Izvore energije dijelimo na neobnovljive i obnovljive. Neobnovljivi izvori energije su fosilna (ugljen, nafta i prirodni plin) i nuklearna goriva (uran, plutonij), čija su nalazišta i zalihe ograničene te samim tim podložna konačnom iscrpljivanju. Za razliku od njih, karakteristika obnovljivih izvora energije jest da su neiscrpni odnosno neprestano se obnavljaju u prirodi. U obnovljive izvore energije ubrajamo sunčevu energiju, energiju vjetra, energiju vode, geotermalnu energiju i energiju iz biomase.
Sunčeva energija
Načini korištenja sunčeve energije se mogu podijeliti na pasivne, aktivne i one za proizvodnju el. energije. Sunčeva energija se aktivno prikuplja uz pomoć sunčevih (solarnih) kolektora, u našim krajevima prvenstveno u svrhu zagrijavanja PTV-a i u manjoj mjeri grijanja prostora. Sunčevi kolektori se ugrađuju u sklopu solarnog sustava čiji su uz kolektor, osnovni dijelovi: akumulacijski spremnik tople vode, dodatni zagrijač (kotao, el. grijač), regulacijski sklop. Proizvode se u dva osnovna tipa – pločasti i vakumski.
Fotonaponske ćelije pretvaraju energiju sunčevog zračenja u električnu. Napravljene su od poluvodičkog materijala (najčešći silicija (Si)) u obliku tankih pločica povezanih u module. Dodavanjem malih količina primjesa (poput borona, fosfora) osnovnom materijalu nastaju pozitivno i negativno nabijene poluvodičke pločice koje spojene zajedno, kada ih se osvijetli, generiraju istosmjernu el. struju u vanjskom krugu. Jakost struje je proporcionalna intenzitetu sunčevog zračenja. Zbog male efikasnosti i još uvijek visoke cijene fotonaponske ćelije se ugrađuju samo tamo gdje su potrebne male snage ili već ne postoji priključak na el. mrežu. Primjeri primjene su npr. planinarski domovi, radiorepetitori na vrhovima planina, telefonske govornice uz autoceste, ulična rasvjeta, parkirni automati, baterije za manje brodove i jedrilice itd.
Energija vjetra
Za proizvodnju el. energije danas se najviše koriste vjetroturbine s horizontalno osi s jednom, dvije ili tri lopatice, dok su one s vertikalnom osi još uglavnom u fazi razvoja. Prije instaliranja svake vjetroturbine, potrebno je provesti mjerenja brzine vjetra tijekom jedne ili više godina na raznim visinama, s obzirom na to da se brzina vjetra povećava s udaljenošću od tla. Zbog velike varijacije u snazi tijekom rada, potrošači koji su spojeni na vjetroturbine moraju imati dodatni izvor el. energije, a same vjetroturbine (vjetroelektrane) mogućnost predaje viškova energije u električnu mrežu. Kod manjih sustava viškovi energije se mogu spremati u akumulatore ili koristiti za grijanje prostora ukoliko ne postoji ugovor s distributerom električnu energije za otkup viškova kroz mrežu. Glavni nedostaci korištenja vjetroturbina se prije svega očituju kroz vizualno zagađenje okoliša te buku koju proizvode u neposrednoj okolini.
Energija vode
Energija vode je najznačajniji i ekonomski najkonkurentniji obnovljivi izvor energije. Ne može se koristiti posvuda jer pretpostavlja raspolaganje velikim količinama brze tekuće vode kroz cijelu godinu. Radi osiguravanja rada hidroelektrana kroz cijelu godinu na rijekama se grade brane i akumulacijska jezera, što znatno povećava cijenu postrojenja. Također, remeti se i režim podzemnih voda u okolici akumulacije, što ima veliki utjecaj na biljni i životinjski svijet. Postoje tri osnovne vrste hidroelektrana: protočne, akumulacijske i reverzibilne hidroelektrane. Procjenjuje se da je iskorišteno oko 25 % svjetskog hidroenergetskog potencijala. Većina neiskorištenog potencijala nalazi se u nerazvijenim zemljama, što je povoljno jer se u njima očekuje znatan porast potrošnje energije.
Geotermalna energija
Geotermalna energija je toplinska energija zemlje. Osnovni medij koji prenosi toplinu iz unutrašnjosti na površinu zemlje je voda ili para. Geotermalna energija se obnavljia tako da se voda od kiša probija duboko po raspuklinama i tamo se onda zagrijava i cirkulira natrag prema površini, gdje se pojavljuje u obliku gejzira i vrućih izvora. Geotermalni resursi nalaze se u širokom spektru dubina, od plitkih površinskih do više kilometara dubokih rezervoara vruće vode i pare koja se može dovesti na površinu i iskoristiti. U prirodi se geotermalna energija najčešće pojavljuje u formi vulkana, izvora vruće vode i gejzira. Potencijal geotermalne energije je ogroman. U nekim zemljama se geotermalna energija koristi već tisućljećima u obliku toplica odnosno rekreacijsko-ljekovitog kupanja. U novije vrijeme, razvoj iskorištavanje geotermalne energije je usmjeren prema procesu dobivanja električne energije, grijanju kućanstava i industrijskih postrojenja, te u industrijskoj proizvodnji. Glavni nedostatak iskorištavanja geotermalne energije je mali broj mjesta na svijetu koja su izuzetno pogodna za eksploataciju.
Energija biomase
Posljednjih godina sve više sazrijeva spoznaja, kako na lokalnom tako i na globalnom planu o dobrobiti dobivanja toplinske energije iz biomase. Između različitih vrsta biomase drvna ima najširu primjenu. Dobro osmišljeni šumski kompleksi predstavljaju održivi izvor energije jer se mogu obnavljati, CO2 su neutralni i dobra su zamjena za postojeća fosilna goriva. Danas praktički nema tehničkih prepreka koje bi sputavale rast uporabe drveta, posebice kad se znaju prednosti koje ona nosi. Stvaranje pozitivnog okruženja za uporabu drvne biomase nosi sa sobom održivo rješenje za buduće energetske potrebe. Drugim riječima količina drvne mase koja se troši kao gorivo, mora biti kontinuirano nadomještana istom količinom rastuće biomase. Samo u tom slučaju će se sav izgaranjem nastao ugljični dioksid utrošiti na rast nove biomase.
Većina tehnologije obnovljivih izvora energije se na direktan ili indirektan način napaja iz Sunca. Sustav Zemljine atmosfere je uravnotežen tako da je toplinsko zračenje u svemir jednako pristiglom sunčevom zračenju što rezultira određenim energetskim stupnjem unutar Zemljinog atmosferskog sustava što u grubo možemo opisati kao Zemljina klima. Hidrosfera (voda) upije veći udio dolazećeg zračenja. Najviše zračenja se apsorbira pri maloj geografskoj širini u području oko ekvatora, ali se ta energija raspršuje u obliku vjetrova i morskih struja po cijelom planetu. Gibanje valova moglo bi imati važnu ulogu u procesu pretvorbe mehaničke energije između atmosfere i oceana kroz opterećenje uzrokovano vjetrom. Sunčeva energija je također odgovorna za distribuciju padalina, koje su stvarane hidroelektričnim projektima, i za uzgoj biljaka koje su potrebne za proizvodnju biogoriva.
Strujanje obnovljive energije uključuje prirodne fenomene kao što su: sunčeva svjetlost, vjetar, valovi, geotermalna toplina kao što Internacionalna Agencija za Energiju objašnjava:
„Obnovljiva energija je dobivena iz prirodnih procesa koji se konstantno obnavljaju. U svojim različitim oblicima, dobiva se direktno iz sunca ili iz topline stvarane duboko u Zemlji. To još uključuje električnu struju i toplinu dobivenu iz izvora poput sunčeve svjetlosti, vjetra, oceana, hidroenergije, biomase i geotermalne energije te biogoriva i hidrogena dobivenog iz obnovljivih izvora.“
Svaki od ovih izvora ima jedinstvene karakteristike koje utječu na to kako i gdje su korišteni.
