Відно́влювана енерге́тика () — енергетична галузь, що спеціалізується на отриманні та використанні енергії з відновлюваних джерел енергії.

До відновлюваних джерел енергії належать періодичні або сталі потоки енергії, що розповсюджуються в природі і обмежені лише стабільністю Землі як космопланетарного елемента: променева енергія Сонця, вітер, гідроенергія, природна теплова енергія тощо.

2013 року близько 21 % світового енергоспоживання було забезпечене з відновлюваних джерел енергіїRENEWABLES 2014 Global status report  — ISBN 978-3-9815934-2-6. Станом на 2018 рік, до 2040 року заплановано до 40 % світової електроенергії виробляти із відновлюваних джерел, українські плани — збільшити відсоток із 4 % до 25 % до 2035 року.

Розвиток відновлюваної енергетики має величезне значення з огляду на подальшу долю людства, оскільки горючі корисні копалини, що є основою виробництва енергії на початку XXI ст., мають обмежені запаси, які рано чи пізно буде вичерпано. Взірцевим для виживання людства був би сталий розвиток — концепція, за якою виробництво й споживання в суспільстві були б збалансовані так, щоби не залежати від ресурсів, доступних лише тимчасово.

Джерела відновлюваної енергетики Потік сонячного проміння на Землю, який отримує енергію завдяки термоядерному синтезу в глибині Сонця — джерело більшості видів відновлюваної енергії, за винятком геотермічної енергії та енергії припливів і відпливів (див. Природні енергетичні ресурси). За розрахунками астрономів Сонцю ще залишилося жити близько п'яти мільярдів років, тому за масштабами людського життя відновлюваній енергії, що походить від Сонця, виснаження не загрожує.

Джерело: EPIA

У строго фізичному сенсі, хоча й вживається термін «відновлювана енергетика», енергія в її джерелах не відновлюється, а тільки постійно вилучається. З сонячної енергії, що прибуває на Землю, лише дуже невелика частина перетворюється на інші види енергії, а велика частина просто відбивається в космос.

Термін «відновлювана енергетика» вживається на противагу використанню енергоносіїв, таких як видобуток копалин, до яких належать, наприклад, кам'яне вугілля, нафта, природний газ або торф. У широкому розумінні ці джерела енергії теж відновлювані, але не за мірками тривалості життя людини, оскільки хід їхнього утворення вимагає сотень мільйонів років, а їхнє використання проходить набагато швидше.

Основною відмінністю відновлюваних джерел енергії є те, що вони не знищуються під час використання, на відміну від мінеральних палив, які споживаються для вироблення енергії. Застосування відновлюваної енергії людиною потребує наявності технологій використання енергії сонячного світла, вітру, морських хвиль, водних течій, біологічних процесів, таких як анаеробний розклад, біологічне вироблення водню, та геотермальних теплових джерел. Джерело: GWEC Звичне використання енергії вітру, води, та сонячного світла вже дуже поширене. Однак, масове виробництво електричної енергії з використанням відновлюваних джерел енергії набуло розголосу лише нещодавно, що віддзеркалює основні загрози від зміни клімату, побоювань вичерпати мінеральне паливо, та соціальних і політичних ризиків через широке використання мінеральних палив та атомної енергетики. Зараз використання відновлюваних джерел енергії швидко зростає (на 50 % з 2004 до 2007 року), та в 2007 році досягло 3,4 % від загального виробництва електроенергії (не враховуючи велику гідроенергетику, що надає ще 15 % від загального виробництва)REN21 (2008). Renewables 2007 Global Status Report page 9..

Основні технології відновлюваної енергетики

Вітроенергетика

Вітер утворюється внаслідок нерівномірного нагрівання поверхні Землі Сонцем. Потоки повітря можуть бути використані для приведення в рух вітрових турбін. Принцип дії всіх вітроустановок один: під напором вітру обертається вітрове колесо з лопатями, яке передає крутний момент через систему передач валу генератора, що виробляє електроенергію. Дійсний ККД найкращих вітрових коліс досягає 45 % у разі стійкої роботи за оптимальної швидкості вітру. Існують дві принципово різні будови вітроенергетичних установок: з горизонтальною та вертикальною віссю обертанняЕнергетика: історія, сучасність і майбутнє. Кн. 5 /2.2.1. Вітроенергетичні установки , 2013.

Сучасні вітрові турбіни мають номінальну потужність від, приблизно, 600 кВт до 5 МВт. Найпоширенішими в комерційному застосуванні, наразі, є повітряні турбіни з номінальною потужністю у межах 1,5—3 МВт. Потужність вітрового потоку пропорційна до площі його перерізу і має кубічну залежність від швидкості вітру, тобто його потужність зростає ще швидше, ніж швидкість вітру. Найкращими для розташування вітрових електростанцій є місцевості з потужними та сталими вітрами, такі як прибережні смуги та вершини гір.

Гідроенергетика

Гідроенергетика — галузь господарсько-економічної діяльності людини а також сукупність природних і штучних підсистем (гідроелектростанцій), що слугують для перетворення енергії водного потоку на електричну енергію. На цих електростанціях, як джерело енергії використовують потенційну енергію водного потоку, першоджерелом якої є Сонце, що випаровує воду, котра згодом випадає на височинах у вигляді атмосферних опадів, просочується в землю та стікає вниз, формуючи річки.

Гідроелектростанції зазвичай будують на річках, споруджуючи греблі та водосховища. Також можливе використання кінетичної енергії водного потоку на так званих вільнопотокових (дериваційних) ГЕС.

Оскільки густина води приблизно в 800 разів більша за густину повітря, навіть повільний потік води, або слабка океанська течія може виробляти істотну кількість енергії.

Станом на 2006 рік гідроенергетика забезпечує виробництво до 88 % відновлюваної і до 20 % всієї електроенергії у світі, встановлена гідроенергетична потужність досягла 777 ГВт.

На 2010 рік гідроенергетика забезпечує виробництво до 76 % відновлюваної і до 16 % всієї електроенергії в світі, встановлена гідроенергетична потужність досягає 1015 ГВт. Лідерами по виробленню гідроенергії на громадянина є Норвегія, Ісландія і Канада. Найактивніше гідробудівництво на початок 2000-х веде Китай, для якого гідроенергія є основним потенційним джерелом енергії, в цій же країні розміщено до половини малих гідроелектростанцій світу.

В останні десятиріччя проводяться величезні дослідження практичного використання значного потенціалу течій в морях і океанах, які поділяють на неперіодичні, мусонні (пасатні) й припливно-відпливні. З них насамперед розглядають можливість використання енергії головних неперіодичних течій (Гольфстрім, Куросіо та ін.), загальний енергетичний потенціал яких, за різними розрахунками оцінюється від 5 до 300 млрд кВтЕнергетика: історія, сучасність і майбутнє. Кн. 5 /2.6. Використання гідравлічної енергії течій , 2013.

Сонячна енергетика

Сонячна електроенергетика Сонячна енергія може бути перетворена на електричну двома основними шляхами: термодинамічним і фотоелектричнимЕнергетика: історія, сучасність і майбутнє. Кн. 5 /2.1.2. Сонячна електроенергетика , 2013.

При термодинамічному методі електричну енергію за рахунок використання сонячної енергії можна отримати використанням традиційних схем в теплових установках, в яких теплота від згоряння палива замінюється потоком концентрованого сонячного випромінювання.

Існують сонячні теплоелектростанції трьох типів: баштового типу з центральним приймачем-парогенератором, на поверхні якого концентрується сонячне випромінювання від плоских дзеркал-геліостатів; параболічного (лоткового) типу, де в фокусі параболо-циліндричних концентраторів розміщуються вакуумні приймачі-труби з теплоносієм; тарілкового типу, коли в фокусі параболічного тарілкового дзеркала розташовується приймач сонячної енергії з робочою рідиною.

Сонячна фотовольтаїка являє собою пряме перетворення сонячної радіації в електричну енергію. Принцип дії фотоелектричного перетворювача ґрунтується на використанні внутрішнього фотоефекту в напівпровідниках і ефекту ділення фотогенерованих носіїв зарядів (електронів і дірок) електронно-дірковим переходом або потенційним бар'єром типу метал-діелектрик-напівпровідник.

В цьому сенсі, «сонячна енергія» може позначати енергію, отриману від сонячного випромінення. Існують різні шляхи застосування енергії сонячного випромінення, в тому числі із: Генерування електричної енергії із використанням сонячних елементів. Вироблення електричної енергії із використанням концентраторів сонячного випромінення. Вироблення електричної енергії шляхом нагрівання стисненого повітря або іншого газу для обертання турбін. Генерування електричної енергії на геосинхронній орбіті із використанням штучних супутників — орбітальної енергетичної системи.

Сонячна теплоенергетика У сучасному світі сонячну енергію широко використовують для теплопостачання, в тому числі гарячого водопостачання і опалення, а також для холодопостачання, кондиціювання повітря, висушування та в інших технологічних процесах.

Системи сонячного теплопостачання класифікуються наступним чиномЕнергетика: історія, сучасність і майбутнє. Кн. 5 /2.1.1. Сонячна теплоенергетика , 2013: системи «активного» сонячного теплопостачання, що використовують «активні» установки на основі сонячних колекторів з циркуляцією теплоносія, яким можуть слугувати рідина (вода, розчини солей) і газ (повітря); системи «пасивного» сонячного опалення, в яких різні конструкційні елементи споруд використовують у ролі теплоприймачів сонячної енергії; змішані системи сонячного теплопостачання, в яких використані елементи «пасивного» і «активного» сонячного теплопостачання.

Приклади прямого використання теплової енергії від сонячного світла: Обігрівання будівель через систему пасивного обігріву. Нагрівання харчових продуктів в сонячних печах. Нагрівання води або повітря для господарчих потреб в геліоколекторах. Нагрівання та охолодження повітря із використанням сонячних каменів. Кондиціонування повітря тепловими насосами.

Геотермальна енергетика

Під геотермальною енергетикою розуміють промислове отримання енергії, зокрема електроенергії, з гарячих джерел, термальних підземних вод. Основним джерелом цієї геотермальної енергії слугує постійний потік теплоти з розжарених надр, направлений до поверхні Землі. Земна кора отримує теплоту в результаті тертя ядра, радіоактивного розпаду елементів, хімічних реакцій.

Розрізняють п'ять основних типів зон розподілу геотермальної енергіїЕнергетика: історія, сучасність і майбутнє. Кн. 5 /2.8. Геотермальна енергетика , 2013: нормальне поверхневе тепло Землі на глибині від декількох десятків до сотень метрів; гідротермальні системи, тобто резервуари гарячої або теплої води, у більшості випадків самовиливної; парогідротермальні системи — родовища пари і самовиливної пароводяної суміші; петрогеотермальні зони або теплота сухих гірничих порід; магма (нагріті до 1300 °C розплавлені гірничі породи). Проявленням геотермальної теплоти, що має практичне значення, є запаси гарячої води і пари в підземних резервуарах на відносно невеликих глибинах і гейзери, які виходять на поверхню.

Основним показником придатності геотермальних джерел для використання є їх природна температура, за якою вони поділяються на низькотермальні води з температурою 40-70°С, середньотермальні з температурою 70-100°С, високотермальні води і пара з температурою 100—150°С, парогідротерми і флюїди з температурою вище від 150°С.

Геотермальна енергія в низці країн (Угорщина, Ісландія, Італія, Мексика, Нова Зеландія, Росія, США, Японія) широко використовують для теплопостачання та виробництво електроенергії. Так, в Ісландії за рахунок геотермальної енергії забезпечується понад чверть виробництво електроенергії.

У 2008 р. в світі встановлена потужність електрогенерувальних геотермальних установок склала близько 11 млн кВт з виробленням 55 млрд кВт·год електроенергії.

Біопаливо, біоенергетика Детальніше: Біоенергетика, Біопаливо