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Una relazione della British Wind Energy Association ha fornito un costo medio per la generazione di energia eolica onshore di circa 3,2 pence (tra US 5 e 6 centesimi) per kW · h (2005). [118] Il costo per unità di energia prodotta è stata stimata nel 2006 di essere paragonabile al costo di generazione elettrica per Stati Uniti mediante il carbone e il gas naturale: il costo dell'eolico è stato stimato a 55,80 dollari per MW · h, il carbone a $ 53.10/MW · h e il gas naturale a $ 52,50.[4] Risultati simili comparativi con il gas naturale sono stati ottenuti in uno studio governativo nel Regno Unito effettuato nel 2011.[119] Uno studio sull'energia eolica risalente al 2009 effettuato in Spagna dalla re Juan Carlos University ha concluso che per ogni MW installata di energia eolica ha portato alla perdita di 4,27 posti di lavoro.[120] Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha espresso forti perplessità sullo studio, giudicandolo gravemente carente e con conclusioni non supportate dalle evidenze.[121] Il ricorso all'energia eolica, anche se sovvenzionata, è in grado di ridurre i costi per i consumatori (5000000000 € / anno in Germania), riducendo il prezzo marginale e l'utilizzo di costose centrali tradizionali. [122]

==Capacità di energia eolica e produzione==

[[File:Wind generation-with semilog plot.png|thumb|Produzione di energia eolica nel mondo fino al 2010]]

Verso la fine del 2012, nel mondo vi erano più di duecentomila turbine eoliche in funzionamento, con una capacità nominale complessiva di 282.482 MW.[44] La sola Unione europea passò i circa 100.000 MW di capacità nominale nel settembre 2012, [45] mentre gli Stati Uniti la Cina hanno superato i 50.000 MW nel mese di agosto 2012. [46] [47]

La capacità mondiale di generazione eolica è più che quadruplicata tra il 2000 e il 2006, raddoppiando circa ogni tre anni. Gli Stati Uniti hanno aperto la strada ai parchi eolici, ma nel 1997 la capacità installata della Germania aveva superato quella statunitense per poi essere tuttavia superata nel 2008. La Cina ha iniziato l'edificazione dei suoi impianti eolici verso la fine del 2000 per poi superare nel 2010 gli Stati Uniti nel 2010 e diventare leader mondiale.

Alla fine del 2012, la capacità mondiale nominale di generatori eolici era di 282 gigawatt (GW), in crescita di 44 GW rispetto all'anno precedente.[44] Secondo la ''World Wind Energy Association'', un'organizzazione di settore, nel 2010 l'energia eolica aveva generato 430 TWh, pari a circa il 2,5% di tutta l'energia elettrica utilizzata a livello mondiale.[48] Nel 2008 essa copriva appena l'1.5% e nel 1997 solo lo 0,1% nel 1997. [49] Tra il 2005 e il 2010 la crescita media annua dei nuovi impianti è stata del 27,6%.[50] La penetrazione dell'energia eolica nel mercato dovrebbe raggiungere il 3,35% entro il 2013 e l'8% entro il 2018.[50][51]

Diversi paesi hanno già raggiunto livelli relativamente elevati, come il 28% della produzione di energia elettrica in Danimarca (2011), [52] il 19% in [[Portogallo]] (2011), [53] il 16% in [[Spagna]] (2011), [54] il 14% in [[Irlanda]] (2010) [55] e l'8% in Germania (2011). [56] A partire dal 2011, 83 paesi di tutto il mondo usavano energia eolica su base commerciale.[3]

Nel 2009 l'Europa possedeva il 48% della capacità mondiale di produzione di energia eolica totale. Nel 2010, la Spagna è diventata il principale produttore europeo, raggiungendo i 42.976 GWh. La Germania tiene il primo posto in Europa in termini di capacità installata, con un totale di 27.215 MW registrati al 31 dicembre 2010.<ref name="eolicenergynews4082"/>

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|+Top 10 countries<br />by nameplate windpower capacity<br />(2012 year-end)<ref name=gws-2012>{{cite web| title= Global Wind Report Annual market update 2012

| url=http://www.gwec.net/wp-content/uploads/2012/06/Annual_report_2012_LowRes.pdf |format=PDF | publisher=Global Wind Energy Council | accessdate=23 April 2013}}</ref>

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! Country !! New 2012<br />capacity ([[Watt#Megawatt|MW]]) !! Windpower total capacity<br />([[Watt#Megawatt|MW]]) <!--

[the following note indicator is temporarily removed until needed for preliminary date in 2014:] <small>^ǂprovisional</small>

--> !! % world total

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| [[Wind power in China|China]] ||align=center| 12,960 ||align=center| 75,324 ||align=center| 26.7

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| [[Wind power in the United States|United States]] ||align=center| 13,124 ||align=center| 60,007 ||align=center| 21.2

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| [[Wind power in Germany|Germany]] ||align=center| 2,145 ||align=center| 31,308 ||align=center| 11.1

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| [[Wind power in Spain|Spain]] ||align=center| 1,122 ||align=center| 22,796 ||align=center| 8.1

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| [[Wind power in India|India]] ||align=center| 2,336 ||align=center| 18,421 ||align=center| 6.5

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| [[Wind energy in the United Kingdom|UK]] ||align=center| 1,897 ||align=center| 8,845 ||align=center| 3.0

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| [[Wind power in Italy|Italy]] ||align=center| 1,273 ||align=center| 8,144 ||align=center| 2.9

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| [[Wind power in France|France]] ||align=center| 757 ||align=center| 7,564 ||align=center| 2.7

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| [[Wind power in Canada|Canada]] ||align=center| 935 ||align=center| 6,200 ||align=center| 2.2

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| [[Wind power in Portugal|Portugal]] ||align=center| 145 ||align=center| 4,525 ||align=center| 1.6

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| ([[:Category:Wind power by country|rest of world]]) ||align=center| 6,737 ||align=center| 39,853 ||align=center| 14.1

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|align=center| '''World total''' ||align=center| '''44,799 MW''' ||align=center| '''282,587 MW''' ||align=center| '''100%'''

|}

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|+Top 10 countries<br />by windpower electricity production<br />(2011 totals)<ref>{{cite web|publisher=Observ'ER|url=http://www.energies-renouvelables.org/observ-er/html/inventaire/pdf/14e-inventaire-Chap02.pdf|___location=2.2 Electricity Production From Wind Sources: Main Wind Power Producing Countries&nbsp;– 2011 (text & table)|title=Worldwide Electricity Production From Renewable Energy Sources: Stats and Figures Series: Forteenth Inventory&nbsp;– Edition 2012|accessdate=15 January 2013}}</ref>

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! Country !! Windpower production<br />([[Kilowatt hour#Watt hour multiples and billing units|TWh]]) !! % world total

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| United States ||align=center| 120.5 ||align=center| 26.2

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| China ||align=center| 88.6 ||align=center| 19.3

|-

| Germany ||align=center| 48.9 ||align=center| 10.6

|-

| Spain ||align=center| 42.4 ||align=center| 9.2

|-

| India ||align=center| 24.9 ||align=center| 5.4

|-

| Canada ||align=center| 19.7 ||align=center| 4.3

|-

| UK ||align=center| 15.5 ||align=center| 3.4

|-

| France ||align=center| 12.2 ||align=center| 2.7

|-

| Italy ||align=center| 9.9 ||align=center| 2.1

|-

| Denmark ||align=center| 9.8 ||align=center| 2.1

|-

| (rest of world) ||align=center| 67.7 ||align=center| 14.7

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|align=center| '''World total''' ||align=center| '''459.9 TWh''' ||align=center| '''100%'''

|}

|}

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===Trend di crescita===

[[Image:Total Installed Wind Capacity 1997-2020-MW.jpg|thumb|Worldwide installed capacity 1997–2020 [MW], developments and prognosis. Data source: WWEA<ref>{{cite web|url=http://www.wwindea.org/home/images/stories/worldwindenergyreport2009_s.pdf|title=World Wind Energy Association|accessdate=31 October 2012}}</ref>]]

[[File:GlobalWindPowerCumulativeCapacity-withForcast.png|thumb|Worldwide installed wind power capacity forecast (Source: [[Global Wind Energy Council]])<ref name="GWEC_Market" /><ref name="GWEC_Forcast"/>]]

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 stato dovuto in particolare alla forte crescita di installazioni in Cina che hanno rappresentato quasi la metà dei nuovi impianti eolici. (16,5 GW). [62]

Le cifre fornite dalla [[Global Wind Energy Council]] (GWEC) mostrano che nel 2007 si è registrato un incremento di potenza installata di 20 GW, portando il totale della capacità installata di energia eolica a 94 GW, contro i 74 GW del 2006. Nonostante i vincoli che affrontano le industrie di produzione delle turbine eoliche, il mercato annuale ha continuato a crescere ad un tasso stimato del 37%, dopo una crescita del 32% nel 2006. In termini di valore economico, il settore eolico è diventato uno dei principali attori dei mercati energetici, con una valore totale delle nuove apparecchiature installate nel 2007 di 36 miliardi di dollari.[63]

Anche se l'industria eolica ha risentito della crisi finanziaria globale nel 2009 e del 2010, la crescita ha continuato fino al 2013. Negli ultimi cinque anni la crescita media di nuovi impianti è stata del 27,6% all'anno. La previsione per il 2013 attestava il tasso di crescita annuo medio al 15,7%.[50][51] Più di 200 GW di nuova capacità eolica potrebbero entrare in produzione entro la fine del 2013. Il potere di penetrazione dell'eolico nel mercato dovrebbe raggiungere il 3,35% entro il 2013 e l'8% entro il 2018. [50] [51]

===Fattore di capacità===

[[File:GlobalWindPowerCumulativeCapacity.png|thumb|left|Worldwide installed wind power capacity (Source: [[Global Wind Energy Council|GWEC]])<ref name=gws-2011>{{cite web|title=GWEC Global Wind Statistics 2011|url=http://gwec.net/wp-content/uploads/2012/06/GWEC_-_Global_Wind_Statistics_2011.pdf|format=PDF|publisher=Global Wind Energy Commission|accessdate=15 March 2012}}</ref>]]

Dal momento che la velocità del vento non è costante, la produzione annua di energia di una centrale eolica non è mai uguale a quella della capacità nominale del generatore moltiplicato per il tempo di un anno. Il rapporto di effettiva produttività annuale rispetto a questo massimo teorico è chiamato "fattore di capacità". Fattori di capacità tipici sono nell'ordine del 15-50%, con valori al limite superiore in siti favorevoli e grazie ai miglioramenti tecnologici delle turbine più moderne.[65][66][nb 2]

Alcuni dati sono disponibili per alcune località e il fattore di capacità può essere così calcolato dalla produzione annuale. [67] [68] Ad esempio, a livello nazionale, il fattore di capacità della Germania, analizzato su tutto il 2012, era di poco inferiore al 17,5% (45.867 GW·h/anno/(29,9 GW×24×366) = 0,1746) [69] mentre il fattore di capacità per i parchi eolici scozzesi arrivava, tra il 2008 e il 2010, alla media del 24%. [70]

La valutazione del fattore di capacità è tuttavia influenzata da diversi parametri, tra cui la variabilità del vento nel sito, ma anche dalla dimensione del generatore. Un piccolo generatore sarebbe più economico e in grado di raggiungere un fattore di capacità superiore ma produrrebbe meno elettricità (e quindi meno profitto) nel caso di venti forti. Viceversa, un grande generatore costerebbe più ma nel caso di bassa velocità del vento genererebbe poca potenza, così che un fattore di capacità ottimale sarebbe di circa il 40-50%. [66] [71]

In uno studio del 2008 pubblicato dallo statunitense ''Department of Energy's Office of Energy Efficiency and Renewable Energy'', il fattore di capacità raggiunto dalle turbine eoliche presenti nel paese si è dimostrato di essere in aumento, grazie sopratutto ai miglioramenti tecnologici. Il fattore di capacità raggiunto nel 2010 dalle nuove turbine eoliche ha raggiunto quasi il 40%. [72] [73]

===Penetrazione===

Per penetrazione dell'energia eolica ci si riferisce alla percentuale di energia prodotta dal vento, rispetto alla capacità totale di produzione disponibile. Non esiste un livello massimo generalmente accettato per quanto riguarda l'eolico. Il limite per una particolare zona dipenderà dalle centrali esistenti, dai meccanismi di tariffazione, dalla capacità di stoccaggio di energia, dalla gestione della domanda e da altri fattori. Una rete elettrica interconnessa comprenderà già la possibilità di generare elettricità di riserva e la capacità di ovviare ai vari guasti che potrebbero accadere alle apparecchiature. Questa capacità di riserva può anche servire per compensare la variabilità di generazione di energia prodotta da impianti eolici. Gli studi hanno indicato che il 20% del consumo di energia elettrica totale annuo può essere raggiunto con minime difficoltà.[74] Questi studi sono stati effettuati per luoghi dove gli impianti eolici erano dislocati geograficamente, vi era una certa possibilità di stoccaggio dell'energia (ad esempio tramite stazioni di pompaggio) e interconnessioni elettriche su vasta scala che permettono all'occorrenza di importare elettricità. Superato il 20% vi sono pochi limiti tecnici, ma le implicazioni economiche diventano più significative. Vi sono continui studi sugli effetti della penetrazione a larga scala dell'eolico per determinarne la stabilità e l'economia del sistema.[75] [76] [77] [78]

Un modello di penetrazione dell'energia eolica può essere specificato per diversi periodi di tempo. Su base annua, a partire dal 2011, poche sistemi elettrici possedevano livelli di penetrazione superiori al 5%: Danimarca - 26%, Portogallo - 17%, Spagna - 15%, Irlanda - 14%, e Germania - 9%.[79] Per gli Stati Uniti, nel 2011, il livello di penetrazione è stato stimato introno al 2,9%.[79] Per ottenere un ipotetico 100% annuale dall'energia eolica, sarebbe necessario un sistema di accumulo dell'energia molto esteso. Su base mensile, settimanale, giornaliera o oraria, il vento può essere in grado di il 100% o più dell'uso corrente, con il resto conservato o esportato. L'industria può usufruire dei periodi di scarso utilizzo dell'energia eolica, come di notte quando l'energia prodotta può essere superiore alla domanda. Tali settori industriali possono includere la produzione di [[silicio]], di alluminio, di acciaio o di idrogeno. La produzione di quest'ultimo può permettere, grazie ad una sua successiva riconversione nelle celle a combustibile, uno stoccaggio dell'energia a lungo termine, facilitando il raggiungimento del 100% di produzione di energia da fonti rinnovabili. [80] [81]

La ''[[General Electric]]'' ha installato un prototipo di turbina eolica con una batteria integrata equivalente a 1 minuto di produzione. Nonostante la piccola capacità, si è resa sufficiente per garantire una potenza costante, indipendentemente dalla condizioni atmosferiche. Una maggior prevedibilità dei consumi e delle condizioni meteo, possono portare a rendere conveniente una penetrazione da parte dell'energia eolica fino al 30%-40%. Il costo della batteria può essere ripagato con la vendita di energia su richiesta e sulla riduzione del fabbisogno di ricorrere a impianti a gas di supporto.[83]

===Variabilità===

[[File:Toro de osborne.jpg|thumb|Windmills are typically installed in favourable windy locations. In the image, wind power [[Wind power in Spain|generators in Spain]], near an [[Osborne bull]].]]

La produzione di energia elettrica tramite lo sfruttamento del vento, può essere altamente variabile su diverse scale temporali: oraria, giornaliera o stagionale. Variazioni annuali possono anche verificarsi, ma non sono così significative.

Poiché la la generazione istantanea di energia elettrica e i consumi devono rimanere in equilibrio per mantenere la stabilità della rete, questa variabilità può presentare difficoltà considerevoli per integrare grandi quantità di energia eolica in un sistema strutturato. L'Intermittenza della produzione può comportare costi aggiuntivi per la regolamentazione e, ad alti livelli di penetrazione, potrebbe rendersi necessaria un aumento della complessità del sistema, il ricorso a soluzioni di stoccaggio e l'interconnessione con sistemi ''[[High Voltage Direct Current]]'' (HVDC).

Come detto, l'energia eolica è molto variabile, ma durante i periodi di mancanza di vento essa può essere sostituita da altre fonti di alimentazione. Attualmente, le reti di trasmissione possono far fronte alle interruzioni nella produzione e alle variazioni giornaliere della domanda elettrica. Attualmente, i sistemi di distribuzione energetica con grande penetrazione dell'eolico, richiedono la presenza di centrali a gas naturale in grado di sopperire alla perdita totale di energia elettrica nel caso in cui le condizioni non siano favorevoli per la produzione dal vento.[84][85][86] Quando vi è una bassa penetrazione degli impianti eolici, questi problemi risultano minori.

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|+ Increase in system operation costs, Euros per MWh, for 10% & 20% wind share<ref name="ieawind"/>

|-

! scope="col" | Country !! scope="col" | 10% !! scope="col" | 20%

|-

| Germany || 2.5 || 3.2

|-

| Denmark || 0.4 || 0.8

|-

| Finland || 0.3 || 1.5

|-

| Norway || 0.1 || 0.3

|-

| Sweden || 0.3 || 0.7

|}

Un'analisi effettuata in Danimarca, ha osservato che la loro rete di energia eolica aveva fornito meno dell'1% della domanda media per 54 giorni nel corso del 2002. [87] I sostenitori dell'eolico ritengono che questi periodi di bassa ventosità possono essere affrontati riavviando le centrali a combustibili fossili già presenti o ricorrendo alle interconnessioni HVDC.[88] Tuttavia la risposta delle centrali termoelettriche ad un bisogno di energia è piuttosto lento e perciò è necessario avere la disponibilità anche di impianti di generazione di energia idroelettrica.[87] Secondo uno studio del 2007 della ''Stanford University'' pubblicato sul ''Journal of Applied Meteorology and Climatology'', l'interconnessione di dieci o più impianti eolici può permettere di produrre il 33% dell'energia totale in maniera affidabile, a condizione che siano rispettati i criteri minimi come la velocità e l'altezza della turbina.[89] [90]

Al contrario, nelle giornate particolarmente ventose, anche con livelli di penetrazione del 16%, la produzione di energia eolica si è dimostrata in grado di superare tutte le altre fonti di energia elettrica. In Spagna, il 16 aprile 2012, la produzione di energia eolica ha raggiunto la più alta percentuale di produzione di energia elettrica mai raggiunta, con gli impianti eolici che hanno coperto il 60,46% della domanda energetica totale.[91]

Un forum per l'energia condotto nel 2006, ha presentato i costi per la gestione dell'intermittenza, in funzione della quota di energia eolica totale per diversi paesi, ciò è mostrato nella tabella a destra. Tre studi emessi nel 2009 sulla variabilità del vento nel Regno Unito concordano sul fatto che la variabilità del vento deve essere presa in considerazione, ma tuttavia ciò non rende il sistema ingestibile. I costi aggiuntivi, che sono comunque modesti, possono essere quantificati. [92]

L'[[energia solare]] tende ad essere complementari al vento. [93] [94] Le zone ad [[alta pressione]] tendono a portare cielo sereno e bassi venti di superficie, mentre le aree di [[bassa pressione]] tendono ad essere più ventose e più nuvolose. Su scale temporali stagionali, vi si registrano picchi di energia solare in estate, mentre in molte zone l'energia eolica è più bassa in estate ma più performante nella stagione invernale.[Nb 3] [95] In questo modo le intermittenze tra energia eolica e solare tendono ad annullarsi a vicenda. Nel 2007 l'Istituto per l'energia solare Tecnologia di approvvigionamento dell'Università di Kassel, ha testato un impianto pilota combinato di energia solare, eolica, [[biogas]] e hydrostorage allo scopo di fornire energia elettrica in modo costante per tutto il giorno tutto l'anno, interamente da fonti rinnovabili.[96]

===Prevedibilità===

Alcuni metodi di previsione vengono utilizzati per la produzione di energia eolica, ma la prevedibilità di un particolare parco eolico è comunque bassa in una breve scala temporale. Per ogni particolare generatore, vi è un 80% di probabilità che la sua produzione cambi per meno del 10% in un'ora e una probabilità del 40% che cambi più del 10% in 5 ore. [97]

Tuttavia, gli studi di Graham Sinden (2009) suggeriscono che, in pratica, le variazioni registrate su migliaia di turbine eoliche distribuite su diversi siti e diversi regimi di vento, vengono smussate.[98]

Così, mentre la produzione di una singola turbina può variare notevolmente e rapidamente, più turbine collegate tra di loro su aree più grandi, la potenza media diventa meno variabile e più prevedibile. [99]

La velocità del vento può essere prevista con precisione su grandi aree e quindi il vento può considerarsi una fonte di energia prevedibile per l'immissione in una rete elettrica. Tuttavia, a causa della variabilità e sebbene prevedibile, la disponibilità di energia eolica deve essere programmata.

===Affidabilità===

Raramente l'energia eolica soffre di guasti tecnici, dato che un malfunzionamento di un singolo aerogeneratore comporta un relativamente basso impatto sulla potenza erogata complessiva in grandi parchi eolici.[100] Altre metodologie di produzione di energia elettrica, possono risentire, anche in maniera grave, di interruzioni imprevedibili.

===Accumulo dell'energia===

In generale, l'energia eolica e l'energia idroelettrica si integrano molto bene. Quando il vento soffia con forza, le centrali idroelettriche possono temporaneamente pompare indietro la loro acqua e quando il vento cala, il rilascio a valle dell'acqua può rapidamente compensare la mancanza di energia, mantenendo stabile l'offerta.

Le centrali Idroelettriche di pompaggio o altre forme di immagazzinamento dell'energia possono stoccare l'energia sviluppata in periodi particolarmente ventosi e rilasciarla quando vi è la necessità.[102] L'immagazzinamento necessario dipende dal livello di penetrazione dell'energia eolica nel sistema: una bassa penetrazione richiede uno stoccaggio a breve termine, mentre una alta penetrazione necessita di stoccaggio sia a breve che lungo termine, fino a un mese o più. L'energia immagazzinata aumenta il valore economico dell'energia eolica in quanto può essere utilizzata durante i periodi di picco della domanda e cioè quando il suo costo è più elevato. Questo guadagno può compensare i costi e le perdite dovute all'immagazzinamento. Il costo dello stoccaggio energetico può arrivare a incrementare del 25% il costo dell'energia eolica prodotta, ma ciò tenderebbe a diminuire nel caso di grandi produzioni energetiche. Ad esempio, nel Regno Unito, la ''Dinorwig Power Station'' da 1,7 GW è in grado di uniformare i picchi di domanda elettrica e garantire ai fornitori di energia elettrica di far funzionare i propri impianti al massimo del loro rendimento. Anche se i sistemi di pompaggio presentano solo circa il 75% di efficienza e hanno alti costi di installazione, i loro bassi costi di gestione e la capacità di ridurre la richiesta di energia da fonti combustibili possono far abbassare i costi totali di generazione elettrica.[103][104]

In particolare in alcune regioni geografiche, il picco di velocità del vento può non coincidere con i picchi di richiesta di energia elettrica. Ad esempio, in [[California]] e in [[Texas]], i caldi giorni estivi sono caratterizzati da una bassa velocità del vento e da una forte domanda elettrica per via dell'utilizzo dell'[[aria condizionata]]. Alcune sovvenzioni per l'acquisto di pompe di calore geotermiche, al fine di ridurre la domanda di energia elettrica nei mesi estivi, ha reso l'aria condizionata fino al 70% più efficiente. [105] Un'altra opzione è quella di interconnettere aree geografiche ampiamente disperse con sistemi di rete HVDC. Si stima che negli Stati Uniti aggiornamento del sistema di trasmissione in tal senso richiederebbe un investimento di almeno $ 60 miliardi. [106]

La Germania ha una capacità installata di eolico e di solare che supera la domanda giornaliera e sta esportando la potenza di picco nei paesi vicini. Una soluzione più pratica sarebbe l'installazione di un sistema di stoccaggio sufficiente per almeno 30 giorni, in grado di fornire l'80% della domanda. Proprio come l'Unione europea che impone ai paesi membri di mantenere 90 giorni di riserve strategiche di [[petrolio]], si può prevedere che i paesi vadano a installare sistemi di stoccaggio di energia elettrica.[107]