Come funziona
Rain Water Recovery©

La struttura

I moduli (pannelli solari) di un impianto fotovoltaico installato su un terreno sono variamente inclinati e, in caso di pioggia, costituiscono delle superfici esposte all’acqua piovana. Quest’ultima scorrendo su tali superfici, cade al suolo ed impregna i terreni sottostanti.

L’originale sistema Rain Water Recovery (di seguito RWR), brevettato dalla Kenergia Srl, recupera la gran parte dell’acqua che impatta sui pannelli e la convoglia, attraverso un sistema di condotte ad un bacino di raccolta.

Il sistema RWR è composto da una grondaia in materiale plastico riciclabile, di lunghezza variabile, compatibile con le dimensioni della struttura di supporto ai pannelli, ed è posta all’estremità inferiore dei moduli, indipendente da essi, così da salvaguardarne anche nei casi di impianti mono- assiali, la struttura mobile. Alla grondaia viene data una piccola inclinazione verso il punto di scarico (α) per permettere all’acqua raccolta nella grondaia di defluire più velocemente.

Il dimensionamento della grondaia viene effettuato in funzione dell’angolo di tilt – per il sistema fisso – o dell’inclinazione ottimale, che nel caso di sistemi mono-assiali può dipendere delle caratteristiche della piovosità e ventosità del sito.

Tale sistema è possibile senza procurare perdite di produzione di energia, tenuto conto che, in condizioni di nuvolosità e pioggia l’impianto fotovoltaico non sarebbe comunque in grado di produrre energia elettrica. Ciò garantisce che il sistema RWR sia adattabile ai sistemi mobili che ai sistemi fissi.

L’acqua piovana raccolta dal canale di scolo (grondaia), viene inviata attraverso un tubo verticale (tubo pluviale), in apposite condotte sotterranee che convogliano l’acqua in un bacino di raccolta. Ogni modulo RWR è composto da due grondaie, sorrette da due supporti di alluminio, appositamente disegnati e posti agli estremi del modulo.

Tali supporti vengono fissati nel terreno, nello spazio sotto il modulo fotovoltaico, e ad una distanza dal palo della struttura dei moduli, tale da non comprometterne la stabilità (figura successiva). Le due grondaie concorrono nel punto centrale verso il tubo pluviale, che svolge anch’esso la funzione di sostegno centrale al modulo.

L’insieme dei tre supporti per ogni modulo RWR posti su un piano triangolare, garantisce una robustezza complessiva, in grado di resistere al moto dell’acqua, al suo peso e alle sollecitazioni del vento.

Il sistema RWR è utilizzabile sia per impianti nuovi, sia per impianti in esercizio perché completamente indipendente dalla struttura dei pannelli e può quindi essere applicato sia su impianti fissi che mono-assiali.

Del complesso grondaia – struttura di supporto, ne deriva un sistema totalmente indipendente dalla struttura di sostegno e dall’eventuale movimento dei moduli fotovoltaici, a garanzia delle consolidate esperienze nella progettazione delle strutture di supporto ai moduli nel campo.

Le caratteristiche uniche del sistema RWR

1. la totale indipendenza dalla struttura relativa all’impianto fotovoltaico;

2. l’applicabilità per impianti sia fissi che mono-assiali, sia esistenti (casi di repowering o revamping), sia di nuova installazione;

3. la strutturazione in un sistema modulare facilmente smontabile e trasportabile;

4. la garanzia, per ogni sito, della raccolta della gran parte dell’acqua piovana necessaria per il soddisfacimento del fabbisogno idrico;

5. la riduzione del costo dell’acqua;

6. l’adattabilità ad un numero molto alto di applicazioni. Di fatto RWR è un sistema universale di raccolta dell’acqua piovana nei campi fotovoltaici.

Metodologia di dimensionamento

Il sistema RWR è dimensionato in funzione della richiesta idrica delle coltivazioni e sulla base di un algoritmo che racchiude i tre parametri caratteristici del sito, della coltura da irrigare e dell’impianto, secondo la formula:

• 𝑄𝑝 è la portata massima annua (per pannello) che possiamo raccogliere;
• 𝜑 è il coefficiente di afflusso che tiene conto delle perdite e che quindi non tutta l’acqua che impatta sulla superficie del pannello viene raccolta;
• 𝑆𝑢𝑡𝑖𝑙𝑒 è la superficie utile del pannello fotovoltaico che tiene conto dell’angolo di inclinazione rispetto l’orizzontale, pari all’angolo di tilt nelle strutture fisse, e ad un angolo definito in fase progettuale (che massimizzi la raccolta e garantisca la sicurezza dei moduli in caso di vento) nel sistema mono-assiale;
• 𝑝 è la piovosità media annua registrata negli ultimi dieci anni.

Note le caratteristiche del pannello, la portata massima raccolta da ogni pannello, e quella necessaria alla coltivazione (𝑄𝑐), possiamo determinare:

a) – i MW di impianto necessari per il RWR:

dove W è la potenza del singolo modulo;

b) –  l’area destinata al RWR:

dove 𝐷h𝑎 è la densità dei moduli per ha.

La peculiare caratteristica di non modificare né gravare sulle strutture dei moduli fotovoltaici, permette una elevata versatilità del sistema e quindi lo rende applicabile a vari scenari di installazione.
Infatti, come già detto, il sistema descritto di raccolta dell’acqua piovana può essere applicato sia su impianti fissi sia su impianti con movimento mono-assiale di inseguimento, sia per impianti nuovi che in esercizio.

Brevetto Kenergia S.r.l., depositato il 26/03/2020 con il n. 102020000006385
“Un impianto fotovoltaico con sistema di raccolta dell’acqua piovana”