Fotovoltaico a Terra Tradizionale e Utility Scale

Evoluzione Ingegneristica e Storica dei Parchi Solari a Terra (2008 - Oggi)

L'installazione di impianti fotovoltaici a terra su scala industriale (Utility Scale) ha rappresentato il motore primario della crescita delle rinnovabili in Italia e in Europa. L'inizio della diffusione di massa risale al periodo compreso tra il 2008 e il 2011, quando gli incentivi del 2° e 3° Conto Energia hanno stimolato la realizzazione di grandi campi solari in zone agricole e industriali del Centro e Sud Italia.

I primi parchi a terra del 2008 erano caratterizzati da un'occupazione di suolo elevata (fino a 2,0 - 2,5 ettari per ogni MWp installato), con moduli al silicio policristallino da soli 220-240 Wp e rendimenti inferiori al 14%. Oggi, grazie al passaggio alle celle ad alta efficienza N-Type TOPCon ed Heterojunction (HJT) da oltre 650-700 Wp e con rese superiori al 22-23%, la superficie di suolo richiesta per MWp si è dimezzata, raggiungendo valori inferiori a 1,0 - 1,2 ettari per MWp.

Figura 1: Moderno parco fotovoltaico utility scale con strutture ad elevata densità di potenza.

Quadro Normativo, Decreti Semplificazione e Tutela del Suolo

Il quadro autorizzativo per gli impianti a terra è mutato proficuamente rispetto alle origini. Se negli anni '10 la realizzazione incontrollata di campi solari su suoli agricoli ha condotto a moratorie e vincoli regionali stringenti, oggi la legislazione si orienta verso un bilanciamento tra decarbonizzazione e salvaguardia del territorio:

• Aree Idonee e Decreti Aree Idonee: L'individuazione delle superfici qualificate come "idonee" (es. aree a destinazione industriale, cave e miniere dismesse, fasce di rispetto autostradali e ferroviarie entro 500 metri, siti oggetto di bonifica) consente l'utilizzo di procedure autorizzative accelerate come la Procedura Abilitativa Semplificata (PAS) o l'Autorizzazione Unica (AU) con tempistiche ridotte.
• Limitazioni sui Suoli Agricoli Tradizionali: I recenti decreti normativi limitano l'installazione a terra diretta con moduli a contatto del suolo sui terreni agricoli produttivi, incentivando al contempo le soluzioni ad alto valore aggiunto come l'Agrivoltaico Avanzato e le installazioni su terreni marginali o contaminati.
• Valutazione di Impatto Ambientale (VIA): Per impianti di potenza superiore alle soglie di legge (tipicamente 10 MWp per la VIA statale o soglie regionali ridotte), il progetto deve dimostrare la reversibilità completa dell'opera e la totale assenza di impatti irreversibili sulla matrice idrogeologica e sulla biodiversità locale.

Tipologie di Strutture e Sistemi di Ancoraggio al Terreno

La scelta della sottostruttura portante per un impianto fotovoltaico a terra dipende dalla geologia del suolo, dalle pendenze, dalla sismicità e dalla resistenza ai carichi di vento definiti dalle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC). Le tre macro-categorie tradizionali comprendono:

1. Strutture Fisse su Pali ad Infissione Diretta (Piling Systems)

Rappresentano la soluzione classica per terreni agricoli coesivi privi di scheletro roccioso affiorante. I pali in acciaio zincato a caldo o magnesio-alluminio (Magnelis) con profilo a C, Sigma o Z vengono infissi meccanicamente nel terreno mediante battipalo idraulici a profondità comprese tra 1.5 e 2.5 metri.

• Vantaggi: Rapida posa in opera su ampie superfici piane o leggermente inclinate.
• Svantaggi: Inapplicabili su terreni rocciosi, bonificati, pavimentati o soggetti a vincoli di archeologia/non perforabilità del sottosuolo.

2. Sistemi con Inseguitori Solari Monoassiali (Single-Axis Trackers)

Negli impianti utility scale di ultima generazione, le strutture fisse vengono sempre più sostituite da trackers monoassiali Nord-Sud. Le file di moduli ruotano da Est a Ovest seguendo il percorso apparente del sole gestite da attuatori elettromeccanici coordinati da algoritmi astrologici o sensori di irraggiamento.

• Vantaggi: Incremento della produzione annuale compreso tra il +15% e il +25% rispetto ad una struttura fissa, con appiattimento della curva di immissione in rete e maggiore rendimento nelle ore mattutine e pomeridiane.
• Svantaggi: Maggior costo CAPEX, necessità di manutenzione meccanica periodica e sensibilità a raffiche di vento estreme (richiedono la posizione di stivaggio automatica Stow Mode).

Figura 2: Campo fotovoltaico con inseguitori monoassiali azionati da motori torque-tube.

Sistemi di Ancoraggio Senza Perforazione: La Svolta delle Zavorre

Non tutti i terreni o le superfici permettono l'infissione di pali o la trivellazione. Esistono numerose condizioni operative in cui la perforazione del suolo è vietata o tecnicamente impossibile:

• Siti inquinati o ex discariche soggette a capping di impermeabilizzazione (dove la perforazione del telo in HDPE sottostante vanificherebbe la bonifica).
• Cave dismesse con roccia affiorante ad altissima resistenza o piazzali in calcestruzzo/asfalto.
• Aree sottoposte a vincolo archeologico o paesaggistico con divieto assoluto di scavo.
• Terreni instabili o sabbiosi a bassa portanza meccanica.

I Limiti delle Zavorre Tradizionali in Calcestruzzo

Per decenni la soluzione standard per superare il divieto di infissione è stata l'impiego di blocchi pre-stampati in calcestruzzo posati a terra. Sebbene funzionali, i blocchi in cemento presentano gravosi limiti operativi e logistici:

• Incidenza dei Trasporti e Impronta Carbonica: Il trasporto su gomma di tonnellate di manufatti pesanti in calcestruzzo richiede decine di autotreni, incrementando i costi di spedizione e le emissioni di CO2.
• Necessità di Mezzi Pesanti in Cantiere: La movimentazione e la posa delle zavorre in cemento impone l'impiego permanente di gru, camion e sollevatori telescopici, rallentando le fasi di cantiere e aumentando i rischi per la sicurezza dei lavoratori.
• Degrado del Cemento nel Tempo: Il calcestruzzo a contatto diretto con il terreno umido subisce cicli di gelo/disgelo, sfaldamento e cavillature dovute all'attacco chimico delle sostanze umiche, riducendo la vita utile della struttura.

Figura 3: Struttura zavorrata modulare in HDPE da riempimento per impianti fotovoltaici senza perforazione.

L'Innovazione delle Zavorre in HDPE Riempibili: Il Sistema LASTRO

Per superare i limiti strutturali e logistici del cemento, la tecnologia dell'ingegneria dei materiali ha sviluppato le zavorre polimeriche modulari in HDPE (Polietilene ad Alta Densità). Questa soluzione rivoluzionaria viene spedita vuota in cantiere con un peso irrisorio e riempita d'acqua, sabbia o materiale inerte locale direttamente sul luogo di installazione.

Azienda leader a livello nazionale nello sviluppo e nel brevetto di questa tecnologia è Arkimede Solutions S.r.l. con il proprio sistema brevettato denominato LASTRO.

Vantaggi Operativi ed Ingegneristici del Sistema Lastro:

1. Logistica Imbattibile e Abbattimento dei Trasporti: Poiché i corpi delle zavorre vengono forniti vuoti ed impilabili, un singolo camion può trasportare la quantità di zavorre necessarie per un impianto di centinaia di kWp, riducendo i costi di trasporto fino all'80%.
2. Installazione Manuale Snella Senza Mezzi Pesanti: La posa del contenitore vuoto in HDPE viene eseguita manualmente dagli operatori senza necessità di gru o sollevatori. Il riempimento avviene successivamente utilizzando acqua o inerte disponibile in loco.
3. Massima Resistenza agli Agenti Atmosferici e Raggi UV: Il polietilene HDPE additivato è totalmente inattaccabile da acidi del terreno, muffe, nebbia salina e cicli di gelo/disgelo, garantendo una durabilità superiore ai 30 anni senza degrado strutturale.
4. Versatilità di Inclinazione e Resistenza al Vento: Il design fluido e aerodinamico del sistema Lastro è studiato in galleria del vento per minimizzare le forze di sollevamento (uplift forces), consentendo configurazioni monopalo o a cavalletto a inclinazione variabile sia per terreni industriali sia per tetti piani in guaina.

Considerazioni Finali nella Scelta della Struttura a Terra

La progettazione di un impianto fotovoltaico a terra moderno richiede un'accurata analisi costi-benefici che metta a confronto la resa energetica aggiuntiva (come nel caso degli inseguitori) con i vincoli logistici, ambientali ed autorizzativi del sito. L'avvento di soluzioni tecnologiche zavorrate leggere ed ecologiche come le zavorre in HDPE riempibili permette oggi di recuperare aree industriali dismesse, bonifiche e terreni complessi precedentemente inutilizzabili, allargando i confini della transizione solare ad impatto zero sul suolo.