代替エネルギー

代替エネルギーは、化石燃料の代替エネルギー源です。 これらの代替案は、地球温暖化の重要な要素である高炭素二酸化炭素排出などの化石燃料に対する懸念に取り組むことを意図しています。 海洋エネルギー、水力発電、風力発電、地熱発電、太陽光発電はすべて代替エネルギー源です。

代替エネルギー源を構成するものの性質は、エネルギー使用に関する論争を持つように、時間の経過とともに大きく変化してきた。 様々なエネルギー選択肢と彼らの主張者の異なる目標のために、いくつかのエネルギータイプを「代替」として定義することは、非常に議論の余地があると考えられている。

既存の代替エネルギー
水力発電は、落下する水からエネルギーを取り込みます。
核分裂は、重元素の原子結合に蓄えられたエネルギーを放出するために核分裂を利用する。
風力エネルギーは風からの電気の生成であり、一般的にはプロペラ風のタービンを使用します。
太陽エネルギーは、太陽からのエネルギーの使用です。 太陽からの熱を太陽熱用途に使用することができ、または光を光起電装置を介して電気に変換することができる。
地熱エネルギーとは、建物の暖房や発電のために水を沸騰させるために地熱を使用することです。
バイオ燃料とエタノールは、自動車に動力を供給するための植物由来のガソリン代替物です。
水素は、炭化水素の分解や水の電気分解などのさまざまな技術によって生成されるエネルギーのキャリアとして使用できます。

技術の有効化
氷蓄熱空調および蓄熱ヒーターは、低コストのオフピーク電力を使用するように消費をシフトさせる方法です。 抵抗加熱に比べて、ヒートポンプは、水域、地面または空気などの冷たい源から熱を集めることによって電力を(またはまれには機械的または熱的な)電力を節約する。

蓄熱技術は、昼間から季節にかけての期間に亘って熱または冷気を貯蔵することを可能にし、顕著なエネルギーの貯蔵(すなわち、媒体の温度の変化による)または潜在的なエネルギーの貯蔵(例えば媒体の相変化水とスラッシュまたは氷との間のように、固体から液体またはその逆に変化する)。 エネルギー源は自然(太陽熱収集器、冬の寒さを回収するために使用される乾式冷却塔)、廃エネルギー(HVAC設備、工業プロセスまたは発電所など)、または余剰エネルギー(水力発電プロジェクトまたは風力発電所から断続的に)。 Drake Landing Solar Community(カナダアルバータ州)は実例です。 ボアホールの熱エネルギー貯蔵は、コミュニティがガレージ屋根のソーラーコレクターからの年間熱の97%を得ることを可能にします。 貯蔵庫は断熱タンク、砂利から岩盤、深い帯水層、または裏地と断熱された浅い窪みに及ぶ基板のボアホールクラスターとすることができる。 用途によっては、ヒートポンプを含める必要があります。

再生可能エネルギーと再生不能エネルギー
再生可能エネルギーは、日光、風、雨、潮汐、地熱などの自然資源から再生可能(天然補給)されています。 エネルギー生産プロセスを比較すると、再生可能エネルギーと化石燃料の間にいくつかの基本的な違いが残っています。 石油、石炭、または天然ガスの燃料を製造するプロセスは、複雑で複雑な設備、物理的および化学的プロセスを必要とする困難で要求の厳しいプロセスです。 一方、代替エネルギーは、基本的な設備や自然のプロセスで広く生産することができます。 最も再生可能で利用可能な代替燃料であるウッドは、自然に劣化した場合に排出されるように燃焼されると同じ量の炭素を放出する。 核燃料は、化石燃料のように再生不可能な化石燃料に代わるものであり、核燃料は有限の資源である。

環境に優しい選択肢
バイオマスなどの再生可能エネルギー源は、時には化石燃料を熱と電気に供給するための良い代替手段と見なされます。 バイオマスは本質的にこの目的のために生態学的に優しいわけではなく、バイオマスの燃焼は炭素中性であり、大気汚染は依然として発生している。 例えば、パーム油をバイオ燃料として使用していたオランダは、パーム油の使用が「化石燃料よりも環境に悪影響を及ぼす可能性がある」という科学的証拠のため、すべての補助金を一時停止している。 オランダ政府と環境団体は、輸入されたパーム油の原産地を追跡し、油をどのような方法で生産するかを証明しようとしている。 食糧からのバイオ燃料に関しては、米国の穀物収穫全体を変換することは自動車燃料の必要量のわずか16%に過ぎず、バイオ燃料生産の道を拓くためにブラジルのCO2吸収熱帯雨林を削減することは、食料市場と競合する市場は、食糧価格の上昇をもたらし、地球温暖化や外国エネルギーへの依存などのエネルギー問題への影響は軽微である。 最近、商業的に実行可能なセルロースエタノールの供給源のような、望ましくない持続可能な燃料への代替が求められている。

代替エネルギーのための比較的新しい概念

カーボンニュートラルおよびネガティブ燃料
カーボンニュートラル燃料とは、発電所の排ガスからリサイクルされ、自動車排ガスから回収された、または海水中の炭酸から誘導された廃CO2を水素化して製造された合成燃料(メタン、ガソリン、ディーゼル燃料、ジェット燃料またはアンモニアを含む)です。 商業燃料の合成会社は、原油価格が1バレル当たり55ドルを超えると、石油燃料を下回る合成燃料を生産できるとしている。 再生可能メタノール(RM)は、水の電気分解によって水素が得られた接触水素化によって水素および二酸化炭素から生成された燃料である。 輸送用燃料に配合することも、化学原料として処理することもできます。

GrindavíkのCarbon Recycling Internationalが運営するGeorge Olahの二酸化炭素リサイクルプラントは、2011年からSvartsengi発電所の煙道排ガスから年間200万リットルのメタノール輸送燃料を生産しています。年間500万リットル。 バーデン・ヴュルテンベルク州の太陽エネルギー・水素研究センター(ZSW)とドイツのフラウンホーファー協会によって250キロワットのメタン合成プラントが建設され、2010年に操業を開始しました。秋に完成予定の10メガワットにアップグレードされ、 AudiはドイツのWerlteに炭素中性液化天然ガス(LNG)工場を建設しました。 同工場は、A3 Sportback g-tron自動車で使用されているLNGを相殺するための輸送用燃料を生産することを目的としており、年間2,800トンのCO2を初期容量から守ることができます。 サウスカロライナ州のコロンビア、カリフォルニア州のカマリロ、イングランドのダーリントンでは、他の商業開発が行われています。

このような燃料は、大気中の温室効果ガスの純増加をもたらさないため、炭素中性とみなされます。 合成燃料が化石燃料に取って代わる場合、またはそれらが廃炭素または海水の炭酸から製造され、その燃焼が煙道または排気管で炭素捕捉を受ける場合、それらは負の二酸化炭素排出および正味の二酸化炭素除去をもたらすしたがって、温室効果ガスの浄化の一形態を構成する。

このような再生可能な燃料は、車両貨物の電化や水素やその他の燃料への転換を必要とせずに、輸入された化石燃料のコストと依存性の問題を緩和し、 カーボンニュートラル燃料は、比較的低コストのエネルギー貯蔵を提供し、風および太陽断続の問題を緩和し、既存の天然ガスパイプラインを介して風、水および太陽光の分配を可能にする。

夜間の風力発電は、電力の負荷曲線が日中に急激にピークになるため、燃料を合成する最も経済的な形態の電力と考えられていますが、風は日中に比べて夜間に若干多く吹く傾向があるため、夜間の価格風力発電は、多くの場合、他のどの方法よりも安価です。 ドイツは250キロワットの合成メタンプラントを建設しており、最大10メガワットに拡大しています。

藻類燃料
藻類燃料は、藻類由来のバイオ燃料である。 光合成の間、藻類および他の光合成生物は、二酸化炭素および太陽光を捕捉し、それを酸素およびバイオマスに変換する。 これは、通常、ガラスの2つの窓ガラスの間に藻類を置くことによって行われる。 藻類は、熱(成長サイクルから)、バイオ燃料(藻類由来の天然の「油」)、およびバイオマス(成熟時に収穫される藻類自体由来)の3つの形態のエネルギー燃料を生成する。

この熱は、ビルシステム(例えば、熱プロセス水)に電力を供給するため、またはエネルギーを生成するために使用することができる。 バイオ燃料は、成熟時に藻類から抽出された油であり、バイオディーゼルの使用と同様のエネルギーを作り出すために使用される。 バイオマスは、油と水を抽出した後に残された物質であり、堆肥杭の暖かさや埋立地の生分解性物質から回収されたメタンと同様に、エネルギー生産のために可燃メタンを生産するために収穫することができる。 さらに、藻類バイオ燃料の利点は、それが工業的に、垂直に(すなわち建物のファサードとして)製造され、耕作可能な土地および食用作物(大豆、ヤシ、およびキャノーラなど)の使用を取り除くことができることである。

バイオマスブリケット
バイオマスの練炭は、木炭の代替品として発展途上国で開発されています。 この技術は、ほぼすべての植物物質を、通常炭の発熱量の約70%を有する圧縮練炭に変換することを含む。 大規模なブリケット製造の例は比較的少ない。 コンゴ民主共和国の北キブでは、牧草生産のための森林伐採がマウンテンゴリラの生息地にとって最大の脅威であると考えられています。 ヴィルンガ国立公園の職員は、バイオマスブリケットを生産するために3500人以上の人々を訓練し成功させており、それにより、国立公園内で不法に生産された木炭を置き換え、紛争地域の極貧地域に住む人々のために重要な雇用を創出している。

バイオガス消化
バイオガスの消化は、有機廃棄物が嫌気性環境で壊れたときに放出されるメタンガスを利用します。 このガスは埋立地や下水道から回収することができます。 ガスは、熱またはより一般的には発電のための燃料として使用することができる。 収集され、精製されたメタンガスは、様々な製品のエネルギー源として使用することができます。

生物学的水素製造
水素ガスは完全にきれいな燃焼燃料です。 唯一の副生成物は水である。 また、その化学構造のために、他の燃料と比較して比較的高いエネルギー量を含む。

2H2 + O2→2H2O +高エネルギー

高エネルギー+ 2H 2 O→2H 2 + O 2

これは、高エネルギーの入力を必要とし、商業的水素を非常に非効率的にする。 水を分離して水素ガスを生成する手段としての生物学的ベクターの使用は、唯一のエネルギー入力が太陽放射であることを可能にする。 生物学的ベクターは、細菌またはより一般的には藻類を含むことができる。 このプロセスは、生物学的水素製造として知られている。 それは、発酵によって水素ガスを生成するために単細胞生物の使用を必要とする。 嫌気的環境としても知られている酸素の存在がなければ、規則的な細胞呼吸は起こり得ず、発酵として知られるプロセスが引き継がれる。 このプロセスの主な副生成物は水素ガスである。 これを大規模に実施することができれば、日光、栄養素、水が水素ガスを生成し、高密度のエネルギー源として使用される可能性があります。 大規模生産は困難であることが判明している。 1999年までは、硫黄枯渇によるこれらの嫌気的条件を誘発することさえ可能でした。 発酵プロセスは進化的なバックアップであり、ストレス中に作動するので、細胞は数日後に死ぬだろう。 2000年には、細胞を嫌気性条件に出し入れして生き続けるために、2段階プロセスが開発されました。 過去10年間、これを大規模に行う方法を見つけることは、研究の主な目標でした。 いったんメカニズムが開発されると、このタイプの生産は私たちのエネルギー需要を解決する可能性がありますが、大規模生産の前に効率的なプロセスを確保するために慎重な作業が行われています。

水力発電
水力発電は2013年に世界の再生可能電力の75%を供給しました。今日使用されている電気の多くは、1960年から1980年の間の従来の水力発電の絶滅の結果です。 世界的にはより多くの水力発電に向かう傾向があります。 2004年から2014年にかけて、設置容量は715から1,055GWに増加しました。 過去の大きなダムの一般的な代替案はダムの後ろに水が貯留されておらず、季節的な降雨によって発電量が変化する河川です。 湿った季節には川流域を使用し、乾季には太陽光を使用すると、両方の季節変動のバランスを取ることができます。 大きなダムから離れた別の動きは小さな水力であり、これらは渓谷の底の主な河川ではなく、支流の上に位置する傾向があります。

オフショア風
オフショア風力発電所は陸上風力発電所に似ていますが、海上にあります。 オフショア風力発電所は最大40メートル(130フィート)の深度の水中に設置できますが、浮遊式風力タービンは最大700メートル(2,300フィート)の水中に浮遊することができます。 浮遊式風力発電所を持つことの利点は、外洋からの風を利用できることです。 丘、木、建物などの障害物がなければ、海からの風は沿岸地域の2倍の速さに達することがあります。

オフショア風力発電の著しい世代は、すでにヨーロッパやアジアでの電力需要に貢献しており、現在、オフショア風力発電所の第1号が米国の海域で開発中です。 海洋風産業は、特にヨーロッパでは過去数十年に亘って劇的に成長してきたが、これらの風力発電所の建設および運営が海洋動物および海洋環境にどのような影響を与えるかについての不確実性は依然として残っている。

伝統的なオフショア風力タービンは、近海の海洋環境内の浅い海域で海底に取り付けられています。 海洋風の技術が高度化するにつれて、より多くの風力資源が存在するより深い海域で浮遊構造が使用され始めています。

海洋および水圧エネルギー
海洋および水力発電(MHK)または海洋エネルギー開発には、以下のデバイスを使用するプロジェクトが含まれます。

波力は風の波によるエネルギーの輸送であり、発電や貯水池への水の汲み上げなどの有用な作業を行うためのエネルギーの取り込みです。 オープンな海岸地域で重要な波を利用できる機械は、一般に波エネルギー変換器として知られている。
潮力タービンは沿岸地域と河口域に配置され、日々の流れはかなり予測可能です。
高速移動河川におけるインストリームタービン
強い海流の領域にある海流タービン
深海域の海洋熱エネルギー変換装置

原子力
2015年には、米国と中国の新世代III + AP1000原子炉、フィンランド、フランス、中国の新しい第III世代EPR原子炉を含め、10の新しい原子炉がオンラインになり、さらに67の原子炉が建設中です。 ベラルーシ、ブラジル、インド、イラン、日本、パキスタン、ロシア、スロバキア、韓国、トルコ、ウクライナ、アラブ首長国連邦にも原子炉が建設中である。

トリウム原子力
トリウムは、トリウムベースの原子炉での将来の使用のための核分裂性材料である。 トリウム原子炉の支持者は、トリウムの豊富さ、核兵器拡散への抵抗力、プルトニウムとアクチノイド生成量の減少など、ウラン燃料サイクルに勝るいくつかの潜在的利点を主張している。 トリアム型原子炉はウラン233を製造するために改造することができ、低硫黄兵器で試験された高度に濃縮されたウランに加工され、商業規模では証明されていません。

代替エネルギーへの投資
新興経済部門として、一般市民が利用できる代替エネルギーの株式市場投資機会は限られています。 一般市民は様々な株式市場から代替エネルギー会社の株式を購入することができます。 SolarCityの最近のIPOは、このセクターの初期の性質を示しています。数週間以内に、すでに代替エネルギー部門で2番目に高い時限を達成しています。

投資家は、WilderHill New Energy Indexなどの代替エネルギー指数を追跡するETF(為替取引ファンド)への投資を選択することもできます。 さらに、カルバートのグローバル代替エネルギーミューチュアルファンドなど、選択された投資の選択においてより積極的な多数のミューチュアルファンドが存在します。

太陽光発電の経済性はシリコン価格に大きく依存しており、他の材料(例えばファーストソーラー)に基づく技術を持つ企業でさえも、シリコン市場の需要と供給のバランスに影響されます。 さらに、一部の企業が完成した太陽電池をオープンマーケット(Q-Cellsなど)で販売しているため、太陽電池モジュールを製造したい企業の入場障壁が低くなり、非合理的な価格設定環境が生まれる可能性があります。

対照的に、風力発電は100年以上にわたって利用されているため、その基礎技術は比較的安定しています。 その経済性は、風力タービンの風力やグリッドの投資要件などの立地や、風力タービンの最大コンポーネントである鉄鋼の価格や選択された複合材(ブレードに使用される)によって大きく左右されます。 現在の風力タービンは100mを超えることが多いため、物流とグローバルな製造プラットフォームが競争上の優位性の主要な源泉です。 これらの問題やその他の問題は、Sanford Bernsteinの調査報告書で調べられました。

輸送における代替エネルギー
2008年のガソリン価格の安定した上昇のために、定期的な無鉛ガスの1ガロンあたりの米国全米平均価格が4.00ドルを一気に上回っているため、消費者にとってより高い燃料効率と代替燃料車を開発するための着実な動きがありました。 これに対応して、多くの中小企業では、急速に消費者自動車に根本的に異なる方法で研究開発が行われています。 ハイブリッドおよびバッテリー電気自動車は市販されており、世界的に広範な業界および消費者の受け入れを獲得している。

例えば、日産アメリカは、世界で初めて量産型の電気自動車、日産リーフを導入しました。 プラグインハイブリッド車であるChevrolet Voltも生産されています。電動モーターを使用して車輪を駆動し、小型の4気筒エンジンにより発電します。

代替エネルギーの主流化
代替エネルギーが主流になる前に、克服しなければならないいくつかの重大な障害があります。 まず、代替エネルギーがどのように有益であるかの理解を深めなければなりません。 第2に、これらのシステムの可用性コンポーネントが増加しなければならない。 最後に返済期間を短縮する必要があります。

例えば、電気自動車(EV)やプラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)が増加している。 これらの車両の継続的な採用は、公的充電インフラへの投資に依存し、将来の輸送のためにはるかに多くの代替エネルギーを実施する。

研究
学術、連邦、商業分野には、代替エネルギーの分野で大規模な先進的研究を実施する多数の組織が存在する。 この研究は、代替エネルギースペクトル全体にわたるいくつかの焦点領域にまたがっている。 ほとんどの研究は、効率の向上と全体的なエネルギー収率の向上を目標としています。

米国では、連邦政府が支援する複数の研究機関が近年代替エネルギーに注力しています。 これらの研究室の中で最も顕著なものの2つは、米国エネルギー省の資金提供を受け、様々な企業パートナーの支援を受けているSandia National LaboratoriesとNREL(National Renewable Energy Laboratory)です。 Sandiaの総予算は24億ドル、NRELの予算は3億7500万ドルです。

エネルギー消費量の増加に伴い、2030年には21%増加すると予測されている。再生可能エネルギーのコストは、非再生可能エネルギーと2.7m / MWと比較して2.5百万ドル/ MWで比較的安価であった。 明らかに、再生可能エネルギーの使用はエネルギーを得る費用対効果の高い方法です。 加えて、環境保全と経済成長の間にあったトレードオフを排除しています。

力学的エネルギー
血液循環、呼吸、歩行、タイピング、ランニングなどの人間の活動に関連する機械的エネルギーは至るところにあるが、通常は無駄である。 このような機械的エネルギーを除去する方法を見つけるために世界中の研究者から注目を集めています。 現在の最良の解決策は、圧電材料を使用することであり、これは変形すると電子の流れを発生させることができる。 圧電材料を使用する様々なデバイスが、機械的エネルギーを除去するために構築されている。 材料の圧電定数が圧電デバイスの全体的性能において重要な役割を果たすことを考慮すると、デバイス効率を改善するための1つの重要な研究方向は、大きな圧電応答の新しい材料を見出すことである。 鉛マグネシウムニオブ酸鉛 – チタン酸(PMN-PT)は、理想的な組成および配向が得られると超高圧電定数の次世代圧電材料である。 2012年には、非常に高い圧電定数を有するPMN-PTナノワイヤが水熱アプローチによって製造され、次いでエネルギー収穫装置に組み立てられた。 記録的に高い圧電定数は、単結晶PMN-PTナノベルトの製造によってさらに改善され、これは、圧電ナノ発電機のための不可欠なビルディングブロックとして使用された。

太陽
太陽エネルギーは、太陽を利用した暖房、冷却、または発電に使用することができる。

太陽熱は受動的で積極的に加熱された建物や地域暖房システムに長く採用されてきました。 後者の例としては、カナダアルバータ州のドレイクランディングソーラーコミュニティと、デンマークとドイツの多数の地区システムがあります。 ヨーロッパでは、ソーラー・ヒーター(SDH)と国際エネルギー機関のソーラー・ヒーティング・クーリング(SHC)プログラムの2つのソーラー・ヒート・プログラムがあります。

太陽光発電の大規模な実施を妨げる障害は、現在の太陽光技術の非効率性とコストです。 現在、光電池(PV)パネルは太陽光の約16%を電気に変換する能力しかありません。

サンディア国立研究所と国立再生可能エネルギー研究所(NREL)の両者は、ソーラーリサーチプログラムに多大な資金を投入している。 NRELソーラープログラムは、約7,500万ドルの予算を持ち、太陽光(PV)技術、太陽熱エネルギー、太陽光の分野の研究プロジェクトを展開しています。 Sandiaのソーラー部門の予算は不明ですが、研究所の24億ドルの予算のかなりの部分を占めています。

近年、いくつかの学術プログラムが太陽研究に焦点を当てている。 ノースカロライナ大学(UNC)のソーラーエネルギー研究センター(SERC)は、費用対効果の高いソーラー技術を開発する唯一の目的を持っています。 2008年、マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究者は、水から水素燃料を製造するために太陽エネルギーを貯蔵する方法を開発した。 そのような研究は、太陽が輝いていない夜間の使用のためにエネルギーを蓄えることの太陽光発電が直面する障害に取り組むことを目標としています。 北京の北西にあるZhangebei全国風力および太陽エネルギー貯蔵および送電実証プロジェクトでは、風力および太陽エネルギーを周波数および電圧調整によって統合して71MWhの蓄電池を使用しています。

2012年2月、ドイツ企業であるシーメンスに支えられているノースカロライナ州のセプリアス社は、世界で最も効率的なソーラーパネルを開発したと発表しました。 同社は、このプロトタイプが、それに当たる太陽光の33.9%を、以前のハイエンドの変換レートの2倍以上に変換すると主張している。


風力エネルギーの研究は、NASAが強風時の風力発電を予測する解析モデルを開発した1970年代に数十年前にさかのぼります。 今日、Sandia National LaboratoriesとNational Renewable Energy Laboratoryの両方に風力研究専用のプログラムがあります。 Sandiaの研究室は、材料、空気力学、センサーの進歩に焦点を当てています。 NRELの風力プロジェクトは、風力発電所の発電量の向上、資本コストの削減、風力エネルギー全体のコスト効率化を中心に展開されています。

風力エネルギー生産のコスト、サイズ、および環境への影響を低減する潜在的可能性を有する風力エネルギー技術の実践への代替アプローチを研究するために、Caltechの最適風力エネルギー研究所(FLOWE)が設立されました。

風力、太陽光、バイオマス、地熱などの再生可能エネルギーは2013年に世界の最終エネルギー消費量の1.3%を供給しました。

バイオマス
バイオマスは、生きているか最近生きている生物に由来する「生物学的物質」とみなすことができる。 これは、最も一般的には、リグノセルロース系バイオマスと呼ばれる植物または植物由来材料を指す。 エネルギー源として、バイオマスは熱を発生させるために燃焼によって直接的に、または様々な形のバイオ燃料に変換した後に間接的に使用することができる。 バイオマスのバイオ燃料への転換は、熱的方法、化学的方法、および生化学的方法に大別される異なる方法によって達成することができる。 ウッドは今日でも最大のバイオマスエネルギー源です。 例としては、森林残渣(死んだ樹木、枝や木の切り株など)、ヤード切り抜き、木片、さらには地方の固形廃棄物などがあります。 第2の意味で、バイオマスには、バイオ燃料を含む繊維または他の工業用化学物質に変換することができる植物または動物の物質が含まれる。 産業用バイオマスは、ミカンサス、スイッチグラス、大麻、トウモロコシ、ポプラ、柳、ソルガム、サトウキビ、竹、およびユーカリからオイルパーム(パーム油)までの様々な樹種を含む、数多くのタイプの植物から栽培することができます。

バイオマス、バイオガス、バイオ燃料は、熱を発生させるために燃焼され、環境に悪影響を及ぼします。 この燃焼により、硫黄酸化物(SOx)、亜酸化窒素(NOx)、および粒子状物質(PM)などの汚染物質が生成される。 世界保健機関(WHO)は、毎年700万人の早過ぎる死が大気汚染によって引き起こされ、バイオマスの燃焼がその主要な原因であると推定しています。 バイオマスの使用は、時間の経過とともに炭素中性であるが、さもなければ化石燃料の燃焼と同様である。

エタノールバイオ燃料
北米のバイオ燃料の主要な供給源として、多くの企業がエタノール生産の分野で研究を行っています。 連邦レベルでは、米国農務省は、米国におけるエタノール生産に関する大量の調査を実施している。 この研究の多くは、国内の食品市場におけるエタノール生産の効果を目指している。

国立再生可能エネルギー研究所は、主にセルロースエタノールの分野で、さまざまなエタノール研究プロジェクトを実施してきました。 セルロース系エタノールは、従来のトウモロコシ系エタノールに比べて多くの利点を有する。 木材、草、または植物の非食用部分から生産されているため、食料供給を取り除かず、食糧供給と直接競合することもありません。 さらに、セルロース系エタノールは、トウモロコシをベースにしたエタノールよりも経済的で経済的に持続可能であることが示されています。 Sandia National Laboratoriesは、社内のセルロースエタノール研究を実施しており、また、セルロースバイオ燃料を開発する目的で米国エネルギー省が設立した研究所であるJoint BioEnergy Institute(JBEI)のメンバーです。

その他のバイオ燃料
国立再生可能エネルギー研究所は、1978年から1996年まで、「Aquatic Species Programme」のバイオ燃料源として藻類を使用することを実験しました。 ニューハンプシャーバイオ燃料グループのマイケル・ブリッグスによる自己執筆の記事では、50%以上の天然油分を有する藻類を利用して、すべての自動車燃料をバイオ燃料で現実的に代替する見込みを示している排水処理場の藻類池で生育させた。 この油が豊富な藻類は、システムから抽出し、バイオ燃料に加工することができ、乾燥した残渣をさらに再処理してエタノールを生成することができる。

バイオ燃料の採掘用藻類の生産はまだ商業規模で行われていないが、上記の生産量の見積もりに達するための実現可能性調査が実施されている。 農地や淡水を必要としないため、食料作物ベースのバイオ燃料とは異なり、高い収量が期待できるだけでなく、食糧生産の減少を伴わない。 多くの企業は、バイオ燃料生産を商業レベルまで拡大することを含め、様々な目的のために藻類バイオリアクターを追求している。

さまざまな部門のいくつかのグループが、バイオ燃料原料油の実行可能な源であると多くが考えている種子を生産する有毒な低木のような樹木であるジャトロファ・クルカス(Jatropha curcas)に関する研究を行っている。 この研究の多くは、遺伝学、土壌科学、および園芸慣行の進歩によるジャトロファの1エーカーあたりの収量を改善することに焦点を当てています。 サンディエゴに本拠を置くJatrophaの開発者であるSG Biofuelsは、分子育種とバイオテクノロジーを使用して、Jatrophaのエリートハイブリッド種子を生産しました。これは、第1世代の品種よりも大幅な収量改善を示しています。 持続可能なエネルギー農業センター(CfSEF)は、植物科学、農学、園芸の分野におけるジャトロファの研究に専念した、ロサンゼルスに拠点を置く非営利の研究機関です。 これらの分野の探索が成功すれば、Jatrophaの農産物収量は今後10年間で200-300%増加すると予測されています。

地熱
地熱は、地殻内の熱を叩くことによって生み出されます。 それは熱エネルギーが常に補給されるので持続可能であると考えられている。 しかし、地熱発電の科学はまだ若く、経済的な実行可能性を開発しています。 National Renewable Energy LaboratoryやSandia National Laboratoriesのようないくつかの団体は、地熱エネルギーに関する実証済みの科学を確立するという目標に向けて研究を行っています。 ドイツの地球科学研究機関である地熱研究センター(IGC)は、主に地熱エネルギー開発研究に重点を置いています。

水素
米国で水素燃料の研究開発に10億ドル以上が費やされています。 全米再生可能エネルギー研究所とサンディア国立研究所はともに、水素研究に専念する部門を持っています。 この研究の多くは水素貯蔵と燃料電池技術を中心としている