Energia solare per un'agricoltura sostenibile

L'energia solare sta diventando una tendenza di primo piano nel settore delle energie rinnovabili, soprattutto grazie al forte calo dei costi tecnologici e alla diffusione a livello globale della transizione verso le energie rinnovabili.

Báo Nhân dân•30/11/2025

Centrale solare di Dau Tieng, provincia di Tay Ninh. (Foto: MINH PHUONG)

Centrale solare di Dau Tieng, provincia di Tay Ninh . (Foto: MINH PHUONG)

L'energia solare sta diventando una tendenza di primo piano nel settore delle energie rinnovabili, soprattutto grazie al forte calo dei costi tecnologici e alla diffusione a livello globale del passaggio alle energie rinnovabili. Uno dei metodi più comuni per convertire l'energia solare in elettricità e soddisfare il fabbisogno umano è l'utilizzo di pannelli solari.

Tuttavia, secondo gli esperti, lo sviluppo degli impianti solari a livello globale sta rivelando significative limitazioni in termini di impatto ambientale e utilizzo delle risorse del territorio. Il processo di produzione fotovoltaica impiega sostanze chimiche tossiche come acido cloridrico, acido solforico, acido nitrico e fluoruro di idrogeno, che possono comportare rischi per la salute, soprattutto per i lavoratori addetti alla produzione. Un rapporto dell'Institute for Energy Research (IER) statunitense indica che i pannelli solari generano una quantità di rifiuti pericolosi 300 volte superiore a quella prodotta dalle centrali nucleari a parità di energia fornita. I pannelli solari che utilizzano metalli pesanti come piombo, cromo e cadmio possono danneggiare l'ambiente del suolo se vengono frantumati e interrati.

Inoltre, i pannelli solari di grandi dimensioni, tipici degli impianti industriali, occupano molto spazio, inibendo la crescita della vegetazione sottostante e trasformando queste aree in terreni aridi.

In Vietnam, l'energia solare si è sviluppata rapidamente negli ultimi anni, soprattutto a Ninh Thuan, considerata la "capitale dell'energia solare" del Paese. Questo boom si è verificato in un contesto di rapida crescita economica , elevata domanda di energia e drastica diminuzione dei costi tecnologici. Tuttavia, i progetti solari su larga scala occupano vaste aree di terreno, esercitando pressione sull'ambiente. La maggior parte dei progetti non prevede piani per lo smaltimento dei pannelli solari al termine del loro ciclo di vita, mentre questi dispositivi contengono materiali e metalli pesanti che possono causare inquinamento se smaltiti con i metodi tradizionali di discarica.

In tutto il mondo, numerosi gruppi di ricerca hanno cercato di superare i limiti dei pannelli solari piani utilizzando la tecnologia dell'energia solare a concentrazione. Questa tecnologia concentra la luce solare in una piccola area per ridurre significativamente il numero di celle fotovoltaiche necessarie. Un gruppo di scienziati in Cina è stato tra i primi a proporre un modello che separa le componenti della luce solare, dove la luce rossa e blu vengono utilizzate per l'agricoltura e il resto viene convertito in elettricità. Tuttavia, questo modello è molto costoso perché richiede l'uso di costose pellicole nano-ottiche per separare la luce, ha una bassa durata e un fattore di focalizzazione di poche decine di volte, il che rende la tecnologia adatta solo all'uso in laboratorio.

Recentemente, un team di autori dell'Università di Phenikaa ha sviluppato un nuovo approccio che supera le suddette carenze ed è adatto alle condizioni pratiche, dopo aver implementato il progetto "Ricerca, progettazione e realizzazione di un sistema fotovoltaico-agricolo ecocompatibile basato sulla tecnologia dell'energia solare concentrata", finanziato dal Fondo nazionale per lo sviluppo della scienza e della tecnologia (Nafosted).

Il professore associato Vu Ngoc Hai, responsabile del progetto, ha spiegato che, invece di utilizzare un riflettore parabolico per creare una convergenza lineare, il team di ricerca ha optato per una lente di Fresnel: un componente ottico sottile, leggero, economico e in grado di concentrare la luce in un piccolo punto con un coefficiente di convergenza fino a centinaia di volte. Grazie a questa forte compressione, l'area della cella fotovoltaica necessaria si riduce di centinaia di volte, con conseguente minore utilizzo di materiale, sostanze chimiche tossiche, meno rifiuti e costi inferiori. Anche questa lente di Fresnel è un'invenzione del team, sviluppata nell'ambito di questo progetto.

Il professore associato Vu Ngoc Hai ha inoltre spiegato che, nel punto di convergenza, il team di ricerca ha posizionato uno specchio semiriflettente per separare le componenti della luce naturale. La luce rossa e blu (due regioni di luce che le piante assorbono fortemente) vengono trasmesse attraverso lo specchio all'area di coltivazione. La luce rimanente, in particolare la regione infrarossa che trasporta molta energia termica, viene riflessa e concentrata sul pannello solare ad alta efficienza. La separazione delle componenti luminose in un piccolo punto riduce di 25-30 volte la superficie che richiede il rivestimento del filtro, consentendo l'utilizzo di tecniche di rivestimento più durevoli, economiche e prodotte industrialmente. Questo rappresenta un miglioramento significativo rispetto alle tecnologie esistenti a livello mondiale.

Le sorgenti luminose rosse e blu, separate tra loro, vengono convogliate in fibre ottiche e ridistribuite tramite strutture ottiche. Ciò garantisce una distribuzione uniforme della luce alle piante, eliminando le ombre e prevenendo riduzioni di resa rispetto ai modelli con pannelli solari ampiamente distanziati o pannelli montati sui tetti delle serre. La luce riflessa ad alta energia viene convertita in energia elettrica con un'efficienza superiore rispetto alla tradizionale tecnologia a pannelli piani.

Secondo il team di ricerca, questa tecnologia apre la strada a potenziali applicazioni nei modelli agro-fotovoltaici in Vietnam, soprattutto nelle aree con elevata intensità di radiazione solare e necessità di combinare la produzione di energia elettrica con la coltivazione. Nella fase successiva, il team di ricerca mira a sviluppare il sistema in modo più completo, in modo da poterne valutare l'applicazione pratica, con l'obiettivo di trasferire la tecnologia alle imprese e ai modelli agro-fotovoltaici del paese.

Per garantire la scalabilità, il team ha collaborato con l'Università di Myongji (Corea del Sud), un istituto specializzato in ottica, materiali ed energie rinnovabili, per sviluppare congiuntamente un prototipo completo di sistema per uso sperimentale. Questa collaborazione ha permesso al team di effettuare misurazioni delle prestazioni in diverse condizioni ambientali, tra cui il clima tropicale di Hanoi e quello temperato di Seoul, in Corea del Sud. Hanno valutato la durabilità delle lenti di Fresnel e dei filtri ottici e verificato la stabilità della distribuzione della luce sulle piante. I risultati dei test iniziali hanno mostrato che il sistema offriva una maggiore efficienza di conversione energetica rispetto ai modelli tradizionali a pannello piatto nelle stesse condizioni di radiazione, fornendo al contempo uno spettro rosso-verde sufficiente per la crescita delle piante, evitando ombreggiamenti localizzati e non riducendo la resa. I primi successi del programma di collaborazione sono stati pubblicati sulla rivista internazionale Plos One, classificata nel primo trimestre.

Secondo i rappresentanti del Fondo nazionale per lo sviluppo scientifico e tecnologico, il progetto di ricerca non solo dimostra la fattibilità della tecnologia fotovoltaica agricola di nuova generazione, ma apre anche grandi opportunità per il Vietnam di unirsi al gruppo di paesi in possesso di tecnologie di energia solare a concentrazione per un'agricoltura sostenibile. Con l'obiettivo di ottimizzare ulteriormente i materiali ottici, ridurre i costi e costruire prototipi su larga scala nel periodo 2025-2027, si prevede che il sistema possa progredire verso le sperimentazioni sul campo, il trasferimento alle imprese e contribuire direttamente agli obiettivi del Vietnam in materia di agricoltura verde, economia circolare ed energie rinnovabili.

LUCE NEVE

Fonte: https://nhandan.vn/dien-mat-troi-cho-nong-nghiep-ben-vung-post926876.html