Odnawialne źródła energii — przegląd, technologie i znaczenie

Od końca 2004 r. światowa moc w zakresie energii odnawialnej rosła w tempie 10-60% rocznie w przypadku wielu technologii. W przypadku energii wiatrowej i wielu innych technologii odnawialnych w 2009 roku nastąpił gwałtowny wzrost w porównaniu z poprzednimi czterema latami. W 2009 roku przybyło więcej elektrowni wiatrowych niż jakichkolwiek innych technologii odnawialnych. Jednak spośród wszystkich technologii odnawialnych najszybciej rosła moc instalacji fotowoltaicznych podłączonych do sieci, osiągając średni roczny wzrost na poziomie 60%.

Prognozy różnią się, ale naukowcy opracowali plan, aby do 2030 roku 100% światowej energii pochodziło z wiatru, elektrowni wodnych i słonecznych.

Ogniwa fotowoltaiczne zamieniają światło słoneczne na energię elektryczną i w związku z tym powstało wiele elektrowni fotowoltaicznych, głównie w Europie. Według stanu na grudzień 2010 r. największe elektrownie fotowoltaiczne (PV) na świecie to: Sarnia Photovoltaic Power Plant (Kanada, 97 MW), Montalto di Castro Photovoltaic Power Station (Włochy, 84,2 MW), Finsterwalde Solar Park (Niemcy, 80,7 MW), Rovigo Photovoltaic Power Plant (Włochy, 70 MW), Olmedilla Photovoltaic Park (Hiszpania, 60 MW), Strasskirchen Solar Park (Niemcy, 54 MW) i Lieberose Photovoltaic Park (Niemcy, 53 MW). Większe elektrownie są w trakcie budowy, niektóre z nich będą miały moc 150 MW lub więcej.

Wiele z tych elektrowni jest zintegrowanych z rolnictwem, a niektóre wykorzystują innowacyjne systemy nadążne, które śledzą dzienną drogę słońca po niebie, aby wygenerować więcej energii elektrycznej niż konwencjonalne systemy stacjonarne. Podczas pracy elektrowni nie ma kosztów paliwa ani emisji.

Do dużych elektrowni słonecznych należą: instalacja o mocy 354 megawatów (MW) Solar Energy Generating Systems w USA, Solnova Solar Power Station (Hiszpania, 150 MW), elektrownia słoneczna Andasol (Hiszpania, 100 MW), Nevada Solar One (USA, 64 MW), wieża solarna PS20 (Hiszpania, 20 MW) oraz wieża solarna PS10 (Hiszpania, 11 MW). Elektrownia słoneczna Ivanpah Solar Power Facility o mocy 370 MW, zlokalizowana na kalifornijskiej pustyni Mojave, to największy na świecie projekt elektrowni słonecznej, będący obecnie w budowie.

Branża energetyki słonecznej cieplnej rozwija się szybko - do kwietnia 2009 roku w budowie znajdowało się 1,2 GW, a do 2014 roku na całym świecie zapowiedziano budowę kolejnych 13,9 GW. Hiszpania jest epicentrum rozwoju słonecznej energetyki cieplnej z 22 projektami o mocy 1 037 MW w budowie, z których wszystkie mają zostać uruchomione do końca 2010 roku. W Stanach Zjednoczonych ogłoszono realizację 5 600 MW projektów słonecznej energetyki cieplnej. W krajach rozwijających się zatwierdzono trzy projekty Banku Światowego dotyczące zintegrowanych elektrowni słonecznych w Egipcie, Meksyku i Maroku.

Zmienna energia odnawialna jest odnawialnym źródłem energii, które nie jest dyspozycyjne ze względu na swoją zmienną naturę, jak np. energia wiatrowa i słoneczna, w przeciwieństwie do kontrolowanego źródła energii odnawialnej, takiego jak energia wodna lub biomasa, lub względnie stałego źródła, takiego jak energia geotermalna lub energia wodna z biegu rzeki. Krytycy energii wiatrowej i słonecznej ostrzegają przed jej zmienną wydajnością, ale wiele badań wykazało, że sieć może sobie z tym poradzić, a w Danii i Hiszpanii tak właśnie się dzieje.

Międzynarodowa Agencja Energii twierdzi, że zbyt wiele uwagi poświęcono kwestii zmienności. Jej znaczenie zależy od szeregu czynników, w tym penetracji rynku przez dane źródła odnawialne, bilansu elektrowni oraz szerszej łączności systemu, a także elastyczności strony popytowej. Zmienność rzadko będzie stanowiła barierę dla zwiększonego wykorzystania energii odnawialnej. Jednak przy wysokim poziomie penetracji rynku wymaga ona starannej analizy i zarządzania.

Brazylia ma jeden z największych programów energii odnawialnej na świecie, obejmujący produkcję paliwa etanolowego z trzciny cukrowej, a etanol dostarcza obecnie 18 procent paliwa samochodowego w kraju. W rezultacie Brazylia, która przed laty musiała importować znaczną część ropy naftowej potrzebnej do zaspokojenia potrzeb krajowych, ostatnio osiągnęła całkowitą samowystarczalność w zakresie ropy naftowej.

Większość samochodów jeżdżących obecnie po drogach w USA może jeździć na mieszankach do 10% etanolu, a producenci samochodów już produkują pojazdy przystosowane do jazdy na znacznie wyższych mieszankach etanolu. Ford, DaimlerChrysler i General Motors Corporation to jedne z firm motoryzacyjnych, które sprzedają samochody osobowe, ciężarowe i minivany typu "flexible-fuel", które mogą używać mieszanek benzyny i etanolu w zakresie od czystej benzyny do 85% etanolu (E85). Do połowy 2006 r. po amerykańskich drogach jeździło około sześciu milionów pojazdów kompatybilnych z paliwem E85.