Устойчивая энергия — это энергия, потребляемая с незначительной скоростью по сравнению с ее поставкой и с управляемыми побочными эффектами, особенно с воздействием на окружающую среду. Другим общим определением устойчивой энергии является энергетическая система, которая удовлетворяет потребности настоящего, не ставя под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои энергетические потребности. Не все возобновляемые источники энергии устойчивы. Хотя возобновляемые источники энергии определяются как источники энергии, которые естественным образом пополняются на человеческий временной масштаб, устойчивая (часто называемая «чистой») энергия не должна ставить под угрозу систему, в которой она принимается, до такой степени, что она не может обеспечить будущую потребность. Организационным принципом устойчивости является устойчивое развитие, которое включает в себя четыре взаимосвязанные области: экология, экономика, политика и культура. Наука устойчивости — это исследование устойчивого развития и науки об окружающей среде.

Технологии способствуют устойчивой энергетике, включая возобновляемые источники энергии, такие как гидроэлектроэнергия, солнечная энергия, энергия ветра, мощность волн, геотермальная энергия, биоэнергия, приливная энергия, а также технологии, направленные на повышение энергоэффективности. За эти годы расходы значительно уменьшились и продолжают падать. Все более эффективная государственная политика поддерживает доверие инвесторов, и эти рынки расширяются. Значительный прогресс достигнут в области перехода энергии от ископаемых видов топлива к экологически устойчивым системам до такой степени, что многие исследования поддерживают 100% возобновляемую энергию.

Определения
Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии, как говорят, являются двумя опорами устойчивой энергетики. В более широком контексте устойчивого развития существуют три основы: экология, экономика и общество. Некоторые способы определения устойчивой энергии:

«Эффективно обеспечить энергию таким образом, чтобы она отвечала потребностям настоящего, не ставя под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности … Устойчивая энергетика имеет два ключевых компонента: возобновляемые источники энергии и энергоэффективность». — Партнерство по возобновляемым источникам энергии и эффективности (англ.)

«Динамичная гармония между справедливой доступностью энергоемких товаров и услуг для всех людей и сохранением земли для будущих поколений». И «Решение будет заключаться в поиске устойчивых источников энергии и более эффективных средств преобразования и использования энергии». — Устойчивая энергия от JW Tester и др. От MIT Press.

«Любой источник энергии, эффективность и источник сохранения, где: имеются ресурсы, позволяющие массовому масштабированию стать значительной частью генерации энергии, в течение длительного времени, предпочтительно 100 лет ..» — Invest, экологически чистая некоммерческая организация.

«Энергия, которая пополняется в течение жизни человека и не причиняет долгосрочного ущерба окружающей среде». — Сеть устойчивого развития Ямайки

Это обеспечивает устойчивую энергию, помимо других терминов, используемых в области возобновляемых источников энергии, таких как альтернативная энергия, путем сосредоточения внимания на способности источника энергии продолжать предоставлять энергию. Устойчивая энергия может привести к некоторому загрязнению окружающей среды, если этого недостаточно, чтобы запретить интенсивное использование источника в течение неопределенного периода времени. Устойчивая энергия также отличается от низкоуглеродной энергии, которая устойчива только в том смысле, что она не добавляет CO2 в атмосферу.

Зеленая энергия — это энергия, которая может быть извлечена, сгенерирована и / или потреблена без какого-либо значительного негативного воздействия на окружающую среду. У планеты есть естественная способность к восстановлению, что означает загрязнение, которое не выходит за пределы этой возможности, все еще можно назвать зеленым.

Зеленая энергетика является подмножеством возобновляемых источников энергии и представляет собой возобновляемые энергетические ресурсы и технологии, которые обеспечивают наивысшую экологическую выгоду. Агентство по охране окружающей среды США определяет зеленую силу как электричество, произведенное из солнечных, ветровых, геотермальных, биогазовых, биомассовых и малоэффективных малых гидроэлектрических источников. Клиенты часто покупают зеленую энергию для предотвращения воздействия на окружающую среду и ее преимуществ по сокращению выбросов парниковых газов.

Зеленая энергия и зеленая энергия
Зеленая энергия включает в себя природные энергетические процессы, которые можно использовать с небольшим загрязнением. Зеленая энергия — это энергия, вырабатываемая из возобновляемых источников энергии.

Анаэробное переваривание, геотермальная энергия, энергия ветра, малая гидроэнергетика, солнечная энергия, энергия биомассы, энергия приливов, мощность волн и некоторые формы ядерной энергии (те, которые способны «сжигать» ядерные отходы через процесс, известный как ядерная трансмутация , таких как интегральный быстрый реактор и, следовательно, принадлежат к категории «Зеленая энергия»). Некоторые определения могут также включать в себя мощность, полученную от сжигания отходов.

Некоторые люди, включая основателя «Гринпис» и первого члена Патрика Мура, Джорджа Монбиота, Билла Гейтса и Джеймса Лавлок, специально классифицировали ядерную энергию как зеленую энергию. Другие, включая Фила Рэдфорда «Гринпис», не согласны с утверждением, что проблемы, связанные с радиоактивными отходами и риском ядерных аварий (например, чернобыльская катастрофа), представляют собой неприемлемый риск для окружающей среды и для человечества. Однако новые конструкции ядерных реакторов способны использовать то, что сейчас считается «ядерными отходами», до тех пор, пока оно перестанет (или значительно меньше) опасно и не имеет конструктивных особенностей, которые значительно минимизируют возможность ядерной аварии. Эти проекты еще предстоит коммерциализировать. (См. Реактор с расплавленной солью)

Некоторые утверждают, что, хотя «зеленая» энергия является похвальным усилием в решении растущего потребления энергии в мире, она должна сопровождаться культурными изменениями, которые способствуют снижению аппетита к энергии в мире.

В нескольких странах с общими перевозчиками механизмы розничной торговли электроэнергией позволяют потребителям приобретать экологически чистую электроэнергию (возобновляемую электроэнергию) как от своей полезности, так и от поставщика электроэнергии.

Когда энергия приобретается у электрической сети, мощность, достигающая потребителя, не обязательно будет генерироваться из источников зеленой энергии. Местная коммунальная компания, электрическая компания или государственный энергетический бассейн покупают электроэнергию у производителей электроэнергии, которые могут генерировать из ископаемого топлива, ядерных или возобновляемых источников энергии. Во многих странах зеленая энергия в настоящее время обеспечивает очень небольшое количество электроэнергии, что в целом составляет менее 2-5% от общего пула. В некоторых штатах США местные органы власти сформировали региональные пулы по приобретению электроэнергии, используя Агрегацию выбора сообщества и Солнечные облигации, чтобы достичь 51% возобновляемого сочетания или выше, например, в городе Сан-Франциско.

Участвуя в зеленой энергетической программе, потребитель может оказывать влияние на используемые источники энергии и в конечном итоге может способствовать распространению и расширению использования зеленой энергии. Они также заявляют политикам, что они готовы платить премию за премию за поддержку возобновляемых источников энергии. Зеленые потребители энергии либо обязывают коммунальные компании увеличивать количество зеленой энергии, которую они покупают из пула (так уменьшая количество не зеленой энергии, которую они покупают), либо напрямую финансируют зеленую энергию через зеленого поставщика энергии. Если имеются недостаточные источники зеленой энергии, утилита должна разрабатывать новые или заключать контракты с сторонним поставщиком энергии для обеспечения зеленой энергии, в результате чего еще предстоит построить. Тем не менее, потребитель не может проверить, является ли электричество купленным «зеленым» или иным образом.

В некоторых странах, таких как Нидерланды, электроэнергетические компании гарантируют покупку равного количества «зеленой силы», как это делают их потребители, потребляющие электроэнергию. Голландское правительство освобождает зеленую власть от налогов на загрязнение, что означает, что зеленая мощность вряд ли стоит дороже других.

Более поздняя концепция улучшения нашей электрической сети заключается в том, чтобы излучать микроволны с орбитальных спутников Земли или луны непосредственно, когда и где есть спрос. Сила будет генерироваться из солнечной энергии, захваченной на лунной поверхности. В этой системе приемники будут «широкими, полупрозрачными тентоподобными структурами, которые будут получать микроволны и превращать их в электричество». В 2000 году НАСА заявила, что технология стоит того, чтобы ее преследовать, но пока еще слишком рано говорить, будет ли технология рентабельна.

Всемирный фонд природы и несколько зеленых организаций по маркировке электричества создали (ныне несуществующий) зеленый энергетический стандарт «Юджин», в соответствии с которым национальные сертификационные схемы сертификации электроэнергии могут быть аккредитованы для обеспечения того, чтобы покупка зеленой энергии привела к обеспечению дополнительной новой зеленой энергии Ресурсы.

Инновационные тенденции и решения в области зеленой энергетики были в центре обсуждения на ЭКСПО-2017 в Астане, Казахстан. Специализированная выставка «2017» была посвящена теме «Будущая энергия» и собрала представителей 115 стран и 22 международных организаций.

Местные зеленые энергетические системы
Те, кто не удовлетворен сторонним сетевым подходом к «зеленой» энергии через энергосистему, могут установить свою собственную систему возобновляемых источников энергии на местном уровне. Электрические системы возобновляемых источников энергии от солнечного до ветра до даже местной гидроэнергетики в некоторых случаях являются одними из многих типов систем возобновляемой энергии, доступных на местном уровне. Кроме того, для тех, кто заинтересован в нагревании и охлаждении своего жилья через возобновляемые источники энергии, геотермальные тепловые насосные системы, которые используют постоянную температуру земли, которая составляет от 7 до 15 градусов Цельсия в нескольких футах под землей и резко возрастает на больших глубинах, являются опцией по сравнению с традиционным природным газом и подходом к топливному топливу. Кроме того, в географических точках, где земная коса особенно тонкая или вблизи вулканов (как в Исландии), существует потенциал для создания еще большего количества электроэнергии, чем это было бы возможно в других местах, благодаря более значимому градиенту температуры в этих локали.

Преимущество такого подхода в Соединенных Штатах заключается в том, что многие государства предлагают стимулы для компенсации затрат на установку системы возобновляемых источников энергии. В Калифорнии, Массачусетсе и ряде других штатов США, новый подход к энергоснабжению в общинах, называемый Community Choice Aggregation, предоставил общинам средства для привлечения конкурентного поставщика электроэнергии и использования муниципальных облигаций для финансирования развития местных зеленых энергетических ресурсов. Лица обычно уверены, что электричество, которое они используют, фактически производится из зеленого источника энергии, которым они управляют. После того, как система будет оплачена, владелец системы возобновляемых источников энергии будет производить свою собственную возобновляемую электроэнергию практически без затрат и может продать избыток местной коммунальной компании с прибылью.

Использование зеленой энергии
Возобновляемая энергия, после ее генерации, должна храниться в среде для использования с автономными устройствами, а также с транспортными средствами. Кроме того, для обеспечения бытовой электроэнергии в отдаленных районах (то есть областях, которые не связаны с электрической сетью электросети) требуется хранение энергии для использования с возобновляемыми источниками энергии. Системы производства и потребления энергии, используемые в последнем случае, обычно являются автономными энергосистемами.

Зеленая энергия и маркировка по регионам

Европейский Союз
Директива 2004/8 / EC Европейского парламента и Совета от 11 февраля 2004 года о содействии когенерации на основе полезного спроса на тепло во внутреннем энергетическом рынке включает статью 5 (Гарантия происхождения электроэнергии из высокоэффективной когенерации) ,

Европейские экологические НПО начали экомаркировку зеленой энергетики. Эко-знак называется EKOenergy. Он устанавливает критерии устойчивости, дополнительности, информации о потребителях и отслеживания. Только часть электроэнергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками энергии, соответствует критериям EKOenergy.

В феврале 2010 года в Соединенном Королевстве была запущена Зеленая схема сертификации энергоресурсов. В ней внедрены руководящие принципы от регулятора энергии, Ofgem и установлены требования к прозрачности, сопоставлению продаж с использованием возобновляемых источников энергии и дополнительности.

Соединенные Штаты
Департамент энергетики Соединенных Штатов (DOE), Агентство по охране окружающей среды (EPA) и Центр ресурсных решений (CRS) признают добровольную закупку электроэнергии из возобновляемых источников энергии (также называемой возобновляемой электроэнергией или зеленой электроэнергией) в качестве зеленой энергии.

Самый популярный способ приобретения возобновляемых источников энергии, как показывают данные NREL, заключается в покупке сертификатов возобновляемой энергии (RECs). Согласно исследованию Natural Marketing Institute (NMI), 55 процентов американских потребителей хотят, чтобы компании увеличили использование возобновляемых источников энергии.

DOE выбрала шесть компаний для своих премий Green Power Supplier 2007, в том числе Constellation NewEnergy; 3Degrees; Стерлинг-Планета; SunEdison; Тихоокеанская держава и мощь Скалистых гор; и Силиконовой Долиной. Комбинированная зеленая мощность, обеспечиваемая этими шестью победителями, составляет более 5 миллиардов киловатт-часов в год, что достаточно для питания почти 465 000 средних американских домашних хозяйств. В 2014 году Arcadia Power сделала RECS доступными для домов и предприятий во всех 50 штатах, что позволило потребителям использовать «100% зеленую силу», как определено Партнерством Green Power от EPA.

Партнерство США по охране окружающей среды США (USEPA) — это добровольная программа, которая поддерживает организационные закупки возобновляемой электроэнергии, предлагая консультации экспертов, техническую поддержку, инструменты и ресурсы. Это может помочь организациям снизить транзакционные издержки на покупку возобновляемых источников энергии, сократить выбросы углекислого газа и сообщить свое лидерство ключевым заинтересованным сторонам.

По всей стране более половины всех потребителей электроэнергии в США теперь имеют возможность приобретать некоторый тип зеленого энергетического продукта у розничного поставщика электроэнергии. Примерно одна четверть коммунальных услуг страны предлагает потребителям экологически чистые программы, а добровольные розничные продажи возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах в 2006 году составили более 12 миллиардов киловатт-часов, что на 40% больше, чем в предыдущем году.

В Соединенных Штатах одной из основных проблем с покупкой зеленой энергии через электрическую сеть является текущая централизованная инфраструктура, которая обеспечивает электроэнергию потребителя. Эта инфраструктура привела к появлению все более частых коричневых выходов и черных выходов, высокой эмиссии CO2, более высоких затрат на электроэнергию и проблем с качеством электроэнергии. Еще 450 миллиардов долларов будут направлены на расширение этой молодой системы в течение следующих 20 лет для удовлетворения растущего спроса. Кроме того, эта централизованная система в настоящее время еще более перегружена включением возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра, солнца и геотермальной энергии. Возобновляемые ресурсы, обусловленные требуемым пространством, часто расположены в отдаленных районах, где спрос на энергию ниже. Нынешняя инфраструктура позволит транспортировать эту энергию в районы с высоким спросом, такие как городские центры, крайне неэффективны и в некоторых случаях невозможны. Кроме того, несмотря на количество произведенной возобновляемой энергии или экономическую жизнеспособность таких технологий, только 20 процентов могут быть включены в сеть. Чтобы иметь более устойчивый энергетический профиль, Соединенные Штаты должны двигаться в направлении осуществления изменений в электрической сети, которые будут учитывать экономику смешанного топлива.

Предложено несколько инициатив по смягчению проблем распространения. Прежде всего, самый эффективный способ сократить выбросы CO2 в США и медленное глобальное потепление — это усилия по сохранению. Противники нынешней электрической сети США также выступали за децентрализацию сети. Эта система повысит эффективность за счет сокращения количества энергии, теряемой при передаче. Это также было бы экономически выгодно, так как это уменьшило бы количество линий электропередачи, которые необходимо будет построить в будущем, чтобы не отставать от спроса. Слияние тепла и мощности в этой системе создаст дополнительные преимущества и поможет повысить ее эффективность на 80-90%. Это значительный рост с нынешних установок на ископаемом топливе, которые имеют эффективность только на 34%.

Компании, такие как Lieef (www.Lieef.com), начали сообщать о показателях ESG от имени компаний и инвестиционных фондов в целях повышения прозрачности в пространстве, которое на сегодняшний день имеет большое значение, но не нашло единого инструмента измерения ,

Устойчивое исследование энергии
В академическом, федеральном и коммерческом секторах существует множество организаций, которые проводят широкомасштабные расширенные исследования в области устойчивой энергетики. Это исследование охватывает несколько областей фокусировки на устойчивом энергетическом спектре. Основная часть исследований направлена ​​на повышение эффективности и повышение общей энергетической эффективности. В последние годы в нескольких исследовательских организациях, поддерживающих федерацию, основное внимание уделялось устойчивой энергетике. Две из наиболее известных из этих лабораторий — Сандийские национальные лаборатории и Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL), оба из которых финансируются Департаментом энергетики Соединенных Штатов и поддерживаются различными корпоративными партнерами. Общий бюджет Сандии составляет 2,4 миллиарда долларов, а бюджет NREL — 375 миллионов долларов.

Научное производство в сторону устойчивых энергетических систем растет экспоненциально, увеличиваясь примерно с 500 английских журнальных статей только по возобновляемым источникам энергии в 1992 году почти до 9 000 статей в 2011 году.

биомасса
Биомасса — это биологический материал, полученный из живых или недавно живых организмов. Это чаще всего относится к растениям или растительным материалам, которые конкретно называют лигноцеллюлозной биомассой. В качестве источника энергии биомасса может быть использована непосредственно путем сжигания для получения тепла или косвенно после преобразования ее в различные формы биотоплива. Преобразование биомассы в биотопливо может быть достигнуто различными методами, которые в широком смысле классифицируются на: термические, химические и биохимические методы. Сегодня дерево остается крупнейшим источником энергии биомассы; примеры включают лесные остатки, такие как мертвые деревья, ветки и пни деревьев, вырезки ящиков, древесная щепа и даже муниципальные твердые отходы. Во втором смысле, биомасса включает растительное или животное вещество, которое может быть превращено в волокна или другие промышленные химикаты, включая биотопливо. Промышленную биомассу можно выращивать из многочисленных видов растений, в том числе мисантуса, куска, конопли, кукурузы, тополя, ивы, сорго, сахарного тростника, бамбука и различных видов деревьев, от эвкалипта до масляной пальмы (пальмовое масло).

Биомасса, биогаз и биотопливо сжигаются для производства тепла / мощности и тем самым наносят ущерб окружающей среде. Из этого горения образуются загрязнители, такие как сернистые оксиды (SOx), оксиды азота (NOx) и твердые частицы (ТЧ); по оценкам Всемирной организации здравоохранения, ежегодно из-за загрязнения воздуха каждый год вызывается 7 миллионов преждевременных смертей. Сжигание биомассы является основным фактором.

Биотопливо этанольное
В качестве основного источника биотоплива в Северной Америке многие организации проводят исследования в области производства этанола. На федеральном уровне Министерство сельского хозяйства США проводит большое количество исследований в области производства этанола в Соединенных Штатах. Большая часть этого исследования нацелена на эффект производства этанола на внутренних продовольственных рынках. Национальная лаборатория по возобновляемым источникам энергии провела различные исследовательские проекты по этанолу, главным образом в области целлюлозного этанола. Целлюлозный этанол имеет много преимуществ по сравнению с традиционным этанолом на основе кукурузы. Он не отнимает или напрямую не конфликтует с продовольствием, потому что он производится из дерева, трав или не съедобных частей растений. Более того, некоторые исследования показали, что целлюлозный этанол является более экономически эффективным и экономически устойчивым, чем этанол на основе кукурузы. Даже если бы мы использовали весь урожай кукурузы, который у нас есть в Соединенных Штатах и ​​превратили его в этанол, он будет производить только достаточное количество топлива, чтобы обслуживать 13 процентов общего потребления бензина в Соединенных Штатах. Национальные лаборатории Sandia проводят собственные исследования целлюлозного этанола и также является членом Объединенного института биоэнергетики (JBEI), исследовательского института, созданного Министерством энергетики Соединенных Штатов с целью разработки целлюлозного биотоплива.

Другие виды биотоплива
С 1978 по 1996 год Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии провела эксперименты по производству водорослей в программе «Водные виды». В опубликованной в статье статье Майкла Бриггса из Университета Нью-Хэмпшира Biofuels Group предлагаются оценки для реальной замены всего топлива на автомобильном топливе биотопливом за счет использования водорослей с содержанием природного масла более 50%, что, по мнению Бриггса, может быть выращиваемых на водоемах водорослей на очистных сооружениях сточных вод. Эти богатые нефтью водоросли можно затем экстрагировать из системы и перерабатывать в биотопливо, причем высушенный остаток дополнительно перерабатывают для получения этанола. Добыча водорослей для сбора нефти для биотоплива еще не проводилась в коммерческих масштабах, но были проведены технико-экономические исследования для достижения вышеуказанной оценки урожайности. Во время процесса производства биотоплива водоросли фактически потребляют углекислый газ в воздухе и превращают его в кислород через фотосинтез. В дополнение к его прогнозируемому высокому урожаю, альгакультура — в отличие от биотоплива на основе растительных культур — не влечет за собой снижения производства продовольствия, поскольку для этого не требуются ни сельскохозяйственные угодья, ни пресная вода. Многие компании проводят биореакторы водорослей для различных целей, включая расширение производства биотоплива до коммерческих уровней.

Несколько групп в различных секторах проводят исследования ярофических курков, ядовитого кустарникового дерева, которое производит семена, которые многие считают жизнеспособным источником биотоплива. Большая часть этих исследований сосредоточена на улучшении общей урожайности нефти на акров Ятрофы путем развития генетики, почвоведения и практики садоводства. SG Biofuels, разработчик Jatropha из Сан-Диего, использовал молекулярное размножение и биотехнологию для производства элитных гибридных семян Jatropha, которые демонстрируют значительное улучшение урожайности по сравнению с сортами первого поколения. Центр устойчивого энергетического земледелия (CfSEF) — некоммерческая исследовательская организация в Лос-Анджелесе, посвященная исследованиям Jatropha в области науки о растениеводстве, агрономии и садоводства. По прогнозам, успешное исследование этих дисциплин позволит увеличить урожайность фермерских хозяйств Jatropha на 200-300% в течение следующих десяти лет.

торий
Есть потенциально два источника ядерной энергии. Деление используется во всех современных атомных электростанциях. Fusion — это реакция, которая существует в звездах, включая солнце, и остается непрактичной для использования на Земле, поскольку термоядерные реакторы еще недоступны. Однако ядерная энергетика является спорным политическим и научно-за опасений по поводу захоронения радиоактивных отходов, безопасности, риски серьезной аварии, а также технических и экономических проблем в демонтаже старых электростанций.

Торий является расщепляющимся материалом, используемым в ядерной энергии на основе тория. Ториевый топливный цикл претендует на несколько потенциальных преимуществ по сравнению с урановым топливным циклом, в том числе с большим изобилием, превосходными физическими и ядерными свойствами, лучшей устойчивостью к распространению ядерного оружия и сокращением производства плутония и актинидов. Поэтому его иногда называют устойчивым.

солнечная
Основным препятствием, которое препятствует широкомасштабному внедрению энергии на солнечной энергии, является неэффективность современных солнечных технологий. В настоящее время фотоэлектрические (PV) панели имеют возможность конвертировать около 24% солнечного света, попадающего в них в электричество. По этой причине солнечная энергия по-прежнему имеет много проблем для широкого внедрения, но неуклонный прогресс был достигнут в снижении производственных затрат и повышении эффективности фотоэлектричества. Национальная лаборатория Sandia и Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) финансируют программы исследований солнечной энергии. Солнечная программа NREL имеет бюджет около 75 миллионов долларов США и разрабатывает исследовательские проекты в области фотовольтаической (PV) технологии, солнечной тепловой энергии и солнечной радиации. Бюджет солнечного подразделения Sandia неизвестен, однако на него приходится значительная часть бюджета лаборатории стоимостью 2,4 миллиарда долларов. В последние годы несколько академических программ были сосредоточены на исследованиях в области солнечной энергии. Исследовательский центр по солнечной энергии (SERC) Университета Северной Каролины (UNC) имеет единственную цель — разработать экономически эффективные солнечные технологии. В 2008 году исследователи из Массачусетского технологического института (Массачусетский технологический институт) разработали метод хранения солнечной энергии, используя его для производства водородного топлива из воды. Такие исследования направлены на устранение препятствий, с которыми сталкиваются солнечные системы хранения энергии для использования в ночные часы, когда солнце не светит. В феврале 2012 года компания Semprius Inc. в Северной Каролине, солнечная компания, поддерживаемая немецкой корпорацией Siemens, объявила, что они разработали самую эффективную солнечную панель в мире. Компания утверждает, что прототип преобразует 33,9% солнечного света, попадающего в него на электроэнергию, что более чем в два раза превышает предыдущий коэффициент конверсии высокого класса. Во многих развитых странах также ведутся крупные проекты по искусственному фотосинтезу или солнечному топливу.

Космическая солнечная энергия
Космические спутники на солнечной энергии стремятся преодолеть проблемы хранения и обеспечить чистую, постоянную и глобальную мощь цивилизации. Япония и Китай имеют активные национальные программы, направленные на коммерческую масштабную космическую солнечную энергию (SBSP), и надежда обеих наций на орбиту демонстрации в 2030-х годах. Китайская академия космических технологий (CAST) выиграла Международный конкурс дизайна SunSat 2015 года с этим видеороликом их многороторного совместного дизайна. Сторонники SBSP утверждают, что космическая солнечная энергия будет чистой, постоянной и глобальной и может масштабироваться для удовлетворения всех потребностей в энергии планет. Недавнее отраслевое предложение по нескольким агентствам (в соответствии с рекомендацией Пентагона 2008 года) выиграло директор SECDEF / SECSTATE / USAID D3 (Diplomacy, Development, Defense) Innovation Challenge со следующим видео и видео. Northrop Grumman финансирует CALTECH с 17,5 миллионами долларов за ультралегкий дизайн. Кит Хенсон недавно опубликовал видеоролик об «подборе».

ветер
Исследования ветровой энергии датируются десятилетиями до 1970-х годов, когда НАСА разработало аналитическую модель для прогнозирования выработки энергии ветряных турбин при сильном ветре. Сегодня, как Сандиа Национальные лаборатории, так и Национальная лаборатория возобновляемой энергии имеют программы, посвященные исследованиям ветра. Лаборатория Сандии фокусируется на продвижении материалов, аэродинамики и датчиков. Проекты ветроэнергетики NREL сосредоточены на улучшении производства электроэнергии на ветровых электростанциях, снижении их капитальных затрат и повышении эффективности использования энергии ветра в целом. Полевая лаборатория по оптимизированной ветровой энергии (FLOWE) в Калтех была создана для исследования возобновляемых подходов к технологиям технологии ведения сельского хозяйства ветроэнергетики, которые могут снизить стоимость, размер и экологическое воздействие производства энергии ветра. Президент корпорации Sky WindPower считает, что ветровые турбины смогут производить электроэнергию в центрифуге / кВтч в среднем, что по сравнению с электроэнергией, вырабатываемой углем, является дробной из стоимости.

Ветерская ферма — группа ветряных турбин в том же месте, где используется электрическая энергия. Большая ветряная электростанция может состоять из нескольких сотен отдельных ветровых турбин и покрывать протяженную площадь в сотни квадратных миль, но земля между турбинами может использоваться для сельскохозяйственных или других целей. Ветерная ферма также может находиться на берегу.

Многие из крупнейших действующих береговых ветряных электростанций расположены в США и Китае. У ветряной фермы Ганьсу в Китае установлено более 5000 МВт с целью достижения 20 000 МВт к 2020 году. В Китае есть несколько других «ветроэнергетических баз» аналогичного размера. Центр энергии ветра Alta в Калифорнии является крупнейшей береговой ветровой фермой за пределами Китая с мощностью 1020 МВт. Европа ведет к использованию энергии ветра с почти 66 ГВт, что составляет около 66 процентов от общего объема мировой торговли, а Дания лидирует по странам, установленным на душу населения. По состоянию на февраль 2012 года ветряная ферма Walney в Великобритании является крупнейшей оффшорной ветровой электростанцией в мире на 367 МВт, а затем ветровой фермой Thanet (300 МВт), также в Великобритании.

В настоящее время строятся большие крупные ветряные электростанции, в том числе BARD Offshore 1 (400 МВт), ветровая ферма Клайд (350 МВт), ветряная ферма Большого Габбарда (500 МВт), ветровая ферма Линц (270 МВт), лондонский массив (1000 МВт) , Проект ветроэнергетики Нижнего Снейка (343 МВт), ветряная ферма Макартура (420 МВт), пастушья плоская ветряная ферма (845 МВт) и Шерингем Шоал (317 МВт).

Энергия ветра быстро расширилась, ее доля потребления электроэнергии во всем мире в конце 2014 года составила 3,1%.

геотермальный
Геотермальная энергия создается путем использования тепловой энергии, создаваемой и хранящейся в земле. Это связано с радиоактивным распадом изотопа калия и других элементов, обнаруженных в земной коре. Геотермальная энергия может быть получена путем бурения в грунте, очень похожа на разведку нефти, а затем переносится теплоносителем (например, водой, рассолом или паром). Геотермальные системы, в которых в основном доминируют вода, имеют потенциал для обеспечения большей выгоды для системы и будут генерировать больше энергии. В рамках этих систем с преобладанием жидкости существуют возможные проблемы оседания и загрязнения подземных вод. Поэтому в этих системах необходима защита грунтовых вод. Это означает, что тщательное производство и проектирование резервуаров необходимо в системах геотермальных резервуаров с преобладанием жидкости. Геотермальная энергия считается устойчивой, поскольку тепловая энергия постоянно пополняется. Однако наука о генерации геотермальной энергии еще молода и развивает экономическую жизнеспособность. Несколько организаций, таких как Национальная лаборатория по возобновляемым источникам энергии и Национальные лаборатории Сандиа, проводят исследования в целях создания доказанной науки в области геотермальной энергии. Международный центр геотермальных исследований (МКГР), исследовательская организация немецких геонаучных исследований, в основном сосредоточен на исследованиях геотермальной энергетики.

водород
Более 1 миллиарда долларов федеральных денег было потрачено на исследования и разработку водорода и среды для хранения энергии в Соединенных Штатах. Как Национальная лаборатория по возобновляемым источникам энергии, так и национальные лаборатории Sandia имеют отделения, посвященные исследованиям водорода. Водород полезен для хранения энергии и для использования на самолетах и ​​кораблях, но не является практичным для использования в автомобилях, поскольку он не очень эффективен по сравнению с использованием батареи — при той же стоимости человек может путешествовать три раза, используя аккумулятор электромобиль.