재생 가능 에너지는 재생 가능 자원에서 수집 된 에너지로 햇빛, 바람, 비, 파도, 지열과 같은 인간 시간대에 자연적으로 보충됩니다. 재생 가능 에너지는 발전, 공기 및 물 가열 / 냉각, 운송 및 시골 (오프 그리드) 에너지 서비스의 네 가지 중요한 영역에서 에너지를 제공합니다.

Renewables는 2015 년과 2016 년에 각각 세계 전기 에너지 사용량에 19.3 %, 전기 발생량에 24.5 %를 기여했습니다. 이 에너지 소비는 전통적인 바이오 매스에서 8.9 %, 열에너지 (현대 바이오 매스, 지열 및 태양열)로 4.2 %, 수력 전기에서 3.9 %, 풍력, 태양열, 지열 및 바이오 매스에서 전기로 2.2 %로 나누어집니다. 2015 년 재생 가능 기술에 대한 전세계 투자는 2 천 860 억 달러 이상으로 중국, 미국 등의 국가는 풍력, 수력, 태양 및 바이오 연료에 막대한 투자를했습니다. 전 세계적으로 신 재생 에너지 산업과 관련하여 770 만 개의 일자리가 창출되고 있으며 태양 광전지는 가장 큰 재생 가능 고용주입니다. 전 세계적으로 2015 년까지 새로 설치된 전기 용량의 절반 이상이 재생 가능했습니다.

많은 신 재생 에너지 프로젝트가 대규모 인 반면 재생 가능 기술은 농촌 및 외진 지역과 개발 도상국에 적합하며, 개발 도상국에서는 인력 개발에있어 에너지가 중요한 요소입니다. 반기문 유엔 사무 총장은 신 재생 에너지는 빈곤국을 새로운 차원의 번영을 누릴 수있는 능력이 있다고 말했습니다. 대부분의 재생 에너지는 전기를 공급하기 때문에 재생 에너지 배치는 ​​다음과 같은 여러 가지 이점을 지닌 추가 전기와 함께 적용됩니다. 전기는 화석 연료보다 높은 온도를 발생시키는 열로 변환 될 수 있고 고효율의 기계 에너지로 변환 될 수 있습니다 소비 시점에서 깨끗합니다. 대부분의 재생 에너지는 손실이 많은 스팀 사이클을 가지지 않기 때문에 재생 가능 에너지를 사용한 전기 화에 훨씬 더 효율적이어서 1 차 에너지 요구량이 크게 감소합니다 (화석 발전소는 보통 40 ~ 65 %의 손실을 보입니다) .
재생 가능 에너지 시스템은 점점 더 효율적이고 저렴 해지고 있습니다. 총 에너지 소비에서 그들의 점유율이 증가하고 있습니다. 석탄과 석유의 소비 증가는 재생 에너지와 천연 가스의 이해 증대로 인해 2020 년까지 끝날 수 있습니다.

발전
2040 년까지 재생 가능한 에너지는 석탄 및 천연 가스 발전과 동일 할 것으로 예상됩니다. 덴마크, 독일, 사우스 오스트레일리아 및 일부 미국 주를 비롯한 여러 관할 구역에서 가변 재생 에너지의 높은 통합을 달성했습니다. 예를 들어, 2015 년 풍력 발전량은 덴마크의 전력 수요의 42 %, 포르투갈의 23.2 %, 우루과이의 15.5 %를 충족 시켰습니다. 연결 장치는 재생 가능 에너지의 수입과 수출을 허용함으로써 국가들이 전기 시스템의 균형을 유지할 수있게 해준다. 혁신적인 하이브리드 시스템이 국가와 지역간에 등장했습니다.

난방
태양열 온수 난방은 많은 국가에서 재생 열에 중요한 기여를하고 있습니다. 특히 현재 중국의 총 열량 (180GWth)의 70 %를 차지합니다. 이 시스템의 대부분은 다 가족 아파트 건물에 설치되며 중국에서 약 5 천 6 백만 가구의 온수 수요를 충족합니다. 전세계에 설치된 총 태양열 온수 난방 시스템은 7 천만 가구가 넘는 온수 난방 수요의 일부를 충족시킵니다. 난방을위한 바이오 매스의 사용은 계속 증가하고 있습니다. 스웨덴에서는 바이오 매스 에너지를 국가적으로 사용하는 것이 석유를 능가했다. 난방을위한 직접 지열도 급속히 증가하고 있습니다. 난방 장치에 대한 최신 추가 사항은 난방 및 냉방을 모두 제공하는 지열 히트 펌프 (Geothermal Heat Pump)에서 비롯되며 전기 수요 곡선을 평평하게하여 국가 우선 순위가 높아집니다 (신 재생 열 에너지 참조).

교통
Bioethanol은 주로 옥수수, 사탕 수수 또는 달콤한 사탕 수수와 같은 설탕이나 전분 작물에서 생산 된 탄수화물에서 발효로 만든 알코올입니다. 나무와 풀과 같은 비 식량 원천에서 추출한 셀룰로오스 바이오 매스도 에탄올 생산을위한 공급 원료로 개발되고 있습니다. 에탄올은 순수한 형태의 차량 연료로 사용될 수 있지만 옥탄가를 높이고 차량 배기 가스를 개선하기 위해 일반적으로 휘발유 첨가제로 사용됩니다. Bioethanol은 미국과 브라질에서 널리 사용됩니다. 바이오 디젤은 순수한 형태의 차량 연료로 사용될 수 있지만 일반적으로 디젤 엔진의 미립자, 일산화탄소 및 탄화수소의 수준을 줄이기 위해 디젤 첨가제로 사용됩니다. 바이오 디젤은 트랜스 에스테르 화를 사용하여 오일이나 지방에서 생산되며 유럽에서 가장 보편적 인 바이오 연료입니다.

태양열 차량은 직접 태양 에너지에 의해 완전히 또는 크게 구동되는 전기 자동차입니다. 일반적으로 태양 광 패널에 포함 된 광전지 (PV) 셀은 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 변환합니다. “태양열 차량”이라는 용어는 일반적으로 태양 에너지가 차량의 추진력 전부 또는 일부에 동력을 공급하는 데 사용된다는 것을 의미합니다. 태양 광 발전은 통신이나 제어 또는 기타 보조 기능에 전력을 공급하는 데 사용될 수도 있습니다. 솔라 차량은 현재 일상적인 운송 수단으로 실용화되지는 않지만 주로 정부 기관이 후원하는 데모 차량 및 엔지니어링 연습용입니다. 그러나 간접적으로 태양열 충전 차량이 널리 보급되어 있으며 태양열 보트가 상업적으로 이용 가능합니다.

주류 기술

풍력 발전
기류는 풍력 터빈을 작동시키는 데 사용될 수 있습니다. 현대적인 유틸리티 규모의 풍력 터빈은 정격 출력이 약 600kW에서 5MW에 이르는 반면, 정격 출력이 1.5-3MW 인 터빈이 상용으로 가장 많이 사용되고 있습니다. 단일 설치된 육상 풍력 터빈의 최대 발전기 용량은 2015 년에 7.5 MW에 달했다. 풍력에서 얻을 수있는 전력은 풍속의 세제곱의 함수이다. 따라서 풍속이 증가하면 발전량은 최대 출력까지 증가한다. 특정 터빈. 역외 및 고지대와 같이 바람이 더 강하고 일정한 지역은 풍력 발전소의 선호 지역입니다. 일반적으로 풍력 터빈의 전체 부하 시간은 연간 16 ~ 57 %로 다양하지만, 특히 유리한 해상 사이트의 경우 더 높을 수 있습니다.

풍력 발전 전기는 2015 년 세계 전력 수요의 거의 4 %를 차지했으며 63GW의 새로운 풍력 발전 설비가 설치되었습니다. 풍력 에너지는 유럽, 미국 및 캐나다의 새로운 생산 시설의 주요 원천이었고 중국에서 두 번째로 큰 발전 원이었습니다. 덴마크에서는 풍력 발전이 전력 수요의 40 % 이상을 차지했으나 아일랜드, 포르투갈 및 스페인은 각각 20 %에 달했다.

전 세계적으로 풍력 에너지의 장기적인 기술 잠재력은 필요한 모든 실질적인 장벽이 극복되었다고 가정 할 때 현재의 총 에너지 생산량의 5 배, 현재 전력 수요의 40 배로 추정됩니다. 이것은 넓은 지역, 특히 해상과 같은 풍력 자원이 풍부한 지역에 풍력 터빈을 설치해야 할 것입니다. 해상 풍속은 육지보다 평균 90 % 이상 빠르므로 해상 자원은 육상 기지 터빈보다 훨씬 더 많은 에너지를 기여할 수 있습니다. 2014 년 세계 풍력 발전량은 706 테라 와트 또는 세계 총 전력량의 3 %에 달했습니다.

수력 발전소
2015 년 수력 발전으로 세계 총 전력의 16.6 %와 재생 가능한 전력의 70 %가 생산되었습니다. 물은 공기보다 약 800 배 밀도가 높기 때문에 천천히 흐르는 물줄기 또는 적당한 바다 팽창으로도 상당한 양의 에너지를 얻을 수 있습니다. 많은 형태의 수분 에너지가 있습니다 :

역사적으로 수력 발전은 제 3 세계 국가에서 여전히 인기있는 대형 수력 발전 댐과 저수지 건설에서 왔습니다. 그 중 가장 큰 것은 중국의 Three Gorges Dam (2003)과 브라질과 파라과이가 건설 한 Itaipu Dam (1984)입니다.
소형 수력 시스템은 일반적으로 최대 50MW의 전력을 생산하는 수력 발전 설비입니다. 그들은 작은 강에서 또는 큰 강에서의 영향이 적은 개발로 자주 사용됩니다. 중국은 세계 최대의 수력 전기 생산국이며 45,000 개 이상의 소형 수력 설치 시설을 보유하고 있습니다.

강 수력 발전소는 큰 저수지를 만들지 않고 강에서 에너지를 끌어냅니다. 물은 일반적으로 강가 계곡의 측면을 따라 (계곡, 파이프 및 / 또는 터널을 사용하여) 계곡 바닥보다 높을 때까지 운반되며, 그 다음에 계기판을 통과하여 터빈을 구동 할 수 있습니다. 이러한 세대 스타일은 여전히 ​​미국의 콜럼비아 강 (Columbia River)에있는 조셉 댐 (Chief Joseph Dam)과 같은 많은 양의 전기를 생산할 수 있습니다.

수력 발전소는 150 개국에서 생산되며, 아시아 태평양 지역은 2010 년 전세계 수력 발전량의 32 %를 생산합니다. 재생 에너지에서 전기 비율이 가장 높은 국가의 경우 상위 50 위가 주로 수력 발전소입니다. 중국은 2010 년에 721 테라 와트 (terawatt-hour)의 생산량을 자랑하는 가장 큰 수력 전기 생산국으로 국내 전기 사용량의 약 17 %를 차지합니다. 현재 중국의 세 협곡 댐, 브라질 / 파라과이 국경의 Itaipu 댐 및 베네수엘라의 구리 댐 (Guri Dam)과 같은 10 개 GW 이상의 수력 발전소가 세 곳 있습니다.

바다 표면파의 에너지를 포착하는 파력과 조수의 에너지를 전환하는 조력은 미래 잠재력을 지닌 수력 발전의 두 가지 형태이다. 그러나, 아직 상업적으로 널리 사용되지는 않습니다. Maine 해안의 Ocean Renewable Power Company가 운영하고 그리드와 연결된 시범 프로젝트는 세계에서 가장 높은 조수 흐름이있는 Fundy Bay의 조력을 이용합니다. 더 차가운 깊은 표층수와 더 따뜻한 표층수 사이의 온도차를 이용하는 해양 열 에너지 전환은 현재 경제적 타당성이 없다.

태양 에너지
태양열, 복사열 및 태양열은 태양열, 태양 광, CSP (concentrated solar power), CPV (concentrator photovoltaics), 태양 광 건축 및 인공 광합성과 같이 끊임없이 진화하는 기술을 사용하여 해결됩니다. 태양 광 기술은 광 에너지를 포착, 변환 및 분배하는 방식에 따라 수동 태양 광 또는 활성 태양 광으로 널리 특징 지어집니다. 패시브 솔라 테크닉은 건물을 태양으로 향하게하고 열 질량 또는 광 분산 특성이 좋은 재료를 선택하고 자연스럽게 공기를 순환시키는 공간을 설계하는 것입니다. 능동적 인 태양 광 기술은 태양열 에너지를 태양열 집열기를 사용하여 가열하고, 태양 광을 태양 광으로 변환하여 태양 광을 태양 광으로 직접 변환하거나 간접적으로 집중 태양 광 발전 (CSP)을 사용합니다.

광전지 시스템은 광전 효과를 이용하여 빛을 전기 직류 (DC)로 변환합니다. 태양 광 발전은 수십억 개의 급성장하는 산업으로 전환하여 비용 효율성을 지속적으로 개선하고 CSP와 함께 모든 재생 기술의 잠재력을 최대한 발휘합니다. CSP (Concentrated Solar Power) 시스템은 렌즈 또는 거울과 추적 시스템을 사용하여 태양 광선의 넓은 부분을 작은 광선에 집중시킵니다. 상업용 집중 태양 광 발전소는 1980 년대에 처음 개발되었습니다. CSP- 스털링은 모든 태양 에너지 기술 중에서 최고의 효율성을 보여줍니다.

2011 년 국제 에너지기구 (International Energy Agency)는 “합리적이고 경제적이며 깨끗한 태양 에너지 기술의 개발은 장기적이고 장기적인 혜택을 가져올 것이며 원주민, 무진장 주로 수입 의존적 인 자원에 의존함으로써 국가의 에너지 안보를 높일 것이며, 지속 가능성을 높이고, 오염을 줄이고, 기후 변화 완화 비용을 낮추고, 화석 연료 가격을 다른 것보다 낮추는 이점이 있습니다. 이러한 이점은 전 세계적이기 때문에 조기 도입을위한 인센티브의 추가 비용은 학습 투자로 간주되어야합니다. 널리 공유해야합니다. ” 이탈리아는 세계에서 태양열 전기의 가장 큰 비중을 차지하고 있으며, 2015 년 태양 광은 이탈리아에서 7.8 %의 전기 수요를 공급했습니다. 2016 년에, 또 다른 해의 급성장 이후, 태양 전지는 세계 전력의 1.3 %를 생산했습니다.

지열 에너지
고온 지열 에너지는 지구에서 생성되고 저장되는 열에너지로부터 발생합니다. 열 에너지는 물질의 온도를 결정하는 에너지입니다. 지구의 지열 에너지는 원래 행성의 형성과 미네랄의 방사성 붕괴 (현재는 불확실하지만 대략 동일한 비율)에서 유래합니다. 지구의 중심부와 그 표면 사이의 온도 차이 인 지열 구배 (geothermal gradient)는 코어에서 표면으로의 열의 형태로 열 에너지의 지속적인 전달을 유도합니다. 형용사 지열은 지구를 의미하는 그리스 뿌리 지오, 열을 의미하는 보온병에서 유래합니다.

지열 에너지로 사용되는 열은 지구 깊은 곳에서 지구의 중심으로 내려갈 수 있습니다 – 4,000 마일 (6,400km) 떨어집니다. 중핵에, 온도는 9,000 ° F (5,000 ° C) 이상 도달 할지도 모른다. 열은 코어에서 주위의 암석으로 진행됩니다. 극단적으로 높은 온도와 압력은 일반적으로 마그마 (magma)로 알려진 일부 암석을 녹이게합니다. 마그마는 단단한 암석보다 가볍기 때문에 위쪽으로 대류한다. 이 마그마는 지각에서 암석과 물을 때로는 섭씨 371도 (화씨 700도)까지 가열합니다.

온천에서 구석기 시대부터 온천에 사용 된 지열 에너지는 고대 로마 시대부터 우주 난방에 사용되었지만 지금은 전기 생성으로 더 잘 알려져 있습니다.

저온 지열은 건물의 난방 및 냉방 및 기타 냉동 및 산업 용도를위한 재생 가능한 열에너지를 용이하게하기 위해 지구 외부 지각을 열 전지로 사용하는 것을 의미합니다. 이 형태의 지열에서는 지열 열 펌프와지면 결합 열교환기를 함께 사용하여 다양한 계절적 기준으로 열에너지를 지구로 (냉방을 위해) 그리고 지구 밖으로 (난방용으로) 이동시킵니다. 저온 지열 (일반적으로 “GHP”라고 함)은 가열 및 냉각과 관련된 연간 총 에너지 부하를 줄이고 극한의 여름과 겨울 피크 전력 공급 요구 사항을 제거하는 전기 수요 곡선을 평평하게하기 때문에 점차 중요한 재생 기술입니다 . 따라서 저온 지열 / GHP는 Net Zero Energy에 대한 지속적인 운동의 일환으로 여러 세금 공제 지원 및 초점으로 국가 우선 순위가 높아 가고 있습니다. 뉴욕시는 GHP가 사회 경제적 비용 (Carbonized Social Cost of Carbon)을 포함하여 20 년 동안의 자금 조달을 통해 경제적 인 것으로 보여지면 법을 통과했습니다.

바이오 에너지
바이오 매스는 살아있는 생물체 또는 최근에 살아있는 생물체에서 유래 한 생물학적 물질입니다. 주로 식물 또는 식물 유래 물질을 지칭하며, 구체적으로 리그 노 셀룰로오스 바이오 매스라고합니다. 에너지 원으로서 바이오 매스는 연소를 통해 직접 열을 생산하거나 간접적으로이를 다양한 형태의 바이오 연료로 전환 한 후에 사용할 수 있습니다. 바이오 매스의 바이오 연료로의 전환은 열적, 화학적, 생화학 적 방법으로 크게 분류되는 여러 가지 방법으로 달성 될 수있다. 목재는 오늘날 가장 큰 바이오 매스 에너지 원으로 남아 있습니다. 예를 들면, 죽은 나무, 가지 및 나무 그루터기와 같은 산림 잔여 물, 야드 잘라 내기, 우드 칩 및 도시의 고형 폐기물까지 포함됩니다. 두 번째 의미에서, 바이오 매스는 생물 연료를 포함하여 섬유 또는 다른 산업 화학 물질로 전환 될 수있는 식물 또는 동물 물질을 포함합니다. 산업용 바이오 매스는 miscanthus, switchgrass, 대마, 옥수수, 포플러, 버드 나무, 사탕 수수, 사탕 수수, 대나무 및 유칼립투스에서 기름 야자 (야자 기름)에 이르기까지 다양한 나무 종을 포함한 다양한 유형의 식물에서 재배 할 수 있습니다.

식물 에너지는 낮은 입력 에너지로 헥타르 당 높은 바이오 매스 생산량을 제공하는 연료로 사용하기 위해 특별히 재배 된 작물에 의해 생산됩니다. 이 식물의 예로는 일반적으로 헥타르 당 7.5-8 톤의 곡물을 생산하는 밀과 영국에서 헥타르 당 3.5-5 톤을 생산하는 밀짚이있다. 곡물은 액체 운송 연료로 사용될 수 있지만 짚은 열이나 전기를 생산하기 위해 태울 수 있습니다. 식물 바이오 매스는 일련의 화학 처리를 통해 셀룰로오스에서 포도당으로 분해 될 수 있으며 결과물 인 설탕은 1 세대 바이오 연료로 사용될 수 있습니다.

바이오 매스는 메탄 가스 나 에탄올, 바이오 디젤과 같은 운송 연료와 같은 다른 유용한 에너지 형태로 전환 될 수 있습니다. 썩어가는 쓰레기와 농업 및 인간의 쓰레기는 매립 가스 또는 바이오 가스라고도하는 메탄 가스를 방출합니다. 옥수수와 사탕 수수와 같은 작물을 발효시켜 수송 연료 에탄올을 생산할 수 있습니다. 또 다른 운송 연료 인 바이오 디젤은 채소 오일과 동물성 지방과 같은 남은 식품으로부터 생산 될 수 있습니다. 또한 바이오 매스와 액체 (BTLs)와 셀룰로오스 에탄올도 아직 연구 중이다. 해조류 또는 조류에서 추출한 바이오 매스는 비 식량 자원으로 옥수수와 같은 다른 토지 기반 농업의 5 ~ 10 배의 비율로 생산 될 수 있기 때문에 많은 연구가 이루어지고있다 간장. 수확 한 후에는 에탄올, 부탄올 및 메탄뿐만 아니라 바이오 디젤 및 수소와 같은 바이오 연료를 생산하기 위해 발효 될 수 있습니다. 발전에 사용되는 바이오 매스는 지역마다 다릅니다. 목재 잔류 물과 같은 산림 부산물은 미국에서 흔히 발생합니다. 농업 폐기물은 모리셔스 (사탕 수수 잔여 물)와 동남 아시아 (쌀 껍질)에서 흔합니다. 영국에서는 가금류 깔짚과 같은 축산업 잔류 물이 일반적입니다.

바이오 연료에는 바이오 매스에서 추출되는 광범위한 연료가 포함됩니다. 이 용어는 고체, 액체 및 기체 연료를 다룹니다. 액체 바이오 연료에는 바이오 에탄올과 같은 바이오 알코올과 바이오 디젤과 같은 오일이 포함됩니다. 기체 바이오 연료는 바이오 가스, 매립 가스 및 합성 가스를 포함한다. Bioethanol은 식물성 물질의 설탕 성분을 발효시켜 만들어지는 알코올이며 주로 설탕과 전분 작물로 만들어집니다. 여기에는 옥수수, 사탕 수수, 그리고 최근에는 달콤한 사탕 수수가 포함됩니다. 후자의 작물은 건조한 지역에서 자라기에 특히 적합하며 아시아와 아프리카의 건조한 지역에서 식량 및 가축 사료와 함께 연료를 공급할 수있는 잠재력 때문에 반 건조 열대 지방에 대한 국제 작물 연구소 (International Crops Research Institute)에서 조사 중이다.

첨단 기술이 개발됨에 따라 나무와 풀과 같은 셀룰로오스 바이오 매스도 에탄올 생산을위한 공급 원료로 사용됩니다. 에탄올은 순수한 형태의 차량 연료로 사용될 수 있지만 옥탄가를 높이고 차량 배기 가스를 개선하기 위해 일반적으로 휘발유 첨가제로 사용됩니다. Bioethanol은 미국과 브라질에서 널리 사용됩니다. 바이오 에탄올을 생산하기위한 에너지 비용은 바이오 에탄올의 에너지 생산량과 거의 같습니다. 그러나 유럽 환경청 (EPA)에 따르면 바이오 연료는 지구 온난화 문제를 다루지 않는다. 바이오 디젤은 식물성 오일, 동물성 지방 또는 재활용 그리스로 만들어집니다. 순수한 형태의 차량용 연료로 사용되거나보다 일반적으로 디젤 엔진의 미립자, 일산화탄소 및 탄화수소의 수준을 줄이기위한 디젤 첨가제로 사용될 수 있습니다. 바이오 디젤은 트랜스 에스테르 화를 사용하여 오일이나 지방에서 생산되며 유럽에서 가장 보편적 인 바이오 연료입니다. 바이오 연료는 2010 년 세계 운송 연료의 2.7 %를 공급했다.

바이오 매스, 바이오 가스 및 바이오 연료는 열과 전력을 생산하기 위해 태우며 그렇게하면 환경에 해를 끼칩니다. 유황 산화물 (SOx), 아산화 질소 (NOx) 및 입자상 물질 (PM)과 같은 오염 물질은 바이오 매스의 연소로 생성됩니다. 세계 보건기구 (WHO)는 매년 대기 오염으로 7 백만명의 조기 사망이 발생한다고 추정했다. 바이오 매스 연소가 주요 기여자이다.

에너지 저장
에너지 저장은 전력망에 전기 에너지를 저장하는 데 사용되는 방법 모음입니다. 전기 에너지는 생산량 (특히 풍력, 조력, 태양력과 같은 재생 가능한 전기 소스와 같은 간헐적 인 발전소)이 소비를 초과 할 때 저장되며 생산량이 소비량 이하로 떨어지면 그리드로 돌아갑니다. 양수 된 수력 전기는 모든 계통의 전력 저장 장치의 90 % 이상에 사용됩니다. 리튬 이온 배터리의 비용은 급격하게 떨어지고 있으며, 그리드 전력의 빠른 작동 소스 (즉, 작동 준비금) 및 가정용 저장 장치로 점차 배치되고 있습니다.

신기술
다른 신 재생 에너지 기술은 아직 개발 중에 있으며, 셀룰로오스 에탄올, 고온 건조 – 암석 지열 및 해양 에너지가 포함됩니다. 이러한 기술은 아직 광범위하게 시연되지 않았거나 상업화가 제한적입니다. 많은 사람들이 지평선에 있으며 다른 재생 가능 에너지 기술에 필적할만한 잠재력을 가지고 있지만, 여전히 충분한 관심과 연구, 개발 및 시연 (RD & D) 기금을 모으는 데 달려 있습니다.

학술, 연방 및 상업 부문에는 신 재생 에너지 분야에서 대규모 선진 연구를 수행하는 수많은 조직이 있습니다. 이 연구는 신 재생 에너지 스펙트럼에 걸쳐 초점의 여러 분야에 걸쳐 있습니다. 대부분의 연구는 효율 개선과 전반적인 에너지 생산량 증가를 목표로하고 있습니다. 연방 정부가 지원하는 여러 연구 기관은 최근 몇 년간 재생 가능 에너지에 초점을 맞추어 왔습니다. 이 실험실 중 가장 두드러진 곳 중 두 곳은 Sandia National Laboratories와 NREL (National Renewable Energy Laboratory)입니다. 둘 다 미국 에너지 국에서 자금을 지원 받고 다양한 기업 파트너가 지원합니다. Sandia는 24 억 달러의 예산을, NREL은 3 억 7,500 만 달러의 예산을 가지고 있습니다.

향상된 지열 시스템
향상된 지열 시스템 (EGS)은 자연 대류 열수 자원을 필요로하지 않는 새로운 유형의 지열 발전 기술입니다. 굴착 범위 내의 대부분의 지열 에너지는 건조하고 비 다공성 인 암석에 존재합니다. EGS 기술은 수력 자극을 통해이 “뜨거운 드라이 록 (HDR)”에서 지열 자원을 “향상”및 / 또는 생성합니다. 열수 지열과 같은 EGS 및 HDR 기술은 화석 플랜트처럼 하루 24 시간 동안 전력을 생산하는 저 부하 자원이 될 것으로 예상됩니다. 열 수력과는 다른, HDR 및 EGS는 드릴 깊이의 경제 한계에 따라 세계 어느 곳에서나 가능할 수 있습니다. 좋은 위치는 열 손실을 늦추는 두꺼운 (3-5 km) 절연 퇴적층으로 덮인 깊은 화강암을 덮고 있습니다. 프랑스, 호주, 일본, 독일, 미국 및 스위스에서 현재 개발 및 테스트중인 HDR 및 EGS 시스템이 있습니다. 세계에서 가장 큰 EGS 프로젝트는 현재 호주의 Cooper Basin에서 개발중인 25 메가 와트 시범 플랜트입니다. Cooper Basin은 5,000 ~ 10,000 MW를 생산할 잠재력이 있습니다.

셀룰로오스 에탄올
Verenium Corporation, Novozymes, Dyadic International과 같은 다른 회사는 향후 상용화를 가능하게하는 효소를 생산하는 반면, 바이오 매스를 처리하여 에탄올로 전환 할 수있는 여러 정유 공장이 Iogen, POET 및 Abengoa와 같은 회사에 의해 건설됩니다. 식품 작물 원료에서 폐기물 잔여 물 및 토착 목초로의 전환은 농민에서 생명 공학 기업에 이르기까지 그리고 프로젝트 개발자에서 투자가에게 다양한 기회를 제공합니다.

해양 에너지
해양 에너지 (때로는 해양 에너지라고도 함)는 해류, 조력, 염분 및 해양 온도 차이에 의해 운반되는 에너지를 나타냅니다. 세계 해양에서 물의 움직임은 운동 에너지 또는 운동 에너지의 광대 한 저장 공간을 만듭니다. 이 에너지는 가정, 운송 및 산업에 전력을 공급하기 위해 전력을 생산할 수 있습니다. 해양 에너지라는 용어는 파도의 힘 – 표면파의 힘과 조수의 힘 – 많은 수의 움직이는 물의 운동 에너지로부터 얻어진다. 역 전기 투석 (RED)은 이러한 목적으로 설계된 대형 발전 셀에서 신선한 강물과 짠 바다 물을 혼합하여 전기를 생성하는 기술입니다. 2016 년 현재 소규모 (50kW)에서 시험되고 있습니다. 해상 풍력은 해양 에너지의 한 형태가 아닙니다. 풍력 터빈이 물 위에 배치 되더라도 풍력은 풍력으로부터 파생됩니다. 대양은 엄청난 양의 에너지를 가지고 있으며, 집중적이지는 않지만 많은 사람들에게 밀접한 관계가 있습니다. 해양 에너지는 전 세계적으로 상당한 양의 신 재생 에너지를 제공 할 잠재력이 있습니다.

실험적인 태양 광 발전
집중 형 광전지 (CPV) 시스템은 전기 발생을 목적으로 태양 광 표면에 집중적으로 햇빛을 사용합니다. 열전기 (thermoelectric) 또는 “열 자기 (thermovoltaic)”장치는 이종 물질 간의 온도 차이를 전류로 변환합니다.

플로팅 태양 전지판
플로팅 태양 전지판은 음용수 저장고, 채석장, 관개 수로 또는 개선 및 꼬리 풀의 표면에 부유하는 PV 시스템입니다. 프랑스, 인도, 일본, 한국, 영국, 싱가포르 및 미국에는 소수의 시스템이 존재합니다. 이 시스템은 육지의 태양 광 발전에 비해 장점이 있다고합니다. 토지 비용은 더 비싸며 레크리에이션에 사용되지 않는 수역에 건설 된 구조물에 대한 규칙 및 규정이 더 적습니다. 대부분의 육상 기반 태양 광 발전소와 달리 부동 어레이는 공개적으로 볼 수 없으므로 눈에 거슬리지 않아도됩니다. 물은 패널을 냉각시키기 때문에 토지의 PV 패널보다 높은 효율을 달성합니다. 패널에는 녹 또는 부식을 방지하기위한 특수 코팅이되어 있습니다. 2008 년 5 월 캘리포니아 주, Oakville에있는 Far Niente Winery는 총 용량 477 kW의 태양 광 모듈 994 개를 130 개의 폰툰에 설치하고 와이너리의 관개 연못 위에 떠 다니는 세계 최초의 평탄한 시스템을 개척했습니다. 유틸리티 규모의 PV 태양 광 발전소가 건설되기 시작했습니다. 교세라는 지바현의 야마 쿠라 댐 (Yamakura Dam) 위의 저수지에서 세계 최대의 13.4MW 규모의 농장을 5 만개의 태양 전지 패널을 사용하여 개발할 예정이다. 해수 담수화 용 부유 농장도 해양 용으로 건설되고 있습니다. 지금까지 발표 된 최대 규모의 태양 광 발전 프로젝트는 브라질 아마존 지역의 350MW 발전소이다.

태양열 히트 펌프
열 펌프는 “열 싱크 (heat sink)”라고 불리는 목적지에 열원으로부터 열 에너지를 공급하는 장치입니다. 열 펌프는 차가운 공간에서 열을 흡수하여 따뜻한 공간으로 방출하여 자발적인 열 흐름 방향과 반대 방향으로 열 에너지를 이동 시키도록 설계되었습니다. 태양열 보조 열 펌프는 단일 통합 시스템에 열 펌프와 열 태양 전지판을 통합 한 것입니다. 일반적으로이 두 가지 기술은 따로 따로 사용되거나 또는 병렬로 배치하여 뜨거운 물을 생성합니다. 이 시스템에서 태양열 패널은 저온 열원의 기능을 수행하며 생성 된 열은 열 펌프의 증발기에 공급됩니다. 이 시스템의 목표는 높은 COP를 얻은 다음 더 효율적이고 저렴한 방법으로 에너지를 생산하는 것입니다.

히트 펌프와 조합하여 모든 유형의 태양열 패널 (시트 및 튜브, 롤 본드, 히트 파이프, 열 플레이트) 또는 하이브리드 (모노 / 폴리 크리스탈 린, 박막)를 사용할 수 있습니다. 하이브리드 패널의 사용은 히트 펌프의 전기 수요의 일부를 충당하고 전력 소비를 줄이고 결과적으로 시스템의 가변 비용을 줄일 수 있기 때문에 바람직합니다.

인공 광합성
인공 광합성은 수소를 생산하기 위해 물을 분해하고 이산화탄소를 사용하여 메탄올을 제조함으로써 화학 결합에 태양 전자기 에너지를 저장하는 나노 기술을 포함한 기술을 사용합니다. 이 분야의 연구원들은 태양 스펙트럼의 더 넓은 영역을 활용하는 광합성의 분자 모방을 설계하고, 견고하고 쉽게 보수가 가능하며 다양한 환경 조건에서 안정적이고 비 독성이며 안정된 풍부하고 저렴한 재료로 만들어진 촉매 시스템을 채택하고 더 효율적으로 수행하여 광자 에너지의 더 많은 부분을 저장 화합물, 즉 탄수화물 (살아있는 세포를 만들고 유지하는 것이 아니라)에서 끝내게합니다. 그러나 햇빛으로부터 수소를 만드는 다른 방법에 비해 비용 절감 효과가 거의 없으므로 MIT 스핀 오프 (Sun Catalytix)는 2012 년에 프로토 타입 연료 전지를 스케일 업하지 않았다.

조류 연료
석유가 풍부한 품종의 조류로부터 액체 연료를 생산하는 것은 진행중인 연구 주제입니다. 브라운 필드와 사막 지대에 설치 될 수있는 시스템을 포함하여 개방형 또는 폐쇄 형 시스템으로 성장한 다양한 미세 조류가 시도되고 있습니다.

태양 광 항공기
전기 항공기는 연료 전지, 태양 전지, 울트라 커패시터, 파워 빔 또는 배터리에서 나오는 전기와 함께 내연 기관보다는 전기 모터에서 작동하는 항공기입니다.

현재 비행 유인 전기 항공기는 대부분 실험용 시위대이지만 많은 소형 무인 항공기가 배터리로 작동합니다. 전기 구동 모델 항공기는 1970 년대부터 1957 년에 한 가지 보고서로 운항되었습니다. 전기를 이용한 최초의 비행은 1973 년에 이루어졌습니다. 2015-2016 년 사이에 유인 태양력 비행기 인 Solar Impulse 2가 주항을 완료했습니다 지구의.

태양 상승 기 탑
Solar 상승 기 타워는 저온 태양열로부터 전기를 생산하는 신 재생 에너지 발전소입니다. 선샤인은 매우 큰 온실 굴뚝 탑의 중앙 바닥을 감싸는 매우 넓은 온실 지붕의 집열기 구조 아래에서 공기를 가열합니다. 결과 대류는 굴뚝 효과에 의해 탑에서 뜨거운 공기 상승을 야기합니다. 이 기류는 굴뚝 상승 기류 또는 굴뚝 기지 주변에 설치된 풍력 터빈을 구동하여 전기를 생산합니다. 데모 모델의 확장 버전에 대한 계획은 상당한 발전을 가능하게 할 것이며, 물 추출이나 증류, 농업이나 원예와 같은 다른 응용 프로그램의 개발을 허용 할 것입니다. 비슷한 주제의 기술의보다 진보 된 버전은 대형의 물리적 인 굴뚝을보다 짧고 저렴한 구조물에 의해 생성 된 공기의 소용돌이로 대체하는 것을 목표로하는 소용돌이 (Vortex) 엔진입니다.

우주 기반 태양 광 발전
광전지 또는 열 시스템 중 하나의 옵션은 우주로, 특히 조 정지 궤도를 로프트하는 것입니다. 지구 기반 태양 광 발전 시스템과 경쟁하려면 특정 질량 (kg / kW)에 로프트 질량과 부품 비용을 합한 비용에 2400 달러 이하가 필요합니다. 즉 부품 비용과 $ 1100 / kW의 렉 테나의 경우 $ / kg 및 kg / kW의 제품은 $ 1300 / kW 이하 여야합니다. 따라서 6.5kg / kW의 운송 비용은 kg 당 200 달러를 초과 할 수 없습니다. SpaceX는 100 대 1 감소를 요구하지만, SpaceX는 10 대 1 감소를 목표로하고 있으며, Reaction Engines은 100 대 1로 줄일 수 있습니다.

환경 적 영향
바이오 매스와 바이오 연료는 연소시 다량의 대기 오염을 일으키고 어떤 경우에는 식량 공급과 경쟁하기 때문에 이산화탄소 배출 감소에 기여하는 바이오 매스와 바이오 연료의 능력은 제한적이다. 또한 바이오 매스와 바이오 연료는 다량의 물을 소비합니다. 풍력, 태양 광 및 수력 전기와 같은 기타 재생 가능 자원은 물을 절약하고 오염을 줄이며 CO2 배출량을 줄일 수 있다는 장점이 있습니다.