Agrivoltaico e virtual fencing, la nuova frontiera del pascolo intelligente
Il cambiamento climatico impone un ripensamento delle opzioni per la valorizzazione del suolo. L’integrazione tra agrivoltaico e virtual fencing (recinti virtuali) consente di ampliare le fonti di reddito, aumentando produttività dei pascoli e qualità del foraggio
L'agrivoltaico è un sistema integrato, che combina produzione agricola e produzione di energia rinnovabile da fotovoltaico sulla stessa superficie (il suolo), con l’obiettivo primario non di ridurre, ma migliorare la produttività dell’agroecosistema. Formalmente si tratta di un utilizzo combinato del suolo (“dual land use”): grazie a strutture di supporto dei pannelli fotovoltaici, l’impianto è sopraelevato rispetto al terreno, o comunque è configurato in modo da permettere lo svolgimento delle normali attività agricole. La densità, l’inclinazione e l’altezza dei moduli sono ottimizzate per bilanciare l’esposizione alla radiazione solare, e quindi la produzione elettrica. Oltre ai moduli fotovoltaici (in silicio monocristallino o policristallino) e alle strutture di sostegno (tipicamente di 2-5 m di altezza), l’impianto fotovoltaico è talvolta completato con tracker monoassiali o biassiali, ossia dispositivi meccanici di orientamento dei pannelli fotovoltaici per massimizzare l'assorbimento di energia. Le file di moduli devono essere opportunamente distanziate per mantenere una trasmissione diffusa della luce sulle colture. Pur con conformazioni e design molto variabili, a seconda del contesto climatico e colturale in cui viene installato, i parametri progettuali tipici prevedono un’altezza minima da terra di 2–3 m e una distanza tra file di 5–10 m o più, anche per permettere un agevole passaggio in campo del macchinario agricolo. La copertura del suolo (GCR, Ground Coverage Ratio) è del 15-25% (con massimi del 40%), valori decisamente inferiori a quelli del fotovoltaico convenzionale, in cui si arriva anche al 70%.
Si possono distinguere tre tipologie di agrivoltaico: semplice con pannelli rialzati e nessun controllo dinamico; avanzato con tracker, moduli semitrasparenti e sistemi intelligenti di gestione della radiazione; verticale, con pannelli bifacciali verticali e coltivazioni tra le file. Il sistema colturale è rappresentato sia da colture erbacee (frumento, soia, orticole), che arboree (vite, frutteti), includendo anche il pascolo. Il parziale ombreggiamento creato dai moduli produce interessanti effetti microclimatici: l’evapotraspirazione è ridotta, mitigando in tal modo lo stress termico ed idrico e ottenendo, in definitiva un più efficiente uso della risorsa idrica. Oltre ad un sistema elettrico, identico a quello di un impianto tradizionale, nell’agricol-voltaico sono presenti sensori per il monitoraggio dell’intensità della radiazione solare, della produzione energetica, della temperatura e dell’umidità del suolo, integrati da altri che controllano la produttività delle colture. La progettazione di un impianto agrivoltaico deve tenere conto di: radiazione fotosinteticamente attiva (PAR, Photosynthetically Active Radiation,) disponibile per le piante; ombreggiamento (GCR, Ground Coverage Ratio, espresso in percentuale); altezza delle strutture; forma e orientamento dei pannelli.
Aspetti economici e ambientali. La diversificazione delle fonti di reddito riduce l’esposizione alle fluttuazioni dei prezzi dei prodotti agricoli e dell’energia. Peraltro, gli impianti agrivoltaici richiedono generalmente investimenti iniziali più elevati rispetto a quelli tradizionali a terra, per la necessità di strutture sopraelevate, maggiori distanze tra le file dei moduli e sistemi di monitoraggio. Nonostante ciò, la sostenibilità economica è spesso supportata da politiche pubbliche e incentivi specifici, che promuovono la transizione energetica senza compromettere la produzione agricola. Dal punto di vista ambientale, l’agrivoltaico riduce senza dubbio il conflitto tra produzione energetica e uso del suolo, evitando la sottrazione permanente di terreni idonei alla coltivazione agricola, che talvolta si verifica con gli impianti fotovoltaici tradizionali. Inoltre, grazie alla produzione di energia rinnovabile, l’agrivoltaico può contribuire alla riduzione delle emissioni di gas serra e, se progettato in modo appropriato, può favorire una migliore gestione del suolo e della biodiversità.
Al di là delle criticità segnalate riguardo agli investimenti, l’agrivoltaico può essere considerato un modello innovativo che integra obiettivi energetici, agricoli e ambientali all’interno di un’unica infrastruttura territoriale.
Integrazione del virtual fencing nell’agrivoltaico. Si tratta di un approccio innovativo alla gestione sostenibile che consente la produzione di energia rinnovabile combinata con sistemi avanzati di gestione del pascolo e rappresenta una delle frontiere più avanzate dell'agrifood 4.0, in grado di ridurre la necessità dello sfalcio meccanico e migliorare la gestione del suolo.
Il pascolo controllato contribuisce inoltre a mantenere il suolo coperto da vegetazione, riducendo fenomeni di erosione e migliorando la fertilità del terreno attraverso l’apporto naturale di sostanza organica derivante dalle deiezioni animali. Un ulteriore tangibile vantaggio è la flessibilità gestionale: grazie al virtual fencing, le aree di pascolo possono essere adattate nel tempo in base alla crescita della vegetazione, all’andamento climatico stagionale e alle esigenze dell’impianto energetico. Il pascolo controllato può inoltre contribuire a migliorare la biodiversità, favorendo la differenziazione delle specie vegetali presenti, riducendo al contempo l’impatto sul suolo provocato dalle lavorazioni meccaniche.
Accanto a queste molteplici potenzialità, bisogna considerare però alcune criticità, riferite sostanzialmente ai costi tecnologici e gestionali: l’attivazione del virtual fencing richiede collari GPS, infrastrutture di comunicazione e piattaforme digitali per il monitoraggio degli animali. Il costo di ogni collare varia tra 30-40 e 200 euro, cui va aggiunto l’onere economico dell’infrastruttura (gateway, cloud ecc.). Per garantire un fattivo benessere animale, gli stimoli correttivi devono aver cura di evitare uno stress eccessivo negli animali. Viceversa, le strutture degli impianti agrivoltaici devono essere realizzate per evitare che l’attività degli animali possa danneggiar i moduli fotovoltaici, i cavi, e più in generale le infrastrutture elettriche. Gli operatori devono essere adeguatamente formati, con l’acquisizione di competenze digitali e di gestione integrata dei sistemi agro-energetici.
Il progetto SAGE (Sustainable Agrivoltaic Grazing Ecosystem). Propone lo sviluppo e la validazione di un modello agroecologico integrato, che combina agrivoltaico e pascolo di ruminanti, con l’obiettivo di ottimizzare l’uso multifunzionale del suolo e aumentare la resilienza dei sistemi agricoli basati sul pascolo. Gli obiettivi principali riguardano l’integrazione tra impianto fotovoltaico, sistemi di gestione del pascolo e tecnologie digitali avanzate. In particolare, il progetto è finalizzato ad analizzare gli effetti dei moduli fotovoltaici su microclima, suolo e vegetazione; sviluppare sistemi di monitoraggio basati su sensori e virtual fencing per il controllo degli animali; ottimizzare la gestione del pascolo in ambienti caratterizzati dalla presenza di impianti energetici; integrare dati multi-sorgente (sensoristica, telerilevamento, analisi NIR) per supportare modelli decisionali e strategie adattive. Un ulteriore obiettivo è la valutazione ingegneristico-economica dei sistemi agrivoltaici con pascolo, attraverso lo studio dei benefici ambientali con l’analisi del ciclo di vita (LCA) e lo sviluppo di nuovi modelli di business. Il progetto prevede inoltre la sperimentazione in “living labs” distribuiti in diversi contesti climatici europei, al fine di validare soluzioni scalabili e trasferibili considerando anche gli effetti del cambiamento climatico.
Oltre alla dimostrazione della fattibilità tecnico-economica di tali sistemi su scala reale, i risultati attesi includono l’elaborazione di linee guida tecniche per la progettazione e gestione di sistemi agrivoltaici con integrazione zootecnica; di protocolli operativi per l’uso di tecnologie di precision livestock farming (es. collari GPS e recinzioni virtuali); di modelli predittivi per la gestione integrata di energia, per la produttività del pascolo e biodiversità. Le ricadute attese per il settore agricolo sono l’incremento dell’efficienza d’uso del suolo per la produzione simultanea di energia e foraggio, la riduzione dei costi di gestione (si evitano sfalci e l’impianto di recinzioni), il miglioramento del benessere animale grazie al controllo microclimatico. Più in generale, l’adozione di tecnologie digitali e di sistemi di monitoraggio avanzati favorisce la transizione verso un’agricoltura di precisione, sostenibile e resiliente ai cambiamenti climatici.
Il virtual fencing
Si tratta di una tecnologia basata su collari GPS applicati ai capi (bovini, ma anche caprini e ovini) che consente di delimitare aree di pascolo tramite barriere digitali, senza l’uso di recinzioni fisiche. Attraverso segnali acustici o stimoli correttivi, gli animali vengono guidati a rimanere all’interno di aree prestabilite, che possono essere modificate dinamicamente tramite software. In pratica, quando un animale si avvicina al limite virtuale, il collare emette un suono di avvertimento crescente. Se l'animale attraversa il confine, riceve un lieve impulso elettrico (fino a 25 volte inferiore a una recinzione elettrica tradizionale). Attraverso un'App per smartphone, l'allevatore disegna la zona di pascolo, monitora la posizione degli animali in tempo reale e riceve notifiche.
