Corrosive phenomena in photovoltaic and agrivoltaic structures

The rapid expansion of agrivoltaics (AGV) introduces unprecedented durability challenges for metallic support structures. Unlike traditional solar plants, AGV foundations face a chemically aggressive biochemical reactor. This thesis investigates corrosive phenomena on galvanized steel, Zn-Al-Mg alloys, and Corten, driven by irrigation, tilling, and agrochemicals. To quantify these stresses, the research contrasts the bivariate ISO 12501-2 standard with the comprehensive DIN 50929-3 framework. A standardized field inspection protocol was developed for the highly vulnerable air-soil transition zone. This involves localized excavation, ultrasonic residual thickness measurements, and in-situ evaluation of critical soil parameters using portable probes. Applying this methodology across nine European installations revealed stark contrasts in structural health based on localized soil chemistry. Plants in highly conductive or severe environments (e.g., Pavia, Almeria) exhibited catastrophic coating failures rapidly. Conversely, structures in highly alkaline, resistive soils (e.g., Rovigo) remained practically pristine. Empirical data confirms a profound correlation between soil parameters and accelerated corrosion, validating the DIN 50929-3 standard for AGV contexts. Comparative analysis with failed vineyard posts proved that fertilizer accumulation plummets soil resistivity, triggering severe pitting. This lays the groundwork for a new predictive model replacing historical uniform corrosion baselines. Ultimately, the AGV environment is unequivocally more aggressive than standard PV contexts, with the air-soil transition zone being the primary failure point. To ensure a 30-year design life, the study proposes passive (sleeves, polyurethane coatings, concrete collars) and active protections (heavy galvanization, Zn-Al-Mg alloys, split-pile designs). Finally, the research advocates for predictive maintenance by integrating continuous geochemical monitoring into existing agronomic sensor networks to proactively prevent structural failures.

La rapida espansione dell'agrivoltaico (AGV) introduce sfide senza precedenti per la durabilità delle strutture di supporto metalliche. A differenza dei tradizionali impianti solari, le fondazioni AGV affrontano un reattore biochimico chimicamente aggressivo. Questa tesi indaga i fenomeni corrosivi su acciaio zincato, leghe Zn-Al-Mg e Corten, guidati da irrigazione, lavorazioni del terreno e impiego di prodotti agrochimici. Per quantificare questi stress ambientali, la ricerca confronta lo standard bivariato ISO 12501-2 con il quadro analitico completo della norma DIN 50929-3. È stato sviluppato un protocollo standardizzato di ispezione sul campo per la zona di transizione aria-suolo, altamente vulnerabile. Questo prevede scavi localizzati, misurazioni a ultrasuoni dello spessore residuo e la valutazione in situ dei parametri critici del suolo tramite sonde portatili. L'applicazione di questa metodologia in nove installazioni europee ha rivelato netti contrasti nello stato di salute strutturale in base alla chimica localizzata del suolo. Gli impianti in ambienti altamente conduttivi o severi (es. Pavia, Almeria) hanno mostrato rapidamente cedimenti catastrofici del rivestimento. Al contrario, le strutture in terreni altamente alcalini e resistivi (es. Rovigo) sono rimaste praticamente intatte. I dati empirici confermano una profonda correlazione tra i parametri del suolo e la corrosione accelerata, validando lo standard DIN 50929-3 per i contesti AGV. L'analisi comparativa con pali da vigneto deteriorati ha dimostrato che l'accumulo di fertilizzanti fa crollare la resistività del suolo, innescando un grave pitting (vaiolatura). Ciò pone le basi per un nuovo modello predittivo che sostituisce i riferimenti storici basati sulla corrosione uniforme. In definitiva, l'ambiente AGV è inequivocabilmente più aggressivo rispetto ai contesti FV standard, e la zona di transizione aria-suolo rappresenta il principale punto di cedimento. Per garantire una vita utile di 30 anni, lo studio propone protezioni passive (guaine, rivestimenti poliuretanici, collari in calcestruzzo) e attive (zincatura pesante, leghe Zn-Al-Mg, design split-pile). Infine, la ricerca promuove l'adozione della manutenzione predittiva, integrando il monitoraggio geochimico continuo nelle reti di sensori agronomici esistenti per prevenire in modo proattivo i cedimenti strutturali.