thumb |Vývoj instalovaného výkonu obnovitelných zdrojů ve srovnání s jadernou energií. Obnovitelná energie, zvláště fotovoltaické systémy a větrná energie zajišťují stále větší podíl kapacity na výrobě elektřiny.|250x250pixelů náhled|Větrná elektrárna na námořní základně USA v zátoce Guantanamo, Kuba
Obnovitelná energie je energie z obnovitelných zdrojů energie (OZE). Patří sem jednak přirozené toky energie (vítr a sluneční záření), a jednak zásoby, které se obnovují alespoň tak rychle, jak jsou čerpány (například potenciální energie vody v přehradách, biomasa). Mezi další obnovitelné zdroje patří kinetická energie vody, energie přílivu a vln, geotermální teplo, a biomasa. Přestože většina obnovitelných zdrojů energie je z principu nevyčerpatelná, některé zdroje (např. biomasy) jsou při současné míře využívání považovány za vyčerpatelné. Obnovitelná energie se často využívá k výrobě elektřiny, vytápění nebo chlazení. Projekty v oblasti obnovitelných zdrojů energie jsou obvykle rozsáhlé, ale jsou vhodné i rozvojové země, kde je energie často klíčová pro rozvoj. Obnovitelná energie se často kombinuje s jinými zdroji.
V letech 2011 až 2021 vzrostl podíl obnovitelné energie na celosvětových dodávkách elektřiny z 20 % na 28 %. Využívání fosilní energie se snížilo z 68 % na 62 % a jaderné energie z 12 % na 10 %. Podíl vodní energie se snížil z 16 % na 15 %, zatímco energie ze slunce a větru vzrostla z 2 % na 10 %. Biomasa a geotermální energie vzrostly z 2 % na 3 %. Ve 135 zemích je instalováno 3,15 TW, přičemž 156 zemí má zákony upravující odvětví obnovitelné energie. V roce 2021 se podílela na celosvětovém nárůstu elektřiny z obnovitelných zdrojů téměř polovinou Čína.
V celosvětovém měřítku je s odvětvím obnovitelných zdrojů energie spojeno více než 10 milionů pracovních míst, přičemž největším zaměstnavatelem v OZE je solární fotovoltaika. Systémy obnovitelné energie se postupem času stávají účinnějšími a levnějšími a jejich podíl na celkové spotřebě energie se zvyšuje, přičemž velká většina celosvětově nově instalovaného výkonu je z obnovitelných zdrojů.
V mnoha zemích světa se již obnovitelné zdroje energie podílejí na celkových dodávkách energie více než z 20 %, přičemž v některých zemích se z obnovitelných zdrojů vyrábí více než polovina elektřiny. V několika zemích se veškerá elektřina vyrábí z obnovitelných zdrojů. Podle Mezinárodní agentury pro energii (IEA) bude pro dosažení nulových emisí CO2 do roku 2050 nutné, aby 90 % celosvětové výroby elektřiny pocházelo z obnovitelných zdrojů. Některé studie ukázaly, že celosvětový přechod na 100% obnovitelnou energii ve všech odvětvích – energetice, teplárenství, dopravě a průmyslu – je proveditelný a ekonomicky životaschopný. Obnovitelné zdroje energie jsou dostupné v mnoha zemích, na rozdíl od fosilních paliv, která jsou soustředěna v omezeném počtu zemí. Zavádění technologií obnovitelných zdrojů energie přináší významnou energetickou bezpečnost, zmírnění změny klimatu a ekonomické přínosy. V mezinárodních průzkumech veřejného mínění mají obnovitelné zdroje energie silnou podporu. V roce 2022 Mezinárodní agentura pro energii požádala země, aby vyřešily politické, regulační, povolovací a finanční překážky bránící výstavbě dalších obnovitelných zdrojů energie, aby měly větší šanci dosáhnout do roku 2050 uhlíkové neutrality.náhled|Uhlí, ropa a zemní plyn zůstávají hlavními světovými zdroji energie i přesto, že obnovitelné zdroje energie začaly rychle růst.
Úvod Toky obnovitelné energie zahrnují přírodní jevy, jako je sluneční světlo, vítr, příliv a odliv, růst rostlin a geotermální teplo. Definice Mezinárodní agentury pro energii:
Obnovitelná energie pochází z přírodních procesů, které se neustále doplňují. V různých formách pochází přímo ze Slunce nebo z tepla generovaného hluboko v Zemi. Využití zahrnuje elektřinu a teplo vyrobené ze sluneční, větrné, oceánské, vodní energie, biomasy, geotermálních zdrojů a biopaliv a vodíku pocházejícího z obnovitelných zdrojů.
Výhody Obnovitelná energie je v protikladu k fosilním palivům, která se spotřebovávají rychleji, než se obnovují. Rychlé zavádění OZE a diverzifikace energetických zdrojů by mohly vést k výrazným energetickým, bezpečnostním a ekonomickým přínosům. V některých případech bude přechod na tyto zdroje levnější než další využívání současných neefektivních fosilních paliv. Rovněž by se snížilo znečištění životního prostředí a zlepšilo by se veřejné zdraví, snížila by se předčasná úmrtnost v důsledku znečištění a ušetřily by se související náklady na zdravotní péči. Četné analýzy strategií dekarbonizace zjistily, že zdravotní přínosy mohou významně kompenzovat náklady na výstavbu těchto zdrojů.
Obavy ze změny klimatu spolu s pokračujícím poklesem nákladů na některá zařízení pro obnovitelné zdroje energie jsou hnací silou většího využívání obnovitelných zdrojů energie.
Rozsah Solární panely a baterie v domácnosti mohou být využívány buď jen lokálně pro domácnost, nebo může elektřinu dodávat do sítě. Osmý generální tajemník OSN Pan Ki-mun prohlásil, že obnovitelná energie má schopnost pozvednout nejchudší národy na novou úroveň prosperity. Na národní úrovni se již nejméně 30 států na světě podílí obnovitelnou energií na dodávkách energie více než 20 %. Ačkoli mnoho zemí má různé politické cíle pro dlouhodobější podíl obnovitelné energie, týkají se tyto cíle zpravidla pouze odvětví energetiky.
Výroba elektřiny
Podle současného vývoje se do roku 2040 vyrovná výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů s výrobou elektřiny z uhlí a zemního plynu. Několik zemí, například Dánsko, Německo, Jižní Austrálie a některé státy USA, dosáhly vysoké integrace obnovitelných zdrojů do elektrické sítě. Například v roce 2015 poskytovala větrná energie 42 % poptávky po elektřině v Dánsku, 23,2 % v Portugalsku a 15,5 % v Uruguayi. Vzájemné propojení elektrických sítí umožňuje zemím vyrovnávat poptávku a nabídku.
Vytápění
Solární ohřev vody je významným obnovitelným zdrojem, a to zejména v Číně, kde je instalováno přibližně 70 % celosvětové výrobní kapacity (180 GWh). Celkově instalované solární systémy na ohřev vody na celém světě poskytují část potřeb teplé vody u více než 70 milionů domácností. Roste využívání i biomasy k vytápění. Ve Švédsku je vytápěno více domácností biomasou než ropou. Rychle roste i využití přímé geotermální energie pro vytápění. Významnou úlohu začínají hrát také tepelná čerpadla, která zajišťují vytápění i chlazení a také vyrovnávají křivku poptávky a nabídky.
Doprava
Bioethanol je alkohol vyrobený fermentací, většinou ze sacharidů produkovaných v cukrech nebo škrobových plodinách, jako je kukuřice, cukrová třtina nebo čirok. Celulózová biomasa získávaná z nepotravinových zdrojů, jako jsou stromy a trávy, může být vhodnou pro výrobu ethanolu. Ethanol lze použít jako palivo pro vozidla v jeho čisté formě, ale obvykle se používá jako aditivum do benzinu ke zvýšení oktanového čísla paliva. Bioethanol je široce používán v USA a v Brazílii. Bionaftu lze použít jako palivo pro vozidla v čisté formě, ale obvykle se používá jako aditivum do nafty ke snížení emisí částic, oxidu uhelnatého a uhlovodíků. Bionafta se vyrábí z olejů nebo tuků pomocí transesterifikace a je nejběžnějším biopalivem v Evropě.
Solární vozidlo je elektrické vozidlo poháněné zcela nebo z významné části přímou sluneční energií. Fotovoltaické články v solárních panelech obvykle přeměňují sluneční energii přímo na elektrickou energii. Solární energii lze také použít k zajištění energie pro komunikaci. Solární vozidla zatím nejsou použitelná pro každodenní přepravu. Mezi známé příklady patří loď PlanetSolar a letadlo Solar Impulse. Velmi rozšířená jsou ale auta poháněná elektřinou, nabíjená elektřinou ze solárních zdrojů. Prodávají se také lodě s výhradně solárním pohonem.
Historie Od začátku vývoje lidského druhu až do nedávné historie byly využívány prakticky pouze obnovitelné zdroje energie, protože jiné nebyly k dispozici. Až v posledních několika stoletích začali lidé využívat také fosilní zdroje – uhlí a ropu a ve 20. století také uran. V roce 2810 př. n. l. je zdokumentováno využívání energie větru pro pohon plachetnic na Nilu a v Perském zálivu. Geotermální energie z termálních pramenů byla využívána pro lázně již v paleolitu a k topení pak v Římské říši.
V roce 2000 př. n. l. začali Číňané využívat rafinovanou ropu na topení a svícení, v roce 1000 př. n. l. pak objevili dřevěné uhlí, které používali jako palivo při výrobě oceli a přibližně od roku 200 př. n. l. začali používat zemní plyn pro dobývání soli z mořské vody. Také Římané začali přibližně od roku 500 př. n. l. používat ke svícení v domácnostech tzv. sicilský petrolej, tedy ropu. Přelomem ve využívání energie byl v roce 1769 vynález zdokonaleného parního stroje, který znamenal začátek průmyslové revoluce. Pro pohon parního stroje začalo být intenzivně využíváno uhlí a nastala i jeho masivní těžba. I když využití uhlí je zdokumentováno již v dávné historii lidmi, kteří žili v jeskyních, výraznější použití je zdokumentováno v letech 200–100 př. n. l. Římany v Anglii, ve 14 . století pak indiány Hopi v Americe.
První obavy o vyčerpání fosilních zdrojů energie se objevily již v 19. století. V roce 1873 napsal profesor Augustin Mouchot:
Přijde čas, kdy evropský průmysl přestane mít dostatek potřebných přírodních zdrojů energie. Ropné prameny a uhelné doly nejsou nevyčerpatelné, ale na mnoha místech se rychle vyčerpávají. Vrátí se pak člověk k síle vody a větru? Nebo se přesune tam, kde nejsilnější zdroj tepla vysílá své paprsky na všechny? Historie ukáže, co přijde. V roce 1885, po objevu fotovoltaického jevu, předpověděl Werner von Siemens jeho praktické použití při výrobě energie. V roce 1905 zmiňoval konec fosilních paliv Max Weber v závěru své knihy Protestantská etika a duch kapitalismu. V roce 1956 byla publikována teorie ropného zlomu. V 70. letech 20. století podporovali ekologové rozvoj obnovitelné energie jako náhradu za případné vyčerpání ropy a jako možnost ukončení závislosti na ropě; objevily se první větrné turbíny vyrábějící elektřinu. Solární systémy se dlouho používaly k vytápění a chlazení, do roku 1980 byly fotovoltaické panely příliš drahé, aby byly běžně používány jako zdroj elektřiny.
Podpora využívání alternativních zdrojů energie je jedním z hlavních cílů energetické strategie Evropské unie. Podle průzkumu, který provedl evropský statistický úřad Eurostat, až 90 % obyvatel členských zemí EU považuje za důležité, aby jejich vlády kladly důraz na zvyšování podílu těchto zdrojů v rámci energetické bilance.
Definice v zákonech v České republice Definice obnovitelného zdroje podle českého zákona č. 17/1992 Sb. o životním prostředí je: „Obnovitelné přírodní zdroje mají schopnost se při postupném spotřebovávání částečně, nebo úplně obnovovat, a to samy, nebo za přispění člověka.“
Definice podle zákona č. 165/2012 Sb. o podporovaných zdrojích energie: „obnovitelnými zdroji [se rozumí] obnovitelné nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou energie větru, energie slunečního záření, geotermální energie, energie vody, energie půdy, energie vzduchu, energie biomasy, energie skládkového plynu, energie kalového plynu z čistíren odpadních vod a energie bioplynu.“
Hlavní technologie Větrná energie náhled|Větrné elektrárny v Jindřichovicích pod Smrkem
Na konci roku 2019 v celosvětovém měřítku byl instalovaný výkon větrných elektráren 651 GW, proti roku 2018 došlo k nárůstu o 10 %. V Česku byl v roce 2019 instalovaný výkon větrných elektráren 337 MW. V Evropě bylo v roce 2019 vyráběno z větru 15 % elektrické energie.