"La tecnologia dei moduli fotovoltaici semitrasparenti (STPV) si è affermata come una potenziale soluzione per mitigare gli effetti negativi dell'ombreggiamento intenso nei sistemi di coltivazione, pur mantenendo un'elevata densità di moduli", hanno affermato i ricercatori. "A nostra conoscenza, questo è il primo esperimento di ricerca replicato che valuta le diverse tipologie di trasparenza dei moduli in un campo orticolo irriguo."

L'esperimento è stato condotto nell'arco di due stagioni di crescita, il 2020 e il 2021. Il sito di studio si trovava a Fort Collins, in Colorado, Stati Uniti, in un campo destinato alla ricerca. Complessivamente, è stata testata la crescita di sei ortaggi: peperoncino jalapeño, peperone, lattuga, zucchina, pomodori cioccolato della Tasmania e pomodori rossi da corsa.

"C'erano tre file di piante in tutta l'area: nord, centrale e sud", ha spiegato il gruppo. "Lattuga, peperoni e pomodori sono stati piantati in due file sfalsate in aiuole di 0,9 m coperte con pacciamatura di plastica nera nelle file nord e sud. Le zucche sono state piantate esclusivamente nella fila centrale in entrambi gli anni con una distanza di 1,2 m tra le piante."

Per quanto riguarda i moduli fotovoltaici, gli scienziati ne hanno utilizzati tre per ogni tipo. Sono stati installati in una posizione fissa con un'inclinazione di 35 gradi verso sud, con il bordo inferiore a 1.220 mm dal suolo e la parte posteriore a un'altezza di 2.360 mm. I moduli ST-CdTe avevano una potenza nominale di 57 W, i BF-Si di 360 W e gli O-Si di 325 W.

"Ciascuna delle 12 parcelle coltivate, comprese sia le parcelle con impianti fotovoltaici che quelle di controllo, si estendeva per una larghezza di 4,3 metri, con una distanza di 4,3 metri tra le parcelle adiacenti", hanno affermato i ricercatori. "Grazie alla configurazione con montaggio su un unico palo, l'ombra proiettata dai moduli si spostava durante il giorno. In questo modo, le colture ricevevano la luce solare diretta al mattino presto e alla sera tardi, con la massima ombreggiatura nelle ore di punta e immediatamente sotto i moduli."

Secondo i risultati, le zucchine estive coltivate con tutti e tre i tipi di modulo hanno mostrato rese significativamente inferiori rispetto alla parcella di controllo, indipendentemente dal tipo di trasparenza del modulo. Mentre nella parcella di controllo, in condizioni di pieno sole, le zucchine hanno prodotto 5,1 kg per pianta, nello scenario BF-Si la resa è stata di 3,2 kg, nello scenario O-Si di 3,2 kg e nello scenario ST-CdTe di 4,1 kg.

Le altre verdure hanno avuto rese medie uguali o superiori al gruppo di controllo nel trattamento con ST-CdTe trasparente al 40%, ma senza differenze statisticamente significative. I peperoncini jalapeño hanno prodotto 155 g per pianta in pieno sole, 161 g nel BF-Si, 155 g nell'O-Si e 162 g nell'ST-CdTe, mentre i peperoni hanno prodotto 295 g per pianta in pieno sole, 294 g nel BF-Si, 278 g nell'O-Si e 346 g nell'ST-CdTe.

"L'ottimizzazione degli impianti fotovoltaici agricoli con moduli fotovoltaici semitrasparenti potrebbe aumentare la produzione agricola, mantenendo al contempo la protezione aggiuntiva offerta dalla chioma energizzata tipica dei sistemi fotovoltaici agricoli tradizionali", hanno concluso i ricercatori. "Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere meglio i compromessi economici tra la maggiore trasparenza dei moduli e la produzione di ortaggi, considerando anche l'aumento della resa energetica derivante dalla bifaccialità dei moduli."

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