miniatura|Panell captador d'irradiació solar. L'energia solar és un exemple d'energia renovable. Lenergia renovable és el conjunt de fonts d'energia que periòdicament es troben a disposició dels humans i que aquests són capaços de transformar en energia útil.Tecnologia energètica, de Xavier Ortega, Lluís Batet i Pere Coll. Universitat Politècnica de Catalunya. Edita Publicacions d'Abast S.L.L. i ETSEIB. Número d'edició de CPDA: M1249. Teòricament són inesgotables, ja que majoritàriament provenen de l'energia del sol. Considerem que es regeneren, o es renoven, naturalment de manera més ràpida a la velocitat que les consumim. Alguns exemples en són l'escalfor solar, el vent, les marees i l'escalfor dins de la terra.
En general són fonts d'energia dispersa o molt poc concentrada, per exemple només un 5% de la irradiació solar és absorbida al sòl i encara menys, un 0,3%, és absorbida per les plantes. Moltes depenen de la geografia i del clima, de manera que no tots els sistemes d'energies renovables es poden instal·lar a qualsevol indret. Una altra característica és variable com que depèn de les variacions meteorològiques. Això fa que cal completar l'explotació amb sistemes d'emmagatzematge d'energia per fer la servir segons la demanda. En una gran xarxa també la variabilitat es pot estabilitzar per compensació: per exemple, molins en una zona amb vent poden compensar-les en una zona de calma, com que és molt rar que no faci vent enlloc.
El 2006, aproximadament el 18% del consum mundial d'energia havia estat generat per fonts renovables.Global Status Report 2007 (PDF). El 2017 a Catalunya les energies renovables representaven el 5,1% de l'energia primària. Les energies renovables a Catalunya. Institut Català d'Energia El 2008 Greenpeace va presentar un informe a la Generalitat de Catalunya segons el qual es podria arribar al 100% de producció d'energies renovables l'any 2050.
Classificació Sol: energia solar tèrmica, energia solar fotovoltaica Vent: energia eòlica Rius i corrents d'aigua dolça: energia hidràulica, energia minihidràulica Mars i oceans: energia mareomotriu, energia de les ones, energia dels corrents marins, energia de diferències de temperatura Matèria orgànica: crema de biomassa, residus sòlids, biogàs Calor de la Terra: energia geotèrmica
Les energies renovables es consideren com a energies alternatives comparades amb el model energètic tradicional, tant per la seva disponibilitat (present i futura) garantida (a diferència dels combustibles fòssils que necessiten milers d'anys) com pel seu menor impacte ambiental. Tanmateix, aquest impacte pot ser molt gran, com el causat per l'embassament de les Tres Gorges, estrenat el 2003 a la Xina i que va propiciar el desplaçament de milions de persones i la inundació de molts km² de terres.
L'any 2017, el 13,7% de l'energia consumida al món tenia originava en una font renovable. En primer lloc, el 9,8% provenia dels biocombustibles i residus com la llenya. La hidroelectricitat ocupava el segon lloc en importància amb la producció del 2,5% de l'energia primària consumida al món, seguida al tercer lloc amb un 1,1% per la resta d'energies renovables com l'eòlica, la solar i d'altres com per exemple l'energia mareomotriu. En últim lloc, l'energia geotèrmica, només va produir el 0,6%.
Evolució històrica miniatura|Roda de molí (energia hidràulica) miniatura|Patí d'aigua (energia mecànica humana) Les energies renovables han constituït una part important de l'energia utilitzada pels humans des de temps remots, especialment la mecànica (animal o humana: a la construcció, navegació, agricultura, transport humà i de mercaderies, etc.), l'eòlica (molins de vent, navegació) i la hidràulica (molins).
A partir de la Revolució Industrial, amb l'aplicació industrial de la màquina de vapor, i més endavant encara més amb la tecnologia dels motors de combustió per als transports de persones i de mercaderies, es van abandonar parcialment aquestes formes d'aprofitament. En aquella època aquestes noves tecnologies es veien com un elevat augment de la producció i una eficaç revolució als mitjans de transport, sense tenir en compte el cost social ni pensar a la sostenibilitat al llarg del temps. Més endavant l'ús generalitzat de l'electricitat, obtinguda sobretot a partir de la combustió de combustibles fòssils o nuclears, va contribuir a fer que el percentatge d'energies renovables dins del consum total energètic fos cada vegada menor; alhora que aquest consum augmentava vertiginosament.
Principals energies renovables En principi, les fonts permanents són les que tenen origen solar, de fet, se sap que el Sol romandrà per més temps que la Terra. Tot i així, el concepte de renovabilitat depèn de l'escala de temps que s'utilitzi i del ritme d'ús dels recursos.
Energia hidràulica miniatura|Central hidroelèctrica
L'energia potencial acumulada als salts d'aigua pot ser transformada en energia elèctrica. Les centrals hidroelèctriques aprofiten l'energia potencial de l'aigua dels rius per posar en funcionament unes turbines que mouen un generador elèctric. Aquesta energia es considera renovable perquè no consumeix l'aigua sinó que només n'aprofita el seu moviment. És indispensable vetllar per què la temperatura i la composició de l'aigua sigui igual abans que després del salt, i així i tot, el fet d'acumular aigua modifica l'ecosistema del riu.
A Catalunya, per la geografia, són molt abundants les centrals minihidràuliques, en salts de rius més petits i que produeixen, individualment, menys energia que una hidràulica però que, pel fet de poder posar-hi més, en conjunt poden generar una gran quantitat d'energia.
Energia eòlica miniatura|Generadors eòlics d'energia
Prop del 2% d'energia que arriba del Sol a la Terra es transforma en energia cinètica de l'aire en moviment, és a dir vent, a l'atmosfera. Un 35% d'aquesta energia, dissipada, es troba a la capa atmosfèrica situada a un quilòmetre del terra.Energia Eòlica Institut per a la Diversificació i estalvi d'Energia, IDAE. L'energia eòlica s'obté per captar aquesta energia mecànica per a fer tornar els molins o en el cas d'aerogeneradors, per a transformar-la en electricitat.
La majoria dels aerogeneradors mouen una turbina d'eix horitzontal o més rarament vertical, connectada a un generador que produeix energia elèctrica. Els aerogeneradors poden agrupar-se en parcs eòlics tan a la terra ferma com en la mar. També hi ha altres tipus d'aeroturbines, que poden ser d'eix vertical, amb dues pales, multipales, amb rotor a sotavent. Petits aerogeneradors d'autoconsum queden cars, per la construcció i el manteniment, en comparació amb l'energia solar.
Energia solar
El Sol té una potència de l'ordre de 4·1026 Watts. L'energia solar arriba a la Terra de manera molt difosa. És una font de vida i origen de la majoria de les altres formes d'energia a la Terra. La radiació solar té un valor de potència que varia amb l'altitud, el clima, la latitud i segons les condicions atmosfèriques i el moment del dia i de les estacions. Es pot recollir directa, difosa (pels núvols, per l'aire) o reflectida pel sòl.
Hom la recull amb panells solars per a transformar-la en energia tèrmica (energia solar tèrmica) o en energia elèctrica (energia solar termoelèctrica i energia solar fotovoltaica, l'obtinguda amb panells fotovoltaics). En les centrals tèrmiques solars es fa servir l'energia tèrmica de col·lectors solars per generar electricitat. També es fa servir en sistemes passius, sobretot a l'arquitectura (vegeu Arquitectura bioclimàtica). Existeixen forns solars d'alta temperatura i des de fa anys molts aparells electrònics (calculadores, etc.) i joguines poden funcionar amb energia solar.
Energia geotèrmica o obtinguda de la terra miniatura|Planta d'energia geotèrmica
La calor de l'interior de la Terra (5.000 °C) es deu a diversos factors, entre els quals destaquen el gradient geotèrmic i la calor radiogènica. Es pot aprofitar l'energia geotèrmica. A gran escala es pot fer servir per a obtenir aigua calenta sanitària (calefacció, rentar roba, etc.), energia tèrmica industrial o bé per a produir electricitat, amb turbina a vapor. A petita escala té usos molt diversos, segons la diferència de temperatures aconseguida. La potència elèctrica mundial a partir d'energia geotèrmica és de l'ordre dels 4.700 MW elèctrics i per a usos tèrmics d'uns 7.000MW tèrmics.
En algunes zones del planeta, a prop de la superfície, les aigües subterrànies poden assolir temperatures d'ebullició, i, per tant, servir per escalfar.
Energies mareomotrius miniatura|Central elèctrica mareomotriu.
Els mars i oceans tenen un gran potencial energètic amb el qual es pot obtenir electricitat i energia útil. Hom ha plantejat, en fase conceptual i alguns prototipus, fonamentalment les següents tecnologies: L'energia mareomotriu, originada per les forces gravitatòries entre la Lluna, la Terra i el Sol, i que pot aprofitar-se en llocs estratègics, com ara golfs, badies o estuaris utilitzant turbines hidràuliques que van servir la diferència entre la plenamar i la baixamar, junt amb mecanismes de canalització i dipòsit, per obtenir moviment en un eix. L'energia de les ones, produïda pel moviment de les onades. L'energia deguda al gradient tèrmic oceànic aprofita la petita diferència de temperatures entre la superfície del mar i aigües més profundes. L'energia dels corrents marins es podria aprofitar a partir de parcs eòlics submarins, que aprofitarien els corrents horitzontals del medi marí de la mateixa manera que es fa amb el vent en terra ferma. També s'ha proposat aprofitar la diferència de salinitat entre rius i el mar per a aconseguir potència osmòtica o energia blava.Energies del mar Institut espanyol de Diversificació i Estalvi d'Energia, IDAE. (en castellà)
Consideració de la biomassa i els agrocombustibles miniatura|Camp de colza: per a l'alimentació humana o per a ús com a carburant?
La diferència principal entre la biomassa i els combustibles fòssils (restes de plantes mortes que, en haver perdut una gran part d'aigua i aire, tenen l'energia molt més concentrada) és que els segons triguen milers d'anys a formar-se a la natura. En principi la biomassa es pot cultivar i obtenir més ràpidament que el petroli però resulta que ni dedicant totes les terres cultivables del planeta (cosa que implica no poder conrear aliments, ni matèries primeres per a medicaments, etc.) al conreu de biomassa es podria obtenir prou energia com per a substituir la que actualment s'obté amb el petroli o el gas natural, per això actualment es considera una energia exhaurible, no renovable. Algunes formes de la biomassa són el biogàs, el bioetanol i el biodièsel.
Els vegetals per a produir agromassa requereixen temps per a créixer, un temps menyspreable si es compara amb el temps que cal per a formar carbó o petroli (d'aquí que alguns considerin que és renovable). Això fa que productes com l'agroetanol i l'agrodièsel només es poden considerar com a sostenible sí es fan a partir de residusAprès le pétrole. La nouvelle économie écologique, d'Élise Rebut i Ludovic François. Ed. Ellipses. (en francès) Les agrocarburants, mythe ou réalité? article de F. Dambrine i P. Sylvestre publicat a Dévelopement durable, núm. 1, octubre de 2007 (en francès) com que fa disminuir la quantitat d'escombraries als abocadors. La transformació de les dejeccions excessives de la ramaderia intensiva –avui una causa major de la pol·lució del rius i aqüífers– en biogas i fertilitzants és una altra font renovable prometedora.
La confusió del públic general a la classificació dels agrocombustibles pot provenir del fet que de vegades empreses interessades en la promoció d'aquest negoci fan rentat d'imatge verd i s'anomenen renovable sense ser-ho.
Avantatges miniatura|El Sol i el vent són dues fonts d'energia renovable miniatura|Residus radioactius d'una central nuclear. Els de les renovables són menys perillosos i en quantitats menors.