Quando conviene installare serre fotovoltaiche per annullare i consumi energetici?
(Rinnovabili.it) – È possibile trasformare le serre in elementi neutri dal punto di vista energetico utilizzando solo l’energia del sole? A questa domanda ha voluto di rispondere un nuovo studio, elaborato dalla North Carolina State University. La ricerca ha messo insieme le competenze di ingegneri, biologi e fisici per studiare i vantaggi delle serre fotovoltaiche. L’elemento clou, in questo caso, è l’integrazione di celle solari organiche trasparenti, elementi in grado di sfruttare alcune lunghezze d’onda per la produzione d’elettricità, permettendo invece il passaggio di quelle necessarie alle specie vegetali. “Le piante usano solo alcune lunghezze d’onda della luce per la fotosintesi, e l’idea è quella di creare serre fotovoltaiche che producano energia da quella luce inutilizzata consentendo al contempo il passaggio della maggior parte della banda fotosintetica”, afferma Brendan O’Connor, autore dello studio e professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso l’ateneo americano. “Siamo in grado di farlo utilizzando celle solari organiche, perché ci consentono di sintonizzare lo spettro di luce che la cella solare assorbe”.
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Il dimensionamento dell’impianto era la vera incognita: i ricercatori non sapevano quanta elettricità avrebbe generato un tetto solare organico né se questa sarebbe bastata alle esigenze della serra. Per elaborare una risposta, il team ha utilizzato un modello computazionale basato sulla coltivazione dei pomodori in Arizona, Carolina del Nord e nel Wisconsin.
“Gran parte del consumo di energia nelle serre proviene dal riscaldamento e dal raffreddamento, quindi il nostro modello si è concentrato sul calcolo del carico di energia necessario per mantenere l’intervallo di temperatura ottimale per la crescita del pomodoro”, afferma O’Connor. “Il modello ha calcolato la quantità di energia che una serra fotovoltaica potrebbe produrrebbe in ogni località analizzata”.
Non si è trattato di un lavoro facile: esiste, infatti, un complicato compromesso tra la quantità di energia generata dalle celle solari e la quantità di luce nella banda fotosintetica. E generare quantità “elevate” di energia potrebbe significare sacrificare parte della crescita delle piante.
Ad esempio, in Arizona, le serre potrebbero diventare neutre dal punto di vista energetico, senza richiedere alcuna fonte di energia esterna, bloccando solo il 10per cento della banda di luce fotosintetica. Tuttavia, se i coltivatori fossero disposti a perder “qualcosa” in termini di crescita vegetale, potrebbero generare il doppio dell’energia necessaria per far funzionare la serra. Nella Carolina del Nord, una serra potrebbe diventare neutra dal punto di vista energetico bloccando il 20 per cento della luce necessaria alla fotosintesi. Nel Wisconsin, invece le serre fotovoltaiche non risultano applicabili in maniera conveniente. La causa? L’elevata quantità di energia richiesta durante l’inverno.
L’articolo, “Achieving Net Zero Energy Greenhouses by Integrating Semitransparent Organic Solar Cells“, è pubblicato sulla rivista Joule (testo in inglese).
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