Suikerriet in Brazilië. Hoewel steeds meer restmateriaal wordt gebruikt als biobrandstof, worden nog altijd oerwouden platgebrand voor plantages voor biobrandstoffen.

 

Zonnepanelen op het platteland in Mongolië. Op afgelegen plekken is lokaal opgewekte energie van economisch belang.

 

Zonnecollectoren zoals deze in Griekenland leveren warm water. Omdat ze technisch eenvoudig zijn worden ze ook al veel in ontwikkelingslanden gebruikt.

 

Een getijdenelektriciteitscentrale in Bretagne, Frankrijk

 

Houtzaagmolen De Ster in Utrecht. De introductie van de krukas in windmolens door Cornelis Corneliszoon maakte mechanisatie van houtzagerijen mogelijk. Hierdoor kon de VOC-vloot in zeer kort tijd worden opgebouwd.

 

Aandeel duurzame elektriciteit uit binnenlandse energiebronnen (in % van het totale elektriciteitsverbruik in Nederland)

Duurzame energie is energie waarover de mensheid voor onbeperkte tijd kan beschikken en waarbij, door het gebruik ervan, het leefmilieu en de mogelijkheden voor toekomstige generaties niet worden benadeeld.

Vormen van duurzame energie zijn bijvoorbeeld zonne-energie, windenergie en aardwarmte.

Soms worden de termen duurzame energie en hernieuwbare energie als synoniemen gebruikt. Door anderen wordt er wel een onderscheid gemaakt: een hernieuwbare bron moet voor praktisch onbeperkte tijd te gebruiken zijn, een duurzame energiebron moet daarbovenop ook nog weinig milieuschade met zich meebrengen. In het Engels gebruikt men ook de term low carbon energy, 'CO₂-arme energie'. Deze term wordt ook gebruikt ter beschrijving van energiebronnen die niet algemeen worden erkend als duurzaam of hernieuwbaar, zoals elektriciteit uit kolencentrales met CO₂-afvang en -opslag, of kernenergie.

Wereldwijd werd in 2013 ongeveer 19% van de energie hernieuwbaar geproduceerd. De helft hiervan werd geproduceerd met moderne duurzame energietechnieken, de andere helft kwam uit traditionele biomassa. De grootste moderne energietechniek was waterkracht, welke goed was voor 3.8% van de wereldwijde productie.

Geschiedenis

Er is sinds de jaren van de eerste oliecrisis in 1973 onderzoek gedaan naar alternatieve technologie om beter gebruik te maken van de natuurlijke en onuitputtelijke energiebronnen als wind, zon, getijden en golven: onder andere aan het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) in Petten en het TNO instituut voor milieu, energie en procesinnovatie. Met name in kringen van de oliemaatschappijen werd dit soort onderzoek met enige argwaan bekeken, voor een deel omdat men beducht is de grip op de energiemarkt gedeeltelijk kwijt te raken. Sommige oliemaatschappijen (Shell) zijn zelf in dit soort onderzoek gestapt.

Door de stijgende olieprijs, de wens onafhankelijk te worden van leveranciers van fossiele brandstoffen en om de gevolgen van klimaatverandering te verkleinen is duurzame energie weer volop in de belangstelling komen te staan.

Afhankelijkheid

Na de eerste oliecrisis van 1973 is in het westen naarstig gezocht naar nieuwe voorraden fossiele brandstoffen. Deze zijn ook gevonden, onder andere onder de Noordzee en in de golf van Mexico. Doordat deze voorraden langzamerhand opraken, worden de westerse landen weer meer en meer afhankelijk van olieproducerende landen, waarvan een aantal een regime kent, dat in die westerse landen in aanzienlijke mate als bedenkelijk beschouwd wordt, zoals Rusland, Iran, Saudi-Arabië en Venezuela. Om niet geheel afhankelijk te worden van deze landen is men naarstig op zoek naar alternatieve vormen van energie.

Vormen van duurzame energie

Zonne-energie

• Zonnepanelen zetten zonlicht om in elektriciteit via PV-cellen. Deze elektriciteit wordt ook wel zonnestroom genoemd.
• Zonnecollectoren zetten zonlicht om in warmte. Vooral goedkope, grote versies, zoals buizen in asfalt, buitenwanden en dakbedekking, kunnen in combinatie met warmteopslag in grondwater en een warmtepomp juist in Nederland en België tot enorme CO₂-reducties in de verwarmingssector leiden.
• Thermische zonne-energie. Dit is een algemene term voor 3 soorten energietoepassingen. De eerder genoemde zonneboiler en ruimteverwarming, zoninstraling door ramen in gebouwen, dus benutting zonder speciale apparaten, en Concentrated Solar Power (CSP) genoemd in het Engels. Dit is vooral in zuidelijke landen toepasbaar. CSP is het door middel van spiegels concentreren van zonlicht op een te verhitten medium, dat op zijn beurt gebruikt wordt om stoom op te wekken voor de aandrijving van turbinegeneratoren. Een techniek die uitsluitend, maar zeer bruikbaar is voor grootschalige energieopwekking, zoals bij de sinds midden jaren tachtig in bedrijf zijnde zonnekrachtcentrale bij Kramers Junction, Californië (USA).
• Zonnetoren - Door middel van zonnewarmte wordt er in een verticale pijp een constante luchtstroom ontwikkeld. Dit systeem kan een vermogen hebben gelijk aan een conventionele elektriciteitscentrale.
• Foto-elektrochemische cellen. Deze hebben in plaats van twee lagen vaste stof als elektroden, één halfgeleidende vaste stof als elektrode en een vloeistof als de andere. Ze kunnen zonlicht direct gebruiken om water te ontleden in waterstof en zuurstof. De Engelse term PEC (Photoelectrochemistry) wordt gebruikt om aan deze technieken te refereren. Dit geldt natuurlijk alleen als een duurzame vorm van energie als de grondstoffen niet uit fossiele brandstoffenworden gemaakt.
• Passieve zonne-energie. Passieve methoden voor het winnen van zonne-energie. Hierbij kan gedacht worden aan huizen en gebouwen die zo worden gebouwd dat de zon direct maximaal de ruimtes kan verwarmen, bijvoorbeeld met grote ramen aan de zonkant en kleine raampjes aan de schaduwkant. Wel is het dan verstandig een manier te bedenken om in de zomer de zon buiten te kunnen houden. Dit kan bijvoorbeeld een boom met bladerval zijn. Maar ook een overstek waar de zon in de winter onderdoor schijnt en in de zomer niet. Deze overstek kan dan ook dienen om bijvoorbeeld zonnepanelen op te plaatsen.

Windenergie

Een windturbine gebruikt de kracht van de wind om een elektrische generator aan te drijven en zo elektriciteit op te wekken of om een beweging in gang te zetten zoals een oude graanmolen. Wind ontstaat doordat luchtstromingen van een hogedrukgebied naar een lagedrukgebied stromen om zo onevenwichten in luchtdruk op te heffen. Die onevenwichten in luchtdruk ontstaan door verschillen in zonne-instraling op het aardoppervlak. Op deze manier gezien ligt dus ook dit soort zonne-energie aan de bron van windenergie, zoals de zonne-energie ook aan de bron ligt van bijvoorbeeld de energie opgeslagen in biomassa. Windenergie wordt vaak verdeeld in windenergie op land en windenergie op zee. Op land is windenergie goedkoper, maar is er minder plaats voor windmolens. Op zee waait het daarbij constanter en harder.

Windenergie wordt ook rechtstreeks gebruikt in zeilschepen en er zijn plannen en experimenten om ook vrachtschepen weer uit te rusten met zeilen

Bio-energie

Biobrandstof: Biologische methoden die gebaseerd zijn op fotosynthese. Ook bomen, olifantsgras of andere snelgroeiende planten die verbrand- of vergistbare biomassa genereren zouden kunnen worden gebruikt. De efficiëntie van dit proces is gering omdat de fotosynthese slechts 1% van de energie van de zon kan benutten. Daar staat tegenover dat biomassa kan worden gebruikt om rechtstreekse vervangers van de huidige fossiele energie te produceren. Er bestaan technieken om biomassa om te zetten in ethanol, diesel of methaan. Een groot bezwaar is echter de grote benodigde oppervlakte per energie-eenheid, waardoor dichtbevolkte industrielanden moeten uitwijken naar de ontwikkelingslanden en daar de natuurlijke omgeving, de voedselproductie en de inheemse landbouw kunnen verdringen.

Er kan onderscheid worden gemaakt in verschillende generaties:

• De eerste generatie maakte vooral gebruik van suiker, zetmeel en olie. Deze onderdelen van de plant hadden in veel gevallen ook voor menselijke consumptie gebruikt kunnen worden en deze generatie wordt vaak als een van de oorzaken van stijgende voedselprijzen genoemd.
• De tweede generatie maakt gebruik van een groter scala aan biomassa. zoals plantenresten en ontlasting. Er is hiervoor meer geavanceerde techniek benodigd dan voor de eerste generatie.
• Als derde generatie wordt vaak energie uit algen bedoeld. Aangezien algen niet op land verbouwd worden, kan dit schaarse goed voor andere doeleinden gebruikt worden.

Geothermische energie

• Geothermische energie of aardwarmte - Het winnen van warmte uit de aardbodem.
• Koude-Warmte-opslag

Energie uit water

• Golfslagenergie - De beweging van de golven van de zee wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken.
• Getijdenenergie - De verschillen in waterhoogte van de getijden worden via turbines in elektrische energie omgezet.
• Blauwe energie - is de energie die kan worden gewonnen door het verschil in zoutconcentratie tussen zeewater en zoetwater.
• Waterkracht - Energie winnen uit hoogteverschillen van water, meestal door de bouw van een stuwdam of bij een natuurlijke waterval.
• OTEC (afkorting van het Engelse Ocean thermal energy conversion). Deze techniek maakt gebruik van het temperatuurverschil tussen het oppervlaktewater en de diepere lagen van de oceaan om elektriciteit op te wekken.

Lichaamskracht[

Al fietsend kan elektriciteit opgewekt worden om het fietslicht te doen branden. Het menselijk lichaam is echter geen leverancier van energie maar een omzetter van chemische energie uit voedsel in arbeid.