Descrizione del Progetto

Il progetto Biovoltaico fa riferimento al settore: Ingegneria dei sistemi e delle comunicazioni, ingegneria elettrica, elettronica, delle comunicazioni, ottica e dei sistemi e, nello specifico, al sottosettore dei Sistemi energetici (produzione, distribuzione, applicazione).

Il progetto si pone l’obbiettivo di definire le tecniche di coltivazione biologica e i criteri progettuali ottimali per la realizzazione di un impianto FER agrovoltaico che per le peculiarità innovative verrà definito “Biovoltaico”. La scelta del predetto settore in conformità con la classificazione 2020 stabilita dal Consiglio Europeo della Ricerca, è giustificata anche dalle competenze specifiche della società mandataria e degli ODR partner del progetto.

Il valore aggiunto che ci si prefigge di conseguire è quello di creare le condizioni per favorire la diffusione degli impianti “biovoltaici” in luogo di quelli convenzionali, minimizzando l’impatto sull’uso del suolo rispetto ai sistemi tradizionali.

Le attività progettuali prevedono la dimostrazione della tecnologia prima in ambiente di prova e poi ambiente reale, mediante la realizzazione e successiva ottimizzazione di un prototipo impiantistico, l’impianto “biovoltaico” vero e proprio, e n. 2 attrezzature prototipali necessarie alla coltivazione dell’impianto stesso. Ciò consentirà, congiuntamente agli Organismi di Ricerca coinvolti nel progetto, di sviluppare le esperienze, le metodologie, i criteri progettuali ed anche i servizi necessari alla realizzazione, gestione ed esercizio di tale categoria di impianti fotovoltaici innovativi. Le esperienze e competenze maturate saranno poi messe a disposizione degli operatori di mercato, tramite l’attività di pubblicazione e divulgazione scientifica eseguita dagli Organismi di Ricerca. Le imprese coinvolte, invece, mettendo a frutto le esperienze e competenze maturate, potranno svolgere una serie di servizi specifici.

 

Unità Operative

 

Intellienergia S.r.l.

Intellienergia è una società ad alto contenuto tecnico-scientifico specializzata nel settore delle energie rinnovabili in particolar modo quello della progettazione degli impianti fotovoltaici, principalmente per grandi aziende, enti pubblici, investitori, istituti di credito ed imprese di produzione e distribuzione di energia, rappresenta un punto riferimento nel settore a livello nazionale ed assumerà il ruolo di capofila del progetto.

Ad oggi Intellienergia ha progettato impianti alimentati a fonti rinnovabili in Italia e all’estero per più di 1.500 MWp di impianti fotovoltaici e 650 MW di impianti eolici, oltre 400 MVA di stazioni di consegna per la connessione in degli impianti in alta tensione sulla rete Terna, con ciò potendo essere considerata la società d’ingegneria italiana più referenziata nel settore fotovoltaico nell’attuale contesto di mercato.

Bassano Natura società agricola S.r.l.

La Bassano Natura ha esperienza da oltre 10 anni nella coltivazione agricola e nell’esercizio di un impianto fotovoltaico di tipo “agrovoltaico” realizzato su terreni in concessione dall’Università Agraria di Bassano Romano (VT).

La strategia della società è stata quella di unire le competenze nel settore agricolo a quelle in ambito fotovoltaico.

Nell’anno 2022 la società ha avuto ricavi per oltre 140.000 euro, con un tasso di crescita di circa il 30% rispetto all’anno precedente.

La società è amministrata dai due soci amministratori, di cui uno con qualifica di Imprenditore Agricolo Professionale, che si occupano di tutte le attività aziendali.

La Bassano Natura società agricola S.r.l. ha un know-how aziendale specifico utile al progetto, per l’esperienza acquisita nella gestione diretta dell’impianto fotovoltaico di tipo agrovoltaico di proprietà dell’azienda, indispensabile ad orientare le scelte progettuali agronomiche in considerazione dell’effettiva praticabilità ed applicabilità.

Nell’ambito delle attività ad essa attribuite la Bassano Natura si avvarrà, per gli aspetti che riguardano gli ambiti agronomici e vegetazionali, della consulenza specialistica del gruppo di ricerca che lavora presso l’Orto Botanico presso il dipartimento di Biologia dell’Università degli Studi di Roma Tor Vergata, delle cui competenze specialistiche si dirà in seguito nella scheda relativa agli organismi di ricerca.

Università degli Studi di Roma Tor Vergata

L’Università degli Studi di Roma Tor Vergata è da anni impegnata nella ricerca nei settori e negli ambiti in cui sviluppa il progetto e parteciperà direttamente al progetto con il Dipartimento Ingegneria Elettronica dell’Università degli Studi di Roma Tor Vergata, di cui fa parte il Laboratorio CHOSE che ha più di 10 anni di esperienza nel campo delle tecnologie fotovoltaiche innovative nel campo delle applicazioni agrivoltaiche.

Diversi progetti a livello nazionale hanno coinvolto il Laboratorio CHOSE e istituzioni accademiche sugli aspetti agricoli e biologici della crescita delle colture sotto pannelli fotovoltaici semitrasparenti, spettralmente selettivi, come il FV a base di semiconduttori organici polimerici (OPV) ed i moduli basati sulla tecnologia fotoelettrochimica a colorante (DSSC).

CREA

l CREA Consiglio per la Ricerca in agricoltura e l’analisi dell’Economia Agraria è il principale ente di ricerca italiano dedicato alle filiere agroalimentari con personalità giuridica di diritto pubblico, vigilato dal Ministero dell'agricoltura, della sovranità alimentare e delle foreste (Masaf), con competenze che spaziano dal settore agricolo, zootecnico, ittico, forestale, agroindustriale, nutrizionale, fino all’ambito socioeconomico.

La rete scientifica del CREA è strutturata in 12 centri di ricerca, 6 di filiera e 6 trasversali, presenti in maniera capillare su tutto il territorio nazionale per rispondere alle diverse esigenze territoriali. Nel Centro lavorano oltre 2000 unità, di cui circa la metà sono ricercatori e tecnologi con specializzazioni su temi comuni a tutte le filiere.

Il CREA dispone, inoltre, di numerose aziende e aree sperimentali che consentono di svolgere ricerche sulle attività agricole nelle aziende stesse, consentendo di verificarne i risultati facilitando l'applicabilità sul campo e la loro diffusione agli operatori del settore.  

Il CREA-IT, Centro di ricerca Ingegneria e Trasformazione agroalimentare, con sede a Monterotondo (RM), svolge attività nel campo dell’ingegneria dei biosistemi, dei processi agroindustriali e delle trasformazioni, soprattutto ortofrutticole, cerealicole e olivicole, per la gestione sostenibile degli agroecosistemi e delle filiere agricole, agroalimentari e agroindustriali. Tra gli obiettivi, quello di promuovere lo sviluppo sostenibile delle produzioni energetiche e agroalimentari attraverso lo studio e l'attuazione di innovazioni tecnologiche e strategie per l'approvvigionamento di prodotti e sottoprodotti agricoli e forestali secondo i principi della bioeconomia circolare. Un’importante filone di ricerca riguarda l’aumento dell'efficienza delle attività agromeccaniche attraverso studi integrati su macchine, meccanizzazione, tecnologie di agricoltura digitale di precisione, analisi delle prestazioni delle macchine agricole (ergonomia e sicurezza), studi di remote/proximal sensing e di sensoristica di controllo avanzata (open-source), omologazione e certificazione macchine e meccanizzazione di nuove colture.

 

Obiettivi del Progetto e relativi WP

 

Il progetto si prefigge l’obbiettivo di raggiungere il TRL8 e cioè la realizzazione di un sistema completo e qualificato in base alla metodologia di valutazione TRL, partendo da un livello TRL3.

Il sistema TRL8 sarà qualificato per la produzione di energia elettrica rinnovabile in associazione alla coltivazione del frumento biologico.

L’idea di focalizzare l’attività di ricerca, almeno per la prima campagna di coltivazione sul frumento biologico, è motivata dal fatto che tale coltivazione è una delle più diffuse sul territorio nazionale, costituendo l’abbinamento più frequentemente e diffusamente replicabile sul territorio nazionale, dal nord al sud.

Inoltre si presume che il frumento, per le caratteristiche agronomiche, sia una delle coltivazioni che non verrebbe penalizzata o addirittura beneficerebbe dell’integrazione con un impianto fotovoltaico di tipo Bio-voltaico.

Suddivisione in WP e relativi WP Leader:

-WP1: Prof. ing. Andrea Reale, dipendente dell’Università degli Studi di Roma Tor Vergata;

-WP2: PhD ing. Francesco Gallucci, dipendente del CREA;

-WP3: PhD ing. Alessandro Zanini, direttore tecnico Intellienergia Srl;

-WP4: PhD ing. Giulio de Simone, amministratore Bassano Natura soc. agricola a r.l.;

-WP5: PhD ing. Alessandro Zanini, direttore tecnico Intellienergia Srl

  WP 1: FV innovativo per impianti “Biovoltaici” – dip. Ing Elettronica Università Tor Vergata – Ricerca Industriale

Sviluppo e scalabilità di moduli solari in tecnologia DSSC, semi-trasparenti e oltre lo stato dell'arte per applicazioni in agrivoltaico.

I moduli fotovoltaici DSSC saranno realizzati con materiali organici e ibridi a basso impatto ambientale, basso Energy payback time e ridotte emissioni di CO2. I moduli DSSC sono progettati per garantire un'elevata trasmissione della radiazione fotosinteticamente attiva (PAR), elevata efficienza di conversione e stabilità.

WP 2: Sviluppo e sperimentazione delle sinergie fra agricoltura e produzione di energia, monitoraggio e divulgazione dei risultati – CREA – Sviluppo Sperimentale

 Task 2.1: L’obiettivo generale della Task è quello di supportare la realizzazione del prototipo per il funzionamento in ambiente reale realizzato nell’ambito del WP5 e dimostrare una sinergica produzione di energia elettrica e colture di pregio in regime biologico nel rispetto delle specifiche esigenze dei due comparti sia in termini impiantistici per la produzione di energia sia agronomici per le esigenze di coltura e gestione dei mezzi tecnici, provvedendo inoltre alla pubblicazione e divulgazione dei risultati ottenuti.

Obiettivi specifici:

-valutazione delle necessità impiantistiche strutturali inerenti a specifiche filiere ed alle principali operazioni colturali;

-sviluppo di percorsi colturali mirati alle specifiche esigenze delle produzioni biologiche mirati all’efficienza energetica del sistema ed al contenimento dei costi;

-valutazione della sostenibilità economica ed energetica del prototipo;

-promozione di attività dimostrative, divulgative e informative.

Task 2.2: L’obiettivo generale della Task è quello di sviluppare il monitoraggio del sistema Biovoltaico in grado di individuare gli indicatori ambientali, chimico-fisici e biologici che caratterizzano il sistema agricoltura-energia. Il monitoraggio avrà lo scopo di verificare se i due sistemi, agricolo e energetico, soddisfano i requisisti che garantiscono la produttività sinergica di energia e colture agricole messe a dimora, utilizzando le tecnologie proprie dell’agricoltura 4.0, che consentono sia una ottimizzazione dei prodotti fitosanitari per la protezione delle colture, sia condizioni microclimatiche ottimali con un notevole risparmio della risorsa idrica. La caratterizzazione chimico fisica del suolo è in grado di dare informazioni sull’impatto dei pannelli e delle pratiche agricole, sulla qualità del suolo che influenza la resa agricola. La continua rilevazione dei parametri microclimatici come radiazione solare, precipitazioni, umidità dell’aria e del terreno, danno la possibilità di capire la disponibilità della risorsa idrica in modo da gestirne al meglio l’utilizzo nel comparto agricolo, minimizzando le perdite e aumentando la resa. Le attività, quindi saranno rivolte al monitoraggio della risorsa idrica, della continuità agricola, della qualità e fertilità del suolo, del microclima e della resilienza ai cambiamenti climatici.

 WP 3: realizzazione prototipo di impianto “biovoltaico” – Intellienergia – Ricerca Industriale

Realizzare e testare un prototipo agrivoltaico di tipo “biovoltaico” in ambiente di laboratorio nell’ambito delle attività richieste per il completamento del TRL4.

WP 4: dimostrazione della funzionalità in ambiente di prova dell’impianto biovoltaico e realizzazione attrezzature prototipali per la coltivazione – Bassano Natura - Ricerca Industriale

Realizzare e testare in ambiente di laboratorio le coltivazioni e sviluppare le attrezzature prototipali nell’ambito delle attività richieste per il completamento del TRL4. Tale attività sarà svolta con il supporto del dipartimento di Biologia dell’Università degli Studi di Roma Tor Vergata.

WP 5: Realizzazione e ottimizzazione del prototipo Biovoltaico in ambiente reale - intellienergia - Sviluppo Sperimentale

Realizzare e testare il prototipo agrivoltaico di tipo “biovoltaico” per il funzionamento in ambiente reale, provvedendo all’esecuzione di tutte le attività di ottimizzazione per la definizione della configurazione finale nell’ambito delle attività richieste per il completamento dei TRL da 5 a 8.  

 

Risultati attesi

 

-MIGLIORAMENTO NELLO STATO DELL’ARTE: l’aumento nell’efficienza gestionale degli impianti agrivoltaici, grazie ai risultati ottenibili mediante le attività di R&S del nostro progetto, che mira altresì all’ottimizzazione delle risorse presenti nelle aree oggetto di intervento. Questo primo elemento può rappresentare una forte leva di attrattiva, generando così incrementi dell’indotto generato dalle stesse attività di gestione dei terreni e degli impianti.

-SVILUPPO DI INNOVAZIONE NEL SETTORE: l’aggregazione crede nell’obiettivo di sviluppare il concetto stesso di “BioVoltaico”, integrando nuovi elementi rispetto a quelli attualmente considerati, e sintetizzati nei paragrafi precedenti. Infatti il modello BioVoltaico, oltre a puntare sugli aspetti “ecologici”, aggiunge la possibilità di far emergere il patrimonio di risorse presenti – ma non ancora valorizzate – nelle aree agricole. In questo modo, i territori oggetto degli interventi divengono al contempo “motore” di economie di sistema, generando esternalità positive ambientali e sociali, in territori spesso dimenticati ma caratterizzati da un forte potenziale di creazione di valore.

 

Risultati intermedi

 

Le attività svolte nell’ambito del WP2 hanno prodotto risultati preliminari nella fase che precede la gestione dell’impianto “Biovoltaico”.

In relazione agli obiettivi previsti nel WP2 e relative Task 2.1 e 2.2, le attività svolte si riferiscono alle linee di ricerca di seguito elencate:

Task 2.1

Linea 1: valutazione delle principali filiere biologiche locali e delle necessità di meccanizzazione inerenti alle principali operazioni colturali.

Attività svolte:

-indagine delle filiere biologiche locali e delle diverse operazioni colturali per lo sviluppo di soluzioni integrate fra parco agromeccanico e agrisolare in funzione delle condizioni pedoclimatiche e delle tecnologie più idonee;

Linea 2: progettazione e sviluppo di percorsi colturali integrati mirati all’efficienza produttiva energetica ed agricola con contenimento dei costi

Attività svolte:

-valutazione delle operazioni di messa a dimora e meccanizzazione integrabili con la produzione energetica in base alla tipologia di configurazioni impiantistiche individuate.

Task 2.2

Linea 1: Analisi del suolo

Attività svolte:

-Identificazione dei siti di campionamento;

-Prelievo di campioni di suolo in diversi punti dell’area selezionata;

-Analisi di laboratorio per la caratterizzazione chimico-fisica dei campioni di suolo

Linea 2: Studio dei parametri microclimatici, contenuto idrico e radiazione solare

Attività svolte:

- Caratterizzazione del microclima tramite determinazione degli indicatori ambientali climatici e biologici