Rosnące światowe zapotrzebowanie na energię, a także wpływ, jaki jej zużycie ma na środowisko i społeczeństwo, zmuszają nas do bardziej uważnego przyjrzenia się wykorzystaniu nieodnawialnych i odnawialnych źródeł energii. Wiedząc,iż iż korzystanie ze źródeł nieodnawialnych jest jedną z głównych przyczyn globalnego ocieplenia, powinniśmy inwestować w technologie wykorzystujące źródła odnawialne, a także wytwarzające energię w sposób możliwie przyjazny dla środowiska.
Odrębną kwestię stanowi energia jądrowa. Choć podczas wykorzystania paliw jądrowych do atmosfery nie uwalnia się dwutlenek wegla, produkty uboczne reakcji jądrowych pozostają radioaktywne przez lata i muszą być magazynowane w specjalnych betonowych basenach i podziemnych bunkrach.
Biomasa jest źródłem energii wytwarzanym z materii organicznej, w tym przede wszystkim z roślin lub ich fragmentów - drewna, siana, plew itd. Najczęściej biomasę dzielimy na 3 główne kategorie:
Do produkcji energii najczęściej wykorzystywana jest biomasa bedąca produktem ubocznym innych procesów lub odpadem, np. z rolnictwa, sadownictwa czy prac pielęgnacyjnych wykonywanych w lasach. Może być ona wykorzystywana jako paliwo bezpośrednio – wówczas jest spalana w kotłach w elektrowniach, ciepłowniach lub elektrociepłowniach - albo przetwarzana do formy gazowej (biogaz) lub ciekłej (bioetanol czy biodiesel będące paliwem do samochodów).
Energia geotermalna istnieje od zarania dziejów, a jej źródłem jest energia cieplna jądra Ziemi. Część tej energii jest transportowana do skorupy ziemskiej, gdzie gromadzi się w skałach, gruntach i wypełniających je płynach. To właśnie to naturalne ciepło Ziemi nazywamy energią geotermalną, którą możemy pozyskać do produkcji energii użytkowej.
Gorącą wodę i parę możemy wykorzystać do produkcji energii elektrycznej. W tym celu w ziemi wykonuje się odwierty, a następnie wprowadza do niej rury, którymi ciepła woda lub para są wydobywane na powierzchnię, a następnie wykorzystywane do zasilania turbin. Elektrownia geotermalna działa tak, jak każda inna elektrownia, tylko nie używa paliwa.
Energia wiatru pochodzi od Słońca. Jest to energia kinetyczna przemieszczających się mas powietrza, zależna od prędkości, z jaką się przemieszczają. Nie każdy rodzaj wiatru można wykorzystać do produkcji energii elektrycznej, gdyż jego prędkość może być zbyt mała, zbyt duża lub po prostu może on nie mieć odpowiednich parametrów.
Ludzie wykorzystują energię wiatru od wieków - do napędzania żaglowców, mielenia zboża, pompowania wody. Energię kinetyczną wiatru można bowiem wykorzystać bezpośrednio lub przekształcić w inne formy energii - mechaniczną lub elektryczną.
Aby przekształcić energię wiatru w energię mechaniczną, wykorzystujemy wiatraki z kilkoma śmigłami. Energia mechaniczna wytworzona przez ruch obrotowy śmigieł może być wykorzystywana np. do pompowania wody. Niegdyś wiatraki były wykorzystywane właśnie w tym celu lub do mielenia zboża, dziś mają inne zastosowanie.
Elektrownia wiatrowa to rodzaj elektrowni, która wykorzystuje energię wiatru do produkcji energii elektrycznej. Jej głównym elementem jest turbina wiatrowa, która zamienia energię kinetyczną wiatru w ruch obrotowy wirnika, który w generatorze prądu zamieniany jest na energię elektryczną. Jeżeli potrzebna jest większa ilość energii elektrycznej, budujemy tzw. farmy wiatrowe, obejmujące większą liczbę turbin.
Woda jest wyjątkowym i niezastępowalnym zasobem naturalnym. Jej ilość jest ograniczona i nie wszędzie na Ziemi jest jej tyle samo. Globalne zmiany klimatu zaburzają naturalny obieg wody, utrudniając dostęp do niej w wielu regionach świata. To czyni ją tym bardziej cenną i sprawia, że więcej energii jest potrzebne, aby dostarczyć ją wszędzie tam, gdzie jest potrzebna. Ziemię często nazywamy błękitną planetą, gdyż 70% jej powierzchni pokrywa woda, jednak jedynie 1% tej wody jest wykorzystywany do zaspokojenia codziennych potrzeb ludzkości. To cenne źródło życia i energii jest zagrożone z uwagi na szybko postępujący proces industrializacji, nieracjonalne wykorzystanie wody i wysoki poziom jej zanieczyszczenia.
Energia Słońca napędza obieg wody w przyrodzie, a przepływ wody od wieków jest uważany za cenne źródło energii. Płynącą wodą poruszano koła w młynach wodnych, a dziś napędza się nią turbiny w elektrowniach wodnych. Istnieją różne rodzaje elektrowni wodnych - najpowszechniejsze, a jednocześnie przyjazne środowisku są tzw. małe elektrownie wodne (do 10 MW), które wykorzystują naturalny przepływ wody (np. w rzece).
Ogólnie elektrownie wodne to elektrownie, które wykorzystują energię wody, zarówno potencjalną jak i kinetyczną, do wytwarzania energii elektrycznej. Często towarzyszą im tamy, które służą do kontroli przepływu rzeki i tworzenia zbiorników retencyjnych stanowiących rezerwuar wody.
Słońce stanowi podstawę do życia na Ziemi i od początku istnienia rasy ludzkiej towarzyszy jej rozwojowi. Już w 7 wieku p.n.e. człowiek nauczył się wykorzystywać energię słoneczną do wzniecania ognia, a z czasem znajdował kolejne jej zastosowania. Dziś wachlarz tych zastosowań jest bardzo szeroki, począwszy od solarnych lamp ogrodowych po zasilane energią Słońca samochody. Współczesne społeczeństwo jest świadome wielu zalet wykorzystania energii słonecznej – należą do nich mniejsza zależność od paliw kopalnych, lepsza jakość powietrza i mniejsza emisja gazów cieplarnianych. Ponadto rozwój energetyki solarnej wspiera tworzenie nowych miejsc pracy i rozwój gospodarczy.
Słońce jest nieograniczonym źródłem energii. Dało także początek większości innych źródeł energii na Ziemi. Ogólnie pod pojęciem energii słonecznej rozumiemy ilość promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi – możemy je wykorzystywać w sposób aktywny lub pasywny. Aktywne wykorzystanie energii słonecznej oznacza jej transformację w energię cieplną lub elektryczną za pomocą przeznaczonych do tego urządzeń – odpowiednio kolektorów słonecznych lub ogniw fotowoltaicznych. Solarny system grzewczy składa się z jednego lub większej liczby kolektorów słonecznych, zbiornika z wodą oraz elementów regulujących pracę całego systemu. Jest to system zamknięty, zamieniający energię promieniowania słonecznego bezpośrednio na ciepło. Pasywne wykorzystanie energii słonecznej polega natomiast na jej wykorzystaniu do ogrzewania lub chłodzenia pomieszczeń bez transformacji w energię użytkową, jedynie za pomocą przemyślanych rozwiązań architektonicznych i budowlanych – odpowiedniego usytuowania budynku, wykorzystania właściwych materiałów, montażu dużych elementów szklanych itd.
