifica di circa 300W/m2, unita ad una maggior conducibilità termica, per contro sono meno trasparenti e più costose.
- celle a base di grafene. Rappresentano l’ultima frontiera delle celle fotovoltaiche, sono basate sulle caratteristiche di conducibilità elettrica e termica e di resistenza meccanica del grafene, uno degli stati allotropici del carbonio costituito da uno strato di spessore monoatomico di atomi di carbonio disposti secondo un reticolo a nido d’ape. Le caratteristiche di queste celle sono: massima trasparenza, minimo spessore (in teoria monoatomico), elevatissima resistenza meccanica (fino a 200 volte l’acciaio), massima efficienza 37-39% con una potenza specifica fino a 1000W/m2. Purtroppo si basano su un materiale, il grafene, ancora poco conosciuto ed estremamente costoso, per cui sono ancora poco diffuse.
Le serre fotovoltaiche
Questo tipo di tecnologia si presta molto bene ad essere integrata in una delle strutture tecnologiche più note e diffuse usate in agricoltura: le serre.
Le serre, in fondo, sono già da centinaia di anni il modo più efficiente per concentrare l’energia solare sotto forma di luce e calore per massimizzare la produttività delle colture e proteggerle dagli agenti esterni.
Nel corso degli anni hanno seguito lo sviluppo tecnologico dei processi produttivi connessi all’agricoltura diventando, nei casi più estremi, sistemi altamente sofisticati che controllano tutto il processo di crescita e sviluppo, garantiscono il microclima più adatto alle singole colture regolando la temperatura, la circolazione dell’aria e l’umidità, gestiscono i modi e i tempi dell’irrigazione e infine dosano la somministrazione di fertilizzanti e pesticidi.
Di pari passo sono anche diventate uno dei sistemi a più elevato consumo energetico del settore, cosa che talvolta ne limita l’utilizzo.
I pannelli trasparenti possono essere un’ottima soluzione a questo problema, in quanto si possono integrare facilmente nella struttura delle serre, non influenzano, se non in minima parte, „l’effetto serra” che si crea all’interno delle serre stesse, possono essere usati per regolare l’irraggiamento o l’ombreggiamento delle colture, forniscono energia proprio quando le serre ne hanno maggiormente bisogno, ovvero durante il giorno.
Dopo averne illustrato i pregi non si può non citare i difetti, primi tra tutti l’elevato costo di acquisto e manutenzione e una certa fragilità agli eventi atmosferici estremi che uniti ad una certa „inerzia culturale” ostacolano la diffusione di questa come di altre innovazioni tecnologiche.
Occorre superare questi ostacoli e fortunatamente la politica e la tecnologia sono già impegnate in questo senso. Da un lato la Commissione Europea con il suo Green Deal e la recente proposta di riforma della PAC si è impegnata a promuovere e incentivare l’utilizzo di tecnologie più ecosostenibili in agricoltura, e la produzione energetica dal fotovoltaico è una di queste, dall’altro le industrie del settore sono impegnate a trovare tecnologie, materiali, processi produttivi e installazioni più versatili, economici, efficiente e resistenti.
