I pannelli che lasciano passare meno luce fanno risparmiare più acqua

Il silicio amorfo lascia passare il 20% della radiazione solare, il tellururo di cadmio il 50%.

Con i pannelli in silicio amorfo la perdita d’acqua per evaporazione si riduce di oltre il 60%. Con quelli in tellururo di cadmio, del 31%. Il primo risultato è più del doppio del secondo, e nasce da una contraddizione solo apparente: il pannello che protegge meglio dall’evaporazione è quello che lascia passare meno luce, il 20% della radiazione solare contro il 50%. Sono i risultati di un progetto di ricerca dell’Università di Jaén finanziato dalla Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación della Junta de Andalucía. La notizia è stata diffusa lo scorso 23 agosto, quindi non è recente. A due mesi di distanza, però, vale la pena tornarci, perché quei numeri cambiano il modo di valutare un impianto agrivoltaico in una regione dove l’acqua scarseggia.

Meno luce, più acqua: il conto che non torna

Lo studio è partito da una domanda semplice: che cosa succede dentro una serra quando il tetto diventa un generatore elettrico. Secondo la comunicazione della Consejería, il progetto ha verificato che i pannelli solari semitrasparenti integrati nelle serre producono elettricità e allo stesso tempo abbassano la temperatura e la domanda d’acqua. I ricercatori hanno confrontato due tecnologie già in commercio. La prima, al tellururo di cadmio (CdTe), trasmette il 50% della radiazione solare che arriva sul pannello. La seconda, al silicio amorfo (a-Si), scende al 20%. La fonte non riporta i dati di produzione elettrica delle due soluzioni:
il confronto disponibile riguarda il microclima, non i chilowattora.

Sul microclima gli effetti misurati sono netti. Sotto i pannelli la temperatura nei prototipi di serra è scesa, con punte fino a cinque gradi in meno nei momenti più caldi, e l’umidità relativa è aumentata. Da qui deriva il dato principale, cioè la minore perdita d’acqua per evaporazione: secondo le stime dei ricercatori, 31% in meno con il tellururo di cadmio e oltre il 60% in meno con il silicio amorfo. Il dato va però letto con cautela. Il confronto riguarda prototipi, non serre commerciali a pieno regime, e una copertura che lascia passare solo un quinto della radiazione pone anche il problema della luce disponibile per le colture. Resta poi un’altra questione: conta soltanto quanta luce passa, o anche quale tipo di luce?

Non solo quanta luce, ma quale

Il titolo dell’articolo, pubblicato sulla rivista AgriEngineering, indica già la risposta. Si intitola “Spectral Selectivity and Microclimatic Buffering of Semi-Transparent Photovoltaics in Greenhouses: A Comparative Analysis of CdTe and a-Si Technologies for Agrivoltaic Applications”. La parola chiave è selettività spettrale, cioè la capacità di un materiale di filtrare in modo diverso le varie lunghezze d’onda. È la direzione in cui si muovono anche le coperture in perovskite. Secondo una rassegna pubblicata su Nature Reviews Materials, i benefici osservati con queste coperture si spiegano con cambiamenti specifici nella composizione cromatica della luce trasmessa. Il tetto in perovskite riduce in modo selettivo la radiazione ultravioletta e modifica l’equilibrio tra blu, rosso e far-red. La tecnologia quindi offre già più leve della semplice opacità. Resta da capire dove questo vantaggio pesi davvero in termini economici.

Il prezzo vero è sottoterra

Per rispondere bisogna passare dalla fisica della luce all’economia dell’acqua. Il guadagno tecnico di un tetto fotovoltaico, alla fine, si misura in metri cubi non prelevati. Il contesto lo rende evidente. Secondo un’analisi sulla scarsità d’acqua in agricoltura, il settore delle serre produce tra 2,5 e 3,5 milioni di tonnellate della frutta e della verdura consumate in Europa. L’acqua necessaria è stata tradizionalmente estratta dalle falde sotterranee, che oggi risultano esaurite e sovrasfruttate. In una situazione del genere, ridurre l’evaporazione di un terzo o di più della metà significa ridurre la pressione su una risorsa che non si ricarica al ritmo con cui viene consumata.

È anche il motivo per cui l’agrivoltaico viene presentato sempre meno come semplice produzione di energia su terreno agricolo. L’associazione di settore SolarPower Europe ricorda che in Europa sono operativi oltre 200 progetti che combinano solare e agricoltura. Tra i vantaggi elencati, oltre all’ombra mobile, alla rigenerazione del suolo e alla protezione di colture e bestiame dal caldo estremo, c’è proprio la riduzione dell’uso d’acqua. Lo studio di Jaén aggiunge una misura concreta a questa affermazione generale, e mostra che
la differenza tra una tecnologia e l’altra può essere molto ampia.

Chi ci guadagna, quindi? Prima di tutto gli agricoltori, che con coperture di questo tipo possono dipendere meno da falde già sotto stress. Cambia però anche il modo di calcolare il valore di un impianto. Finora il parametro di riferimento è stato l’energia prodotta. Se i dati dei prototipi saranno confermati su scala reale, accanto ai chilowattora andrebbe considerata l’acqua risparmiata, che per una serra del sud della Spagna può valere più dell’elettricità. Il numero da seguire nei prossimi mesi è la distanza tra il 31% e l’oltre 60%. Se i nuovi progetti e i criteri di valutazione degli impianti cominceranno a usare il risparmio idrico come indicatore, sarà questo divario a stabilire quale tecnologia si diffonderà sopra le serre.