Adattabilità del frumento ai sistemi agrivoltaici

Land use, the energy transition and the climate crisis have recently driven towards new agricultural systems such as agrivoltaics. The agrivoltaic system has been developed from the interaction between these factors and agriculture. This approach was conceived as an integrated tool capable of pursuing European climate objectives without reducing arable land or compromising the environmental sustainability of Member States. To achieve these aims, it is necessary to ensure synergy between crops and photovoltaic panels, which can be measured using specific synthetic parameters (for example LER, Land Equivalent Ratio). This thesis aims to analyze the varying adaptability of wheat to agrivoltaic systems. Wheat is an annual monocotyledonous herbaceous plant, belonging to the Poaceae family, genus Triticum. It is a cereal that plays a pivotal role in both human and animal nutrition. In the varieties currently cultivated, the height of the culm is low, about 70-80 cm; this characteristic reduces spatial competition between the plant and the photovoltaic system, compared with taller crops. Thanks to this feature, the species demonstrates considerable versatility across different agrivoltaic systems, provided it is managed with the appropriate precautions. The present work examines the flexibility of wheat within agrivoltaic systems, paying particular attention to microclimatic variations, such as shading dynamics and reduced wind speed, which can negatively affect the efficiency of solar radiation utilization. Furthermore, the type of agrivoltaic structure has a different impact on the growth and final yield of wheat. The panels significantly influence the water balance and the pressure of biotic stresses; therefore, particular attention is paid to the potential development of fungal diseases, which are favored by dripping water and high air humidity. In conclusion, the thesis highlights how the synergy between technological innovation and traditional cereal farming is effective only when supported by appropriate site-specific agronomic measures. Depending on the structure of the installation (inter-row, elevated or vertical/barrier systems), the cereal’s performance varies in response to cultivation dynamics. Through the use of advanced sensor technology, the interaction between wheat and agrivoltaics is facilitated, as these devices enable the assessment of the plants’ physiological response to microclimatic stresses. The resulting data stream thus enables the planning of timely interventions to support the crop, ensuring energy productivity without compromising agricultural sustainability objectives.

Il consumo di suolo, la transizione energetica e la crisi climatica hanno modificato l’indirizzo agricolo negli ultimi anni verso la ricerca di soluzioni innovative, tra le quali spicca il sistema agrivoltaico. Tale approccio nasce come strumento integrato in grado di perseguire gli obiettivi climatici europei senza ridurre la superficie coltivabile e in un’ottica di sostenibilità ambientale degli Stati membri. Per raggiungere queste finalità è necessario assicurare sinergia tra le colture e i pannelli fotovoltaici, la quale può essere misurata attraverso specifici parametri sintetici (ad esempio LER, Land Equivalent Ratio). Nella presente tesi si vuole analizzare la diversa adattabilità del frumento ai sistemi agrivoltaici. Il frumento è una pianta erbacea annuale monocotiledone, appartenente alla famiglia delle Poaceae, genere Triticum. Si tratta di un cereale che riveste un ruolo cardine per l’alimentazione sia umana che zootecnica. Nelle varietà attualmente coltivate, l’altezza dei culmi è pari a 70-80 cm; questa caratteristica riduce la competizione spaziale tra la pianta e la produzione elettrica da FV, rispetto a colture di taglia elevata. Grazie a tale peculiarità, la specie mostra una notevole versatilità verso i diversi sistemi agrivoltaici, se gestita con le adeguate accortezze. Il lavoro di tesi esamina la flessibilità del frumento all’interno dei sistemi agrivoltaici, ponendo particolare attenzione alle variazioni microclimatiche, come le dinamiche di ombreggiamento e la riduzione della ventilazione, che possono incidere negativamente sull’efficienza d’uso della radiazione solare. Inoltre, la tipologia di struttura agrivoltaica ha un impatto differenziato sulla crescita e la resa finale del frumento. I pannelli influenzano significativamente il bilancio idrico e la pressione delle avversità biotiche; pertanto, l’attenzione massima è rivolta al possibile sviluppo delle patologie fungine, favorite dal gocciolamento e dall'umidità atmosferica. In conclusione, l’elaborato evidenzia come la sinergia tra innovazione tecnologica e tradizione cerealicola sia efficiente solo se supportata dai dovuti accorgimenti agronomici sito-specifici. In funzione della struttura dell’impianto (sistemi interfilari, sopraelevati o verticali/barriere), l’attitudine del cereale varia in risposta alle dinamiche di coltivazione. Mediante l’uso di sensoristica avanzata, l’interazione tra frumento e agrivoltaico risulta facilitata, in quanto tali dispositivi permettono di valutare la risposta fisiologica delle piante agli stress microclimatici. Il flusso di dati generato consente così di pianificare interventi tempestivi a supporto della coltura, garantendo la produttività energetica, senza compromettere gli obiettivi di sostenibilità agricola.