SERRE E VIVAI
Guida all’efficienza energetica nelle serre e vivai

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SERRE E VIVAI

Introduzione

Per garantire la qualità delle produzioni e la competitività sul mercato, il settore florovivaistico dell’agricoltura protetta ha la necessità di rendere più economico e sostenibile il riscaldamento delle serre.

Le coltivazioni in serra rappresentano una parte importante del settore agricolo a livello mondiale, in particolare nell’area mediterranea, e la loro diffusione è in costante crescita. Questa tecnica agricola, infatti, permette un’elevata efficienza nell’uso delle risorse e fornisce prodotti di qualità tutto l’anno. Le serre sono ambienti per loro natura complessi in cui devono essere rispettate determinate condizioni micro climatiche (temperatura e umidità) per garantire la corretta produzione. Inoltre, l’agricoltura protetta deve affrontare oggi sfide sempre più pressanti dettate dall’orientamento dei consumi, che richiedono colture diverse in tutti i mesi dell’anno, prodotti di qualità e possibilmente biologici, e dal contenimento dei costi di produzione, primi tra tutti quelli energetici, per garantire la concorrenza.

L’utilizzo da parte delle aziende agricole di modelli produttivi che garantiscano la più ampia diversificazione dei prodotti vegetali e la massima efficienza, grazie anche a tecnologie di riscaldamento basate su energie rinnovabili, risultano quindi fondamentali per rispondere efficacemente alla competizione globale.

Gli obiettivi del settore dell’agricoltura protetta, come parte della filiera agro-alimentare, sono quindi sintetizzabili in questi punti:

  • valorizzazione di processi produttivi diversificati ed eco-compatibili;
  • efficienza energetica e sostenibilità ambientale delle tecnologie come elemento chiave di competitività;
  • utilizzo di fonti rinnovabili locali per massimizzare efficienza e sostenibilità, anche per rispondere a nuovi obiettivi nazionali per le rinnovabili termiche (33% nel 2030).
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I numeri dell'agricoltura protetta

Secondo le stime disponibili più recenti l’agricoltura protetta (serre in vetro e in plastica, tunnel e tunnellini) interessa nel mondo non meno di 900.000 ettari di superficie, distribuiti quasi in egual misura tra Asia (soprattutto Cina, Giappone e Corea, che contribuiscono con oltre 500.000 ettari di superficie coperta) e il bacino mediterraneo, dove la diffusione dell’agricoltura protetta raggiunge i 400.000 ettari, considerando anche i piccoli tunnel. L’Italia, dove si contano tra i 35.000 e i 40.000 ettari di serre considerando anche quelle non permanenti, è protagonista di questo settore insieme a Spagna, Olanda, Francia, Grecia e Turchia ed Egitto.

Per volumi economici, l’agricoltura protetta in Italia fattura oltre 3 miliardi di euro in termini di produzione lorda. Secondo elaborazioni su dati Istat riportate dallo studio “Efficienza energetica e fonti rinnovabili per l’agricoltura protetta” (effettuato da ricercatori dell’Enea e dell’Università degli Studi di Pisa e pubblicato sulla rivista Ambiente Risorse Salute), il numero di aziende italiane che producono anche in serra sono poco meno di 9.000 nella floricoltura e circa 17.600 nell’orticoltura (prevalentemente ortaggi, pomodoro, cetriolo, lattuga, valeriana, frutta come cocomero, melone e fragola, oltre a fiori e piante in vaso).

La conformazione delle serre vede ovunque prevalere l’utilizzo di film plastici flessibili poco costosi (nel 70% dei casi), costituiti soprattutto da polietilene a bassa densità. Il film di polietilene, soprattutto se in spessore singolo, vanta una buona trasparenza e resistenza meccanica, ma ha un alto valore di trasmittanza termica, (U = 8,0 W/m²K), per cui disperde calore. Nel nostro Paese sono utilizzati anche i materiali rigidi, soprattutto polimetilmetacrilato, lastre di PVC, policarbonato e materiali in fibra di vetro con poliestere, mentre il vetro è utilizzato prevalentemente nel Nord Europa. Per quanto riguarda i sistemi di riscaldamento delle serre, si tratta ancora in molti casi di caldaie a gasolio.

 

APPROFONDIMENTO

Le tecnologie che consentono alle aziende dell’industria e dei servizi di fare efficienza energetica nella produzione di calore.

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I consumi energetici nell’agricoltura protetta

Il fabbisogno energetico delle coltivazioni in serra è determinato principalmente dal riscaldamento generato da caldaie, con diffusione del calore che avviene dentro il terreno o in aria. Per questo motivo l’agricoltura protetta nei Paesi con climi più freddi, come in tutto il Nord Europa, è caratterizzata da consumi medi notevolmente più elevati. Secondo lo studio “Efficienza energetica e fonti rinnovabili per l’agricoltura protetta”, i consumi energetici dei Paesi del Mediterraneo non sono comunque inferiori a 5-7 kg equivalenti di petrolio all’anno per metro quadrato di superficie coperta, mentre per i paesi del Centro-Nord Europa (Polonia, Olanda, Germania) i consumi variano addirittura tra 40 e 80 kgep /anno/m2. Consumi analoghi, tuttavia, si riscontrano anche in alcune aree di produzione florovivaistica in serra, soprattutto in Liguria e Veneto. In media in Italia l’incidenza dei consumi energetici diretti per il riscaldamento delle serre incide fino al 30-40% (in relazione alla volatilità del costo dell’energia) sui costi totali di produzione.

Per quanto riguarda i mesi più caldi, la destagionalizzazione delle produzioni in serra e la richiesta di prodotti freschi di qualità (soprattutto da parte della Grande Distribuzione Organizzata), richiede spesso il ricorso al raffrescamento artificiale per mantenere le caratteristiche di qualità dei prodotti. Questi impianti richiedono potenze non inferiori a 250 W/m2 e sono responsabili fino al 15% dei consumi totali di energia.

Complessivamente, si calcola che in Italia il consumo di energia per la climatizzazione delle serre sia compreso tra 300.000 e 500.000 Tep/anno, oltre a un consumo elettrico di almeno 10.000 Tep/anno. Se consideriamo che il consumo di 1 Tep di gasolio genera 3,1 t di CO2 in atmosfera (dati ENEA), la climatizzazione termica nell’agricoltura protetta emette in atmosfera non meno di 1.300.000 tonnellate di CO2 l’anno.

Sul fonte della CO2, inoltre, non bisogna dimenticare che spesso, in particolare nelle serre nord-europee, viene aggiunta CO2 per aumentare la produttività anche del 30%. In questo modo, nel Nord Europa di producono fino a 60 kg di pomodori bio per metro quadro, rispetto ai 10-12 del nostro Paese. Il sequestro della CO2 da parte delle colture, tuttavia, è solo temporaneo e a fine ciclo essa torna in atmosfera. Si calcola che un ettaro di serre di questo tipo emetta l'equivalente di CO2 di 250-500 automobili che percorrono 15.000 chilometri all'anno. Per cercare di trasferire pratiche più sostenibili all’agricoltura protetta del biologico in serra, il progetto europeo Greenresilient raccomanda di aggiungere anidride carbonica solo se non viene bruciato gas metano al solo scopo di produrla.

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SERRE E VIVAI

Le azioni per migliorare l’efficienza energetica

Le possibilità a disposizione delle aziende agricole che producono in serre e vivai per ridurre i costi energetici e le emissioni di CO2 sono di due tipologie. Da un lato è necessario adottare tecnologie per la produzione energetica efficienti e eco-compatibili e, ovunque sia possibile e conveniente, utilizzare fonti rinnovabili disponibili localmente o di filiera corta, dall’altro è importante ricorrere a pratiche colturali e processi produttivi che massimizzino i naturali cicli colturali, scegliendo colture che si adattano bene alle basse temperature dell’inverno.

Esistono molti interventi, strutturali e impiantistici, per migliorare l’efficienza energetica del processo produttivo in serra, ecco i principali:

  • Utilizzo di caldaie a biomassa o di pompe di calore geotermiche per il riscaldamento/raffrescamento.
  • utilizzo di impianti di cogenerazione per la produzione combinata di energia elettrica e calore, meglio se alimentati con di biomasse locali;
  • utilizzo di sistemi fotovoltaici per la produzione di energia elettrica;
  • lampade a basso consumo di tipo Led, con conseguente miglioramento anche della produttività vegetale;
  • migliore coibentazione della serra, diminuendo le possibilità dispersione del calore;
  • utilizzo di sistemi a “teli termici”, con conseguente riduzione del volume della serra da climatizzare;
  • sistemi di controllo e programmazione della temperatura e dell’umidità;
  • sistemi di accumulo passivo del calore solare integrati nell’architettura delle serre;
  • aumento della superficie delle finestrature per consentire il raffrescamento dato dalla ventilazione naturale.
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Le fonti rinnovabili

Per la tipologia di attività e la distribuzione geografica sul territorio italiano, l’agricoltura protetta è un settore dove l’utilizzo delle fonti rinnovabili per la produzione di energia (calore ed elettricità) è particolarmente indicato. La natura mette a disposizione biomassa ed energia solare che possono efficacemente essere sfruttati.

 

Biomassa

In Italia si stima una potenzialità di biomassa utilizzabile pari a 5 Mtep. In particolare, nell’Italia centro-meridionale e nelle isole, sono stati censiti di 2 milioni di ettari di terreni inutilizzati e/o abbandonati dall’agricoltura convenzionale per insussistenza che potrebbero contribuire allo sviluppo di filiere agro-energetiche destinate dell’agricoltura protetta, con la coltivazione di colture dedicate come sorgo o canna comune. Lo studio dei ricercatori Enea stima che, con una potenza energetica di 100 W/m2, tenuto conto di un rendimento termico della caldaia a biomassa dell’85% e di una resa energetica della biomassa di 3,9 kWh/kg, il consumo medio di materiale ligno-cellulosico sia di circa 50 kg per mq in relazione a 1.500 ore di funzionamento. L’utilizzo di biomassa di filiera corta o proveniente da scarti di lavorazione consente di ridurre notevolmente i costi del riscaldamento rispetto all’utilizzo di fonti fossili.

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Solare

La radiazione solare media annuale nel bacino del Mediterraneo è compresa tra 4,8 e 6,8 kWh/ m2/giorno, ma in Italia i picchi di irradiazione possono arrivare fino a 1600-1800 kWh/ m2/anno, in particolare in alcune zone della Sicilia. L’energia del sole, quindi, potrebbe essere proficuamente utilizzata sia per la produzione di elettricità grazie alla tecnologia fotovoltaica, i cui prezzi sono scesi negli ultimi anni fino a circa 1.000 euro/kW per impianti medio-grandi (per utenze energetiche come l’illuminazione, la ventilazione e il raffrescamento, i pompaggi, i motori elettrici), sia mediante il solare termico potrebbe arrivare a coprire fino al 30% del fabbisogno termico necessario per mantenere la coltura durante il periodo notturno invernale.

 

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Casi di successo

PROGETTO

Serre Agricole Ortogranda

gasgas
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RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA

PROGETTO

Serre Agricole Ortogranda

gasgas
oiloil

RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA

Il prodotto di punta di Ortogranda, società cooperativa specializzata nella coltivazione di ortaggi in serra e in pieno campo è il pomodoro Cuore di Bue, in gran parte coltivato in serra con tecnica fuori suolo e con certificato di qualità agroalimentare per la grande distribuzione europea.

Le esigenze

L’azienda era intenzionata a riqualificare totalmente la serra dal punto di vista tecnologico, puntando sulle migliori soluzioni possibili per l’irrigazione e il riscaldamento. Per quest’ultimo aspetto, in particolare, si puntava a un impianto innovativo capace di garantire un significativo risparmio energetico.

La soluzione Viessmann

La rete di gas metano che serve l’area ha un’erogazione massima di 250 m³/h, che non copre completamente il fabbisogno di picco della serra. Si è optato così per l’installazione di due caldaie ad alto rendimento, una a gas metano (Vitomax LW tipo M62C), da utilizzare a pieno carico, e una alimentata a gasolio (Vitoplex 200), per coprire il picco di domanda di calore. L'intervento ha generato un risparmio sui costi del riscaldamento di circa 12.000 euro l’anno, riducendo anche le emissioni di CO2 rispetto alle caldaie utilizzate in precedenza.

PROGETTO

Azienda Agricola Ortomio

gasgas

CALDAIE A GAS

PROGETTO

Azienda Agricola Ortomio

gasgas

CALDAIE A GAS

La ricerca di nuove varietà, la promozione di varietà locali e la qualità del prodotto sono i fili conduttori dell’attività in agricoltura protetta di Ortomio a Forlì. L’azienda agricola produce varie colture da orto e dispone di un campo prove di 2.000 m2 dove sono testate le caratteristiche delle piante.

Le esigenze

La necessità era quella di poter contare su un impianto di riscaldamento affidabile ed efficiente, capace di garantire la temperatura perfetta per favorire l’accrescimento e la qualità degli ortaggi durante tutte le stagioni.

La soluzione Viessmann

Per rispondere a queste esigenze, qualche anno fa sono state installate tre caldaie a gas ad alto rendimento a bassa temperatura Vitoplex 300-RF, con una potenza di 2000 kW ciascuna, dotate di scambiatori Vitotrans per il recupero del calore dai fumi di scarico tramite la condensazione. La caldaia Vitoplex 300-RF, della tipologia a tre giri di fumo, assicura affidabilità di funzionamento ed economia di esercizio. Inoltre, le dimensioni compatte ne hanno facilitato l’inserimento all’interno della centrale termica esistente.

PROGETTO

Floricoltura Cadei

biomassbiomass

CALDAIA A BIOMASSA

PROGETTO

Floricoltura Cadei

biomassbiomass

CALDAIA A BIOMASSA

Con circa 10.000 m² di serre, la Floricoltura Cadei di Palazzolo sull’Oglio, in provincia di Brescia, è specializzata nella coltivazione di piante da interni che richiedono particolari condizioni micro climatiche per il corretto sviluppo.

Le esigenze

Spinta dalla volontà di ridurre i costi legati al riscaldamento delle serre e di trovare modalità più ecosostenibili per l’approvvigionamento del combustibile, nel 2013 l’azienda ha deciso di riqualificare completamente l’impianto di riscaldamento esistente.

La soluzione Viessmann

La scelta è caduta su una caldaia a biomassa Vitoflex 300-UF da 700 kW, un modello a griglia mobile dotato di un innovativo sistema di combustione automatica di combustibili secchi e umidi  (W=50%) proveniente da scarti di lavorazioni artigianali e industriali e di origine forestale. In questo caso il combustibile proviene dalle attività di pulizia dei boschi. La caldaia Vitoflex 300-UF è dotata di uno scambiatore a tre giri di fumo superiore che garantisce la massima trasmissione del calore all'acqua.

PROGETTO

Floricoltura Pisapia

biomassbiomass

CALDAIA A BIOMASSA

PROGETTO

Floricoltura Pisapia

biomassbiomass

CALDAIA A BIOMASSA

La specializzazione produttiva della Florcoltura Pisapia di Pontecagnano Faiano sono le piante tropicali, che vengono coltivate, assieme ad altre varietà, su una superficie di circa 19.000 mq. Le temperature richieste per questo tipo di colture (24-25°costanti) sono più alte di quelle richieste in genere dalle serre, per questo motivo i costi per il riscaldamento invernale sono particolarmente elevati.

Le esigenze

L’azienda era alla ricerca di una soluzione per il riscaldamento affidabile, in grado di garantire l’elevato fabbisogno di calore riducendo i costi per l’approvvigionamento di combustibile. Così, nel 2014, ha provveduto alla riqualificazione dell’impianto.

La soluzione Viessmann

La scelta è ricaduta su caldaia a biomassa Vitoflex 300 da 1700 kW alimentata a cippato di legna, che viene stoccato in alcuni depositi vicini alla serra. La caldaia vanta alti rendimenti e un’elevata resistenza all'usura; la copertura calpestabile sul lato superiore facilita le operazioni di manutenzione. La presenza di un dispositivo che preriscalda l'aria comburente e il ricircolo gas fumi abbassano, inoltre, le emissioni nocive.

PROGETTO

Floricoltura Alberti

biomassbiomass

CALDAIA A PELLET

PROGETTO

Floricoltura Alberti

biomassbiomass

CALDAIA A PELLET

Specializzata nella coltivazione di piante ornamentali (soprattutto ciclamini e gerani), la Floricoltura Alberti di Sedena di Lonato dispone di una superficie di circa 6.400 m² di serre. L’attività e la superficie occupata negli anni sono cresciute, con il conseguente aumento dei costi di riscaldamento.

Le esigenze

L’azienda era alla ricerca di una soluzione più evoluta per il riscaldamento delle serre, che sostituisse la vecchia caldaia a gasolio con una soluzione più moderna ed efficiente, in grado di abbassare i costi della bolletta energetica. L’intervento della Esco Enerqos specializzata in energie rinnovabili, che ha finanziato tutto l’intervento, ha consentito alla Floricoltura Alberti di dotarsi di un innovativo impianto a pellet senza i costi d’investimento iniziali.

La soluzione Viessmann

Per soddisfare le esigenze di riscaldamento delle serre è stata scelta una caldaia a pellet Vitoflex 300-RF a griglia mobile con una potenza di 540 kW, installata all’interno delle serre per entrare in funzione con l’arrivo delle temperature più rigide. Il sistema si caratterizza per l’alto rendimento (92%) e per le ridotte polveri inquinanti emesse in atmosfera. La riduzione dei costi di riscaldamento stimata è pari a circa il 50% rispetto alla precedente caldaia a gasolio.

PROGETTO

Azienda Agricola Cattaneo

biomassbiomass

CALDAIA A CIPPATO

PROGETTO

Azienda Agricola Cattaneo

biomassbiomass

CALDAIA A CIPPATO

Con una grande superficie da riscaldare, pari a circa 23.000 mq, ed elevati valori di trasmittanza termica delle superfici ricoprenti, le serre agricole Cattaneo in provincia di Alessandria erano caratterizzate da alti costi energetici dovuti al mantenimento delle temperature di esercizio interne (18 °C) necessarie per la floricultura.

Le esigenze

Il riscaldamento delle serre Cattaneo era assicurato da tre caldaie a gas metano per complessivi 3 MW di potenza termica. Il dispendio economico era notevole e l’azienda era alla ricerca di una soluzione più efficienze per abbassare i costi. L’occasione di poter sfruttare l’incentivo dei Titoli di Efficienza Energetica per rinnovare la centrale termica ha consentito all’azienda di rinnovare l’impianto.

La soluzione Viessmann

Per soddisfare le esigenze della struttura è stata installata una caldaia a cippato di legna Vitoflex 300 da 2 MW di potenza a griglia mobile, dotata di alimentazione e pulizia automatica, preriscaldamento dell’aria, sistemi di ricircolo e di trattamento dei fumi. Sono state mantenute le vecchie caldaie a gas come supporto in caso di necessità, ma nonostante le rigide temperature invernali, non è stato necessario accenderle. La caldaia a biomassa è dotata di un grande sistema di accumulo di acqua tecnica (400.000 litri), potendo funzionare sempre al 100% della potenza, raggiungendo rendimenti elevati e contenendo al minimo i residui di combustione.

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