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Attualmente la maggior parte degli studi si concentra su nuove generazioni di celle fotovoltaiche più economiche. Studi più ambiziosi puntano alla realizzazione di centrali solari orbitanti. Queste centrali dovrebbero raccogliere i raggi solari direttamente nello spazio e trasmettere la potenza assorbita sulla Terra per mezzo di microonde o raggi laser.

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Attualmente i pannelli solari vengono utilizzati per fornire acqua calda e riscaldamento ad abitazioni e piccoli complessi edilizi.

I pannelli fotovoltaici vengono utilizzati in impianti isolati per alimentare dispositivi distanti dalle reti elettriche (sonde spaziali, ripetitori telefonici in alta montagna, ecc) o con richieste energetiche talmente ridotte che un allacciamento alla rete elettrica risulterebbe antieconomico (segnaletica stradale luminosa, parchimetri, ecc) e sconveniente dal punto di vista organizzativo. Questi dispositivi devono essere dotati di accumulatori in grado di accumulare la corrente elettrica prodotta in eccesso durante la giornata per alimentare le apparecchiature durante le ore notturne e durante i periodi nuvolosi. Vengono utilizzati anche in grandi impianti connessi in rete, sebbene la quantità d'energia erogata risulti variabile sia in ambito giornaliero che stagionale. Tuttavia, essendo però il picco di produzione degli impianti ad energia solare in estate esso riesce a controbilanciare la maggiore domanda domestica dovuta ai condizionatori.

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Grazie a una legislazione che ha previsto incentivi economici all'installazione di impianti fotovoltaici e la possibilità di vendere l'energia prodotta al gestore della rete di trasmissione, l'Italia è al primo posto al mondo per la potenza elettrica prodotta da energia fotovoltaica.

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L'energia solare può essere utilizzata per generare elettricità (fotovoltaico) o per generare calore (solare termico):

il pannello solare termico sfrutta i raggi solari per scaldare un liquido che cede calore, tramite uno scambiatore di calore, all'acqua contenuta in un serbatoio di accumulo.

il pannello fotovoltaico sfrutta le proprietà di particolari elementi semiconduttori per produrre energia elettrica quando sollecitati dalla luce.

il pannello solare a concentrazione sfrutta una serie di specchi parabolici per convogliare i raggi solari su un tubo ricevitore in cui scorre un fluido termovettore o una serie di specchi che concentrano i raggi all'estremità di una torre in cui è posta una caldaia riempita di sali che per il calore fondono.

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L'energia solare è l'energia associata alla radiazione solare e rappresenta la fonte primaria di energia sulla Terra. Si tratta di un'energia alternativa ai classici combustibili fossili, rinnovabile e pulita. La quantità di energia solare che arriva sul suolo terrestre è enorme, ma poco concentrata, quindi è necessario raccogliere energia da aree molto vaste per averne quantità significative, ed è piuttosto difficile da convertire in energia facilmente sfruttabile con efficienze accettabili. Per il suo sfruttamento occorrono prodotti tecnologici in genere di costo elevato che rendono attualmente l'energia solare notevolmente costosa rispetto ad altri metodi di produzione dell'energia.

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Si definisce parco eolico un gruppo di turbine eoliche poste nelle vicinanze e utilizzate per la produzione di energia elettrica. Un grande parco eolico può essere composto da diverse centinaia di singoli generatori eolici distribuiti su una estesa superficie, ma la terra tra le turbine può essere utilizzata anche per scopi agricoli o altro. Un parco eolico può anche essere localizzato in mare aperto.

Esso può essere di tre tipi:

On-shore, distanti almeno 10 km dal mare, solitamente in grandi pianure, favorevoli a correnti di vento costanti.
Near-shore, comprende tutti gli impianti sulla costa, fino a 10 km di distanza. È caratterizzato dal tentativo di sfruttare i venti che provengono dal mare e si abbattono sulla costa con costanza durante l’arco dell’anno e hanno sufficienti velocità.

Off-shore, si tratta solitamente di impianti più stabili, che forniscono più energia (poiché velocità e costanza del vento lontano dalla costa forniscono condizioni migliori alla conversione dell’energia) e possiede un minor impatto visivo, tuttavia i costi di realizzazione e manutenzione sono notevolmente più alti.

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I generatori eolici, detti anche aerogeneratori o turbine eoliche, possono essere di due tipologie principali:

Generatori eolici ad asse orizzontale, in cui il rotore va orientato, attivamente o passivamente, parallelamente alla direzione di provenienza del vento;

Generatori eolici ad asse verticale, il cui orientamento è indipendente dalla direzione di provenienza del vento.

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L'energia eolica nel mondo e il suo futuro

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L'energia eolica nel mondo e il suo futuro

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Nel 2010 più della metà di tutta la nuova potenza eolica è stata installata al di fuori dei mercati tradizionali europei e nord americani. Ciò è legato in particolare alla forte crescita di installazioni in Cina che hanno rappresentato quasi la metà dei nuovi impianti eolici.

Il Global Wind Energy Council ha rilasciato il GWE Outlook del 2016, descrivendo scenari secondo i quali l’eolico potrebbe fornire circa il 20% dell’elettricità mondiale entro il 2030, creando 2.4 milioni di posti di lavoro, riducendo le emissioni di CO2 di circa 3.3 miliardi di tonnellate annue, e attrarre investimenti per circa 200 miliardi di euro annui. Grazie alle diminuzioni nei prezzi per produzione, installazione e manutenzione delle rinnovabili, la GWEC stima che la de-carbonizzazione della produzione di energia non sia più solamente tecnicamente raggiungibile, ma anche economicamente sostenibile e competitiva. Ci sono nuovi forti mercati che si stanno sviluppando in Africa, in Asia e in America Latina, che incentivano la produzione di energia pulita e sostenibile.

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Nel nostro paese l’ANEV è l’associazione di protezione ambientale, nata nel luglio 2002 che vede riuniti circa 70 aziende che operano nel settore eolico. Tra gli scopi dell’Associazione vi è quello di concorrere alla promozione e utilizzazione della fonte eolica in un rapporto equilibrato tra insediamenti e natura, nonché quello di promuovere la ricerca e lo sviluppo tecnologico finalizzato all’utilizzo della risorsa vento e all’uso razionale dell’energia, oltre che alla diffusione di una corretta informazione basata su dati reali. A fine 2014 l’Italia si è collocata al 5° posto in Europa come produttrice di energia eolica. La Germania ha installato la quota maggiore di nuova energia eolica, ovvero il 44% del totale dell’UE.

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Per migliaia di anni, barche a vela e velieri hanno utilizzato l'energia eolica mentre gli architetti hanno usato la ventilazione naturale negli edifici fin dai tempi antichi. L'uso del vento per fornire energia meccanica è tuttavia iniziato un po' più avanti nella storia. La ruota a vento progettata dall'ingegnere greco Erone di Alessandria nel I secolo è il primo esempio noto di utilizzo dell'energia eolica per alimentare una macchina.

I primi mulini a vento furono in uso in Iran almeno dal IX secolo e forse già dal VII secolo. L'impiego di mulini a vento si diffuse subito dopo in tutto il Medio Oriente e nell'Asia centrale e più tardi anche in Cina e in India. Si ha notizia che, a partire dal 1000, i mulini a vento furono utilizzati, sia in Cina che in Sicilia per pompare acqua di mare per estrarre il sale. A partire dal 1180 furono ampiamente utilizzati in Europa nord-occidentale per macinare la farina, mentre le pompe a vento furono utilizzate per drenare i terreni per favorire l'agricoltura e per l'edilizia. I primi immigrati nel Nuovo Mondo portarono con loro queste tecnologie.

L'energia eolica veniva sfruttata per trasportare acqua o per muovere macine e triturare i cereali, in particolare in Paesi Bassi era utilizzata per pompare l'acqua dei polder (che sono delle parti di terra sotto il livello del mare), migliorando notevolmente il drenaggio dopo la costruzione delle dighe. I mulini olandesi erano i più grandi del tempo, divennero e rimasero il simbolo della nazione. Questi mulini erano formati da telai in legno sui quali era fissata la tela che formava così delle vele spinte in rotazione dal vento; l'asse di rotazione era orizzontale, come per quasi tutti i mulini europei.

Negli Stati Uniti, lo sviluppo delle pompe a vento fu il fattore principale che permise la coltivazione e l'allevamento in vaste aree altrimenti prive di acqua facilmente accessibile. Queste pompe contribuirono inoltre all'espansione della rete ferroviaria mondiale, grazie ai sistemi di pompaggio dai pozzi necessari per fornire l'indispensabile acqua per le locomotive a vapore. La turbina eolica a più pale posizionata in cima a una torre in legno o in acciaio, fu per oltre un secolo una presenza fissa nei panorami dell'America rurale.

Nel 1881, Lord Kelvin propose di usare l'energia eolica quando "il carbone fosse finito". Nello stesso periodo fu proposto anche lo sfruttamento dell'energia solare. Nel luglio 1887 il professor James Blyth, un accademico scozzese, costruì una turbina eolica nel giardino della sua casa delle vacanze a Marykirk e utilizzò l'energia elettrica prodotta per ricaricare gli accumulatori che alimentavano le luci nel suo cottage. Fu a partire dagli anni ’40 del 1900 che la domanda di potenza elettrica sempre maggiore e una distribuzione di centrali più capillare, rese la produzione di turbine eoliche necessaria. Nel 1975 il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti d'America ha finanziato un progetto per sviluppare turbine eoliche su grande scala. Il progetto si è concretizzato con la realizzazione di tredici turbine sperimentali da parte della NASA che hanno aperto la strada per gran parte della tecnologia utilizzata oggi.

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L’energia eolica è una delle fonti energetiche sfruttate sin dagli antichi. È di per sé, l’energia cinetica del vento e la sua conversione in energia meccanica o elettrica. Sicuramente l’applicazione più antica è quella nautica, tramite l’uso della vela, quella nei mulini a vento, e oggi invece l’energia eolica è sfruttata per la produzione elettrica.