Raffrescare le serre con il sole

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Quando si parla di colture protette (orticoltura e floricoltura), i consumi maggiori fino ad ora oggetto di studio da parte della comunità scientifica sono stati soprattutto quelli legati al riscaldamento delle serre. Solo di recente si è cominciato a dare importanza anche ai sistemi di climatizzazione per il raffrescamento delle colture nei picchi primaverili ed estivi, dove soluzioni di ventilazione naturale (circolazione dell’aria tramite aperture delle finestrature laterali e di colmo) non riescono a sopperire in maniera ottimale al fabbisogno. La climatizzazione permette di rispondere a temperature estive che, anche alle nostre latitudini, sono sempre più elevate e di ampliare il periodo di coltivazione in serra, laddove il clima troppo caldo altrimenti non lo permetterebbe.  Oggi i sistemi più diffusi per la climatizzazione delle serre, soprattutto in area mediterranea, sono sistemi di ventilazione, utilizzazione di climatizzatori oppure tecniche che si basano sul raffrescamento evaporativo. Ciascuno di questi sistemi presenta i suoi limiti: i primi non sempre riescono ad abbassare la temperatura interna alla serra, i secondi consumano molta energia e gli ultimi consumano molta acqua che nei paesi mediterranei in estate è spesso “merce rara”.

Raffrescare con il sole

Una soluzione recentemente analizzata dall’ENEA (Dipartimento Unità Tecnica Efficienza Energetica – DUEE) nel progetto Adriacold, in collaborazione con l’università di Bari, è il raffrescamento solare o solar cooling. Si tratta di una tecnologia sviluppata originariamente per l’edilizia residenziale, settore dove oggi ancora trova la sua maggiore applicazione. Essa consente di produrre freddo (acqua o aria refrigerata) partendo da una fonte di calore e vede l’abbinamento tra pannelli solari termici ed una macchina frigorifera. Semplificando, la tecnologia del solar cooling funziona nel modo seguente:

  • i pannelli solari assorbono la radiazione del sole e con essa riscaldano dell’acqua o dell’aria;
  • l’acqua o aria calda prodotta dai pannelli transita attraverso la macchina frigorifera che, tramite uno scambiatore di calore, ne assorbe il calore, raffreddandola fino a 5-7°C;
  • l’acqua o aria fredda vengono poi impiegate per raffrescare gli ambienti oppure per la refrigerazione industriale

Come precedentemente detto, questa tecnologia trova applicazione per lo più nel settore dell’edilizia e non vi sono ancora casi di utilizzo del solar cooling per il raffrescamento delle serre. L’ENEA sta analizzando invece questa possibilità di utilizzo, nella convinzione che essa, in determinate situazioni e usi, possa costituire una via per aumentare la sostenibilità della produzione agricola e l’efficienza nelle serre. L’ impianto sperimentale realizzato a Valenzano (BA) raffresca una serra in ferro/plastica di 300 m2 destinata alla coltivazione di verdura. Il calore viene raccolto da 68 m2 di collettori solari sottovuoto. L’acqua così riscaldata, che raggiunge gli 80-100°C nei momenti di maggiore irradiamento, alimenta una macchina frigorifera ad assorbimento di potenza frigorifera pari a circa 18 kW, operante con miscela acqua-bromuro di litio, con COP nominale pari a 0,7; alla macchina è collegata una torre evaporativa di potenza pari a 43 kW. Due accumulatori (per acqua fredda e per acqua calda) sono collegati al sistema. L’acqua refrigerata viene poi immessa in serra attraverso tubature classiche a temperature di 5-7°C. Sistemi di controllo e misura monitorano le temperature dell’acqua e i consumi elettrici.

Maggiore efficienza con la microclimatizzazione

Come spiega il Dr. Campiotti, responsabile del progetto presso ENEA, la novità di questa installazione è duplice. Si tratta innanzitutto del primo impianto di solar cooling in Italia in studio per la climatizzazione delle serre. Quindi, il sistema di climatizzazione è applicato solo al volume d’aria direttamente circostante le piante, non a tutto il volume della serra, che ha una campata di 4 metri di altezza. Si tratta dunque di un sistema di microclimatizzazione, che mira a creare le temperature adeguate solo laddove effettivamente servano, ovvero nel volume d’aria direttamente a contatto con le colture. Riducendosi notevolmente la quantità d’aria da raffreddare, anche un impianto relativamente piccolo come quello di Valenzano riesce a sopperire alla necessità di raffrescamento della serra. L’ENEA ha calcolato che per climatizzare l’intera serra occorrerebbe una potenza complessiva di 112kW. Invece: «Con lo stratagemma della microclimatizzazione, con soli 32 kW totali riusciamo ad ottenere l’effetto desiderato e ad abbassare la temperatura intorno alle piante almeno di 4-5°C. Aumentando il numero di condutture, si riuscirà sicuramente ad aumentare questa riduzione» afferma il Dr. Campiotti. Il solar cooling sfrutta il fatto che le ore della giornata (estiva) in cui c’è la maggiore richiesta di freddo per il condizionamento della serra, coincidano anche con la massima disponibilità di radiazione solare.

Solar cooling, pro e contra

L’impianto di Valenzano è sperimentale e non è ancora pronto come proposta di mercato. Ma i risultati ottenuti fino ad ora lasciano intravedere alcuni aspetti interessanti nell’utilizzo di questa tecnologia per la coltivazione in serra.  L’interessante livello di efficienza ottenuto con la microclimatizzazione è in linea con la necessità di abbattimento dei consumi energetici nelle colture protette. Il solar cooling, poi, utilizzando l’energia solare, è quasi privo di emissioni di CO2. Se l’energia elettrica necessaria per far funzionare il chiller e le pompe per la circolazione dell’acqua viene da un pannello fotovoltaico,  la tecnologia risulta a emissioni nulle e non necessita di fonti energetiche se non la radiazione solare.

Non tutte le situazioni serricole, però, si adattano ad una applicazione di solar cooling. Secondo i primi risultati di questo impianto, per serre di piccole dimensioni tali sistemi non sono ancora economicamente sostenibili. Nemmeno lo sono, ad oggi, se l’attività aziendale si limita alla coltivazione pura e semplice. Lo scenario in cui attualmente si vede la migliore applicazione, anche in termini economici, è costituito da aziende che, oltre a coltivare, procedono alla ulteriore lavorazione del prodotto, ad esempio nella quarta gamma, e che utilizzano il solar cooling anche per il raffrescamento di tutte le aree di lavoro, oltre che in serra. In questo caso, allora, secondo quanto afferma l’Enea, un impianto di solar cooling potrebbe già oggi avere un ritorno economico interessante.

Maria Luisa Doldi

Nella foto: Impianto in Valenzano: i pannelli solari assorbono la radiazione del sole e con essa riscaldano dell’acqua o dell’aria che viene mandata al chiller.(Fonte Adriacold – ENEA)