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L'alternatore è una macchina elettrica rotante basata sulla legge fisica dell'induzione elettromagnetica, che converte l'energia meccanica fornita dal motore primo in energia elettrica sotto forma di corrente alternata. Questo processo, denominato conversione elettromeccanica dell'energia, coinvolge la formazione di campi magnetici che agiscono come mezzo intermedio.
La conversione elettromeccanica dell'energia è molto efficiente, con rendimenti normalmente prossimi al 100%.
La rete elettrica è, per la maggior parte, alimentata da alternatori, poiché tali generatori costituiscono il mezzo di conversione di energia presente nelle principali centrali elettriche.

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Una turbina a vapore è una macchina che sfrutta l'energia termica di vapore in pressione, generato a monte da una caldaia, convertendola in lavoro meccanico utile tramite una trasformazione termodinamica di espansione.
La turbina a vapore, grazie alla più alta efficienza termica ed al miglior rapporto potenza-peso, ha completamente sostituito la macchina a vapore, che era un motore alternativo inventato da Thomas Newcomen e poi significativamente migliorato da James Watt.

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Attualmente la maggior parte delle ricerche vertono sul perfezionamento delle celle fotovoltaiche. Si sta cercando di ottenere celle con un'efficienza maggiore di quelle attuali e nel contempo si sta cercando di rendere le celle fotoelettriche ad alta efficienza più economiche in modo da ridurre i costi di costruzione delle centrali elettriche. Un'altra via più radicale è la costruzione di centrali solari orbitali. Queste centrali sono già realizzabili con la tecnologia odierna, ma avrebbero un costo elevatissimo per via dell'enorme quantità di denaro necessario per mandare in orbita la centrale. In ogni caso alcuni studi sono a buon punto e alcune nazioni (il Giappone in particolare) intendono costruire una di queste centrali entro il 2040.

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Le celle fotovoltaiche trasformano direttamente l'energia luminosa dei raggi solari in energia elettrica.
In esse si sfrutta l'effetto fotoelettrico, per il quale una piastra metallica emette cariche elettriche; la piastra è formata da speciali materiali.
Le comuni celle al silicio possono fornire una potenza di 1,5 watt alla tensione di circa 0,6 volt.
Più moduli collegati formano un pannello, più pannelli una stringa, più stringhe un campo.
La quantità di energia elettrica prodotta da un sistema fotovoltaico non è costante a causa dell'alternanza giorno/notte, del ciclo delle stagioni e della variazione delle condizioni meteorologiche.

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Questa tecnologia non è ancora giunta alla fase di  maturità commerciale.
Negli impianti a torre il campo solare è costituito da specchi piani che inseguono il moto del sole, concentrando i raggi solari su di un ricevitore montato in cima ad una torre posizionata al centro dell'impianto.
All'interno del ricevitore è fatta circolare una miscela di sali fusi che assorbe il calore e lo accumula in appositi contenitori.
Con il calore accumulato si produce vapore per alimentare un turbo-generatore.
Gli impianti a torre solare con accumulo di energia consentono efficienze di conversione superiori ai sistemi a collettori parabolici lineari.
I principali svantaggi sono le dimensioni eccessive della torre solare e la difficoltà nella concentrazione della radiazione solare sul ricevitore.

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Produzione di calore ad alta temperatura

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Produzione di calore ad alta temperatura

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La tecnologia attualmente più matura per la produzione di energia elettrica dal Sole è quella che utilizza i Collettori parabolici lineari.
In tali impianti il campo solare ha una struttura modulare ed è costituito da collettori parabolici lineari collegati in serie.
Ciascun collettore è costituito da un riflettore di forma parabolica che concentra i raggi solari su un tubo ricevitore disposto sul fuoco della parabola.
La temperatura dell'operazione è di 390° C.

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Vengono utilizzati pannelli solari piani o collettori solari che funzionano sfruttando il principio dell'effetto serra.
I settori di applicazione riguardano:
- la produzione di acqua calda nelle abitazione per usi sanitari;
- il riscaldamento di case, uffici, scuole;
- la produzione di aria calda per usi agricoli e industriali.

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Il sole è la principale fonte energetica: i combustibili fossili, l'energia dell'acqua e del vento, la crescita delle piante, rappresentano tutte forme trasformate di energia solare.
Ma l'energia solare può anche essere utilizzata direttamente: è un'energia pulita e inesauribile, che non inquina e non contamina, distribuita, anche se non in modo uniforme,su tutto il globo.
Le principali tecnologie che utilizzano l'energia solare riguardano i seguenti campi:
-produzione di calore a bassa temperatura;
-produzione di calore ad alta temperatura;
-conversione fotovoltaica.