انرژی های تجدید پذیر (نو)

انرژی تجدید پذیر انرژی ای است که بطور طبیعی از منابع تجدید پذیر جمع آوری می شود مانند نور خورشید ، باد ، باران ، جزر و مد ، و گرمای زمین و در مقیاس زمانی انسانی انرژی آنها دوباره پر می شوند. انرژی تجدید پذیر غالباً انرژی را در چهار حوزه مهم تأمین می کند: تولید برق ، گرمایشی ، خنک کننده هوا ، آب و هوا ، حمل و نقل و خدمات انرژی روستایی (خارج از شبکه).

براساس گزارش REN21 2017 ، انرژیهای تجدیدپذیر به ترتیب در سال 2015 و 2016 به ترتیب 19.3%  در مصرف جهانی انرژی انسان و24.5% در تولید برق آنها سهیم بوده است. این میزان مصرف انرژی تقسیم میشود بر 8.9% از زیست توده های مرسوم (یحتمل منظور جانوران و توده زیستی که از دیرباز ب طور طبیعی بر زمین سکنه گزیده اند و مقیاس انها برای سال های متوالی بی تغییر بوده)، 4.2٪ به عنوان انرژی گرما (زیست توده مدرن ، گرمای زمین گرمایی و خورشیدی) تقسیم می شود ، 3.9٪ از برق تولید شده از آب یا بخار و 3/2٪ باقی مانده از برق متولد از انرژی بادی ، خورشیدی ، زمین گرمایی و سایر اشکال میباشد. سرمایه گذاری های جهانی در فن آوری های تجدید پذیر بیش از 286 میلیارد دلار در سال 2015 بوده است. در سال 2017 ، سرمایه گذاری های جهانی در زمینه انرژی تجدید پذیر 279.8 میلیارد دلار بوده است که چین 126.6 میلیارد دلار یا 45٪ سرمایه گذاری های جهانی ، ایالات متحده 40.5 میلیارد دلار و اروپا 40.9 میلیارد دلار را به خود اختصاص داده اند. در سطح جهان 7.7 میلیون شغل تخمین زده می شود که مربوط به صنایع انرژی تجدیدپذیر هستند و در عین حال مبحث فتوولتائیک خورشیدی* بزرگترین کارفرمای تجدید پذیر است. سیستم های انرژی تجدید پذیر به سرعت در حال کارایی و ارزان تر شدن هستند و سهم آنها از کل مصرف انرژی در حال افزایش است. از سال 2019 ، بیش از دو سوم ظرفیت سیستم های برق تازه نصب شده در سراسر جهان، سیستم های برق قابل تجدید است . رشد مصرف زغال سنگ و نفت به دلیل افزایش جذب انرژی های تجدید پذیر و گاز طبیعی می تواند تا سال 2020 پایان یابد.

*فتوولتاییک خورشیدی: فتوولتاییک یا به اختصار PV، فناوری تبدل نور به الکتریسیته از راه استفاده از نیم‌رساناهایی است که ویژگی اثر فوتوولتاییک دارند؛ پدیده‌ای که در زمینه‌های فوتوشیمی، فیزیک و الکتروشیمی مورد استفاده و بررسی است.

لازم به ذکر است اثر فوتوولتاییک به معنی تولید شدن ولتاژ یا جریان الکتریکی متناظر با آن در ماده به دلیل در معرض نور قرار گرفتن است.

در سطح بین المللی ، حداقل 30 کشور در سراسر جهان در حال حاضر دارای انرژی تجدید پذیر با بیش از 20 درصد از تأمین انرژی هستند. پیش بینی می شود بازارهای ملی انرژی تجدید پذیر در دهه آینده و بعد از آن به شدت رشد می کنند. بعضی از مناطق و حداقل دو کشور ، ایسلند و نروژ ، در همین لحظه با استفاده از انرژی های تجدید پذیر ، تمام برق خود را تولید می کنند ، و بسیاری از کشورهای دیگر این هدف را دارند که در آینده به استفاده تامینی 100٪ از طریق انرژی تجدید پذیربرسند. حداقل 47 کشور در سراسر جهان در حال حاضر بیش از 50% برق خود را از منابع انرژی تجدید پذیر تامین میکنند . منابع انرژی تجدید پذیر برخلاف سوختهای فسیلی ، که در تعداد محدودی از کشورها متمرکز هستند ، در مناطق جغرافیایی وسیعی وجود دارند. استقرار سریع فن آوری های انرژی تجدید پذیر و بهره وری انرژی منجر به امنیت قابل توجه انرژی ، کاهش تغییرات آب و هوایی و گرمایش زمینی و همینطور منافع اقتصادی می شود. در نظرسنجی های افکار عمومی بین المللی ، حمایت گسترده ای برای ترویج منابع تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی و انرژی بادی وجود دارد.

در حالی که بسیاری از پروژه های انرژی تجدید پذیر در مقیاس های بزرگ هستند ، فناوری های تجدید پذیرمناسب مناطق روستایی و دورافتاده و کشورهای در حال توسعه نیز موجود هستند ، جایی که انرژی اغلب در توسعه انسانی نقشی حیاتی دارد. از آنجایی که بیشتر فن آوری های انرژی تجدید پذیر به منظور تولید الکتریسیته سر بر آورده اند ، استقرار انرژی تجدید پذیر غالباً دارای پیوستگی با برق بیشتر با هدف تولید برق بیشتر نسبت به دیگر تامینات تولید پذیر در رابطه با انرژی های نو انجام می شود ، که دارای چندین مزیت است: برق را می توان به گرما تبدیل کرد (در صورت لزوم قابلیت تولید درجه حرارت بالاتر نسبت به سوخت های فسیلی) ، می تواند تبدیل به انرژی مکانیکی شود. راندمان بالایی دارد و در نقطه مصرف پاک است. علاوه بر این ، برق با انرژی تجدید پذیر کارآمدتر است و بنابراین منجر به کاهش قابل توجه در نیازهای اولیه انرژی می شود.

همانطور که آژانس بین المللی انرژی توضیح می دهد ، جریان انرژی های تجدید پذیر شامل پدیده های طبیعی مانند نور خورشید ، باد ، جزر و مد ، رشد گیاهان و گرمای زمین گرمایی است:

انرژی تجدید پذیر از فرآیندهای طبیعی حاصل می شود که دائماً دوباره پر می شوند. در اشکال مختلف آن ، مستقیماً از خورشید یا از گرمای تولید شده فرآیند های در اعماق زمین ناشی می شود. در تعریف شامل برق و گرما بدست آمده از انرژی خورشیدی ، باد ، اقیانوس(مثل جذر و مد) ، هیدرو پاور(قوه محرکه مولد برق) ، زیست توده ، منابع زمین گرمایی و سوختهای زیستی و هیدروژن حاصل از منابع تجدید پذیر است.

منابع انرژی تجدید پذیر و فرصت های قابل توجه برای بهره وری انرژی در مناطق جغرافیایی وسیعی وجود دارد ، برخلاف سایر منابع انرژی ، که در تعداد محدودی از کشورها متمرکز شده اند. استقرار سریع انرژی تجدید پذیر و بهره وری انرژی و متنوع سازی فن آوری منابع انرژی منجر به امنیت و مزایای اقتصادی چشمگیر خواهد شد. همچنین باعث کاهش آلودگی محیط زیست مانند آلودگی هوا ناشی از سوزاندن سوخت های فسیلی و بهبود سلامت عمومی ، کاهش مرگ و میر زودرس ناشی از آلودگی و همچنین صرفه جویی در هزینه های بهداشتی مرتبط می شود که سالانه چند صد میلیارد دلار فقط در ایالات متحده است. منابع انرژی تجدید پذیر ، که انرژی خود را از خورشید ، مستقیم یا غیرمستقیم ، مانند هیدرو و باد ، مشتق می کنند ، انتظار می رود تقریباً 1 میلیارد سال دیگر بتوانند انرژی بشریت را تأمین کنند ، در این مرحله ، با پیش بینی افزایش گرمای خورشید ، انتظار می رود سطح زمین خیلی گرم شود به طوری که امکان وجود آب گرم باشد.

تغییرات آب و هوایی و نگرانی های مربوط به گرم شدن کره زمین ، همواره با ادامه کاهش هزینه ها در برخی از تجهیزات انرژی های تجدید پذیر ، مانند توربین های بادی و پنل های خورشیدی ، باعث افزایش استفاده از منابع تجدید پذیر می شود. هزینه ها ، مقررات و سیاست های جدید دولت به صنعت همسان با جلوگیری از تغییرات جوی کمک کرده است که بحران مالی جهانی را بهتر از بسیاری از بخش های دیگر کنترل کند. از سال 2019 ، با این حال ، براساس آژانس بین المللی انرژی تجدید پذیر ، سهم کلی تجدید پذیر در مخلوط انرژی (از جمله نیرو ، گرما و حمل و نقل) باید شش برابر سریعتر رشد کند ، تا بتواند دمای متوسط جهانی را "خیلی پایین" نگه دارد. 2.0 درجه سانتیگراد (3.6 درجه فارنهایت)  در طی قرن حاضر ، در مقایسه با سطح پیش-صنعتی.

از سال 2011 ، سیستم های PV خورشیدی کوچک (فوتوولتاییک) ، برق را برای چند میلیون خانوار تأمین می کنند و میکرو هیدرو های پیکربندی شده در مینی شبکه ها حتی خدمات در ابعاد بزرگتری را ارائه می دهد. بیش از 44 میلیون خانوار از بیوگاز ساخته شده در دستگاه های هضم کننده (ظرفی که در آن مواد با گرما ، آنزیم ها یا حلال به منظور ترویج تجزیه یا استخراج اجزای اساسی همپوشانی می شوند.)در مقیاس خانگی برای روشنایی و یا پخت و پز استفاده می کنند ، و بیش از 166 میلیون خانوار به نسل جدیدی از پکیج های پخت و پز زیست توده* تکیه می کنند. [نیاز به به روز رسانی] بان کی مون ، دبیرکل هشتم سازمان ملل متحد گفته است که انرژی تجدید پذیر این توانایی را دارد که فقیرترین کشورها را به سطح جدیدی از رفاه برساند. در سطح ملی ، حداقل 30 کشور در سراسر جهان در حال حاضر دارای انرژی تجدید پذیر با بیش از 20٪ از تأمین انرژی هستند. پیش بینی می شود بازارهای انرژی تجدیدپذیر ملی در دهه آینده و بعد از آن به شدت رشد کند و حدود 120 کشور هدف خود را سیاست های مختلفی برای سهم بلندمدت انرژی های تجدید پذیر از جمله تلاش برای رسیدن به 20٪ کل برق تولید شده برای اتحادیه اروپا تا سال 2020 را داشتند. برخی از کشورها دارای اهداف بلند مدت سیاست های بسیار بالاتر تا 100٪ تجدید پذیر هستند. در خارج از اروپا ، گروه متنوعی از 20 کشور یا بیشتر ، سهم انرژی تجدیدپذیر را در بازه زمانی 2020-2030 که بین 10 تا 50 درصد است ، هدف قرار می دهند.

*پخت و پز زیست توده (clean cookstoves): اتحاد آشپزی تمیز یک سازمان غیر انتفاعی است که با پشتیبانی بنیاد سازمان ملل متحد فعالیت می کند. براساس آمار سازمان بهداشت جهانی ، سالانه 4.3 میلیون نفر در اثر مشکلات بهداشتی ناشی از آلودگی هوای خانوار در اثر استفاده از آلاینده های آتش باز و سوخت های ناکارآمد برای پخت و پز جان خود را از دست می دهند.  اتحاد در سال 2010 توسط ایالات متحده آمریکا و وزیر امور خارجه هیلاری رودهام کلینتون اعلام گشت. دیمفنا پیش از این به عنوان مدیرعامل سازمان ابتکار اقلیم کلینتون مشغول به کار بود.این اتحاد همچنین کمکهای مالی و تحقیقاتی را انجام می دهند و از اهداف اتحاد حمایت می کنند ،  از استانداردهای بین المللی برای تولید کنندگان اجاق گاز حمایت می کنند  و تحقیقات و دانش مربوط به موضوعات پیرامون استفاده از اجاق های تمیز را تولید و هماهنگ می کنند.

تولید برق

پیش بینی می شود تا سال 2040 ، تولید برق از انرژی های تجدید پذیر همسان با تولید برق حاصله از ذغال سنگ و گاز طبیعی در جهان باشد. چندین حوزه قضایی ، از جمله دانمارک ، آلمان ، ایالت استرالیا جنوبی و برخی ایالت های ایالات متحده به ادغام بالایی در مورد متغیر های تجدید پذیر دست یافته اند. به عنوان مثال ، در سال 2015 انرژی باد 42٪ از نیاز به برق در دانمارک ، 23.2٪ در پرتغال و 15.5٪ در اروگوئه را برآورده کرد. این همبستگی ها کشورها را قادر می سازد با اجازه واردات و صادرات انرژی تجدید پذیر، تعادل انرژی برق را برقرار کنند. سیستم های ترکیبی نوآورانه بین کشورها و مناطق پدیدار شده اند.

گرمایش

آبگرمکن های خورشیدی در بسیاری از کشورها ، مهمترین آنها در چین ، که اکنون 70٪ از سهم کل جهانی (180 GWthth) را دارد ، نقش مهمی در تولید گرمای تجدید پذیر دارد. بسیاری از این سیستم ها در ساختمانهای آپارتمانی چند خانواده نصب شده و بخشی از نیازهای آب گرم 50 تا 60 میلیون خانوار تخمین زده شده در چین را تأمین می کنند. در سراسر جهان ، کل سیستم های گرمایش خورشیدی نصب شده بخشی از نیازهای گرمایش آب بیش از 70 میلیون خانوار را تأمین می کند. استفاده از زیست توده برای گرمایش همچنان رو به رشد است. در سوئد ، مصرف ملی انرژی زیست توده از نفت فراتر رفته است. استفاده مستقیم از انرژی و گرمایش زمین گرمایی نیز رو به رشد بسیار است.  جدیدترین محصول گرمایش از پمپ های زمین گرمایی است که هم گرمایشی و هم سرمایش را فراهم می کند و همچنین منحنی تقاضای الکتریکی را مسطح می کند و بنابراین یک اولویت ملی هدف در حال افزایش است (همچنین به انرژی حرارتی تجدید پذیر نیز مراجعه کنید).

حمل و نقل

اتوبوس سوخت بیودیزل

بیواتانول یک الکلی است که توسط تخمیر ساخته می شود ، بیشتر از کربوهیدرات های تولید شده در محصولات شکر یا نشاسته دار مانند ذرت ، نیشکر یا سورگوم شیرین است. زیست توده سلولزی ، که از منابع غیر غذایی مانند درختان و چمنزارها گرفته می شود ، به عنوان ماده اولیه تولید اتانول نیز تولید می شود. اتانول را می توان به عنوان سوخت برای وسایل نقلیه به شکل خالص خود استفاده کرد ، اما معمولاً از آن به عنوان افزودنی بنزین برای افزایش اکتان و بهبود انتشار در خودرو استفاده می شود. بیواتانول به طور گسترده در ایالات متحده و برزیل مورد استفاده قرار می گیرد. بیودیزل می تواند به عنوان سوخت برای وسایل نقلیه به شکل خالص خود استفاده شود ، اما معمولاً به عنوان ماده افزودنی دیزل برای کاهش سطح ذرات ، مونوکسید کربن و هیدروکربن ها از وسایل نقلیه دیزلی استفاده می شود. بیودیزل از روغن یا چربی هایی با استفاده از ترانس استریت تولید می شود و رایج ترین سوخت بیوگی در اروپا است.

وسیله نقلیه خورشیدی وسیله نقلیه الکتریکی است که با انرژی مستقیم خورشیدی به مقدار کامل یا به طور قابل توجهی زیاد تأمین می شود. معمولاً سلولهای فتوولتائیک (PV) موجود در پانل های خورشیدی انرژی خورشید را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. اصطلاح "وسیله نقلیه خورشیدی" معمولاً به این معنی است که از انرژی خورشیدی برای تأمین انرژی کلیه یا بخشی از پیشرانه خودرو استفاده می شود. ممکن است از انرژی خورشیدی نیز برای تأمین برق ارتباطات یا کنترلها یا سایر کارکردهای کمکی استفاده شود. وسایل نقلیه خورشیدی در حال حاضر به عنوان وسایل حمل و نقل روزمره به فروش نمی رسند ، اما در درجه اول وسایل نقلیه نمایشی و تمرینات مهندسی هستند ، که اغلب توسط سازمان های دولتی حمایت می شوند. مثالهای برجسته شامل PlanetSolar و Solar Impulse. با این حال ، وسایل نقلیه با شارژ غیرمستقیم به طور غیرمستقیم گسترده هستند و قایق های خورشیدی از نظر تجاری در دسترس هستند.

به عنوان مثال PlanetSolar ، بزرگترین قایق با انرژی خورشیدی در جهان و اولین وسیله نقلیه الکتریکی خورشیدی است که برای گردش دور کره زمین (در سال 2012) طراحی گشته است.

تاریخ

پیش از توسعه ذغال سنگ در اواسط قرن نوزدهم ، تقریباً تمام انرژی مصرفی قابل تجدیدپذیر بود. تقریباً بدون شک قدیمی ترین استفاده شناخته شده از انرژی های تجدید پذیر ، در قالب زیست توده سنتی برای سوختن در برابر آتش سوزی ، مربوط به بیش از یک میلیون سال پیش است. استفاده از زیست توده برای آتش سوزی تا چند صد هزار سال بعد امری عادی نشد. احتمالاً دومین استفاده قدیمی از انرژی تجدید پذیر ، مهار باد برای هدایت کشتی ها بر روی آب است. این عمل را می توان در حدود 7000 سال قبل در کشتی های خلیج فارس و رود نیل ردیابی کرد. از چشمه های آب گرم ، انرژی زمین گرمایی از زمان پارینه سنگی و برای گرمایش فضا از دوره زمانی روم باستان برای حمام کردن استفاده می شده است. منابع اصلی انرژی تجدید پذیر سنتی با حرکت به زمان ثبت شده ، نیروی انسانی ، نیروی حیوانی ، انرژی آب ، باد ، در آسیاب های بادی خردکننده دانه ها و هیزم ، زیست توده سنتی بودند.

در دهه 1860 و 1870 از این نگرانی وجود داشت که تمدن از سوخت های فسیلی خاتمه یابد و نیاز به منبع بهتری احساس می شود. در سال 1873 استاد آگوستین موچوت نوشت:

زمان آن فرا می رسد که صنعت اروپا برای یافتن آن منابع طبیعی متوقف شود. چشمه های نفتی و معادن زغال سنگ غیرقابل تصور و وسیع هستند اما در بسیاری از مناطق به سرعت در حال کاهش هستند. آیا انسان به بهره وری مجدد از قدرت آب و باد باز خواهد گشت؟ آیا به جایی که قدرتمندترین منبع گرما اشعه های خود را برای همه ارسال می کند ، مهاجرت خواهد شد؟ تاریخ نشان خواهد داد که چه خواهد آمد.

در سال 1885 ، ورنر فون زیمنس با اظهار نظر در مورد کشف اثر فتوولتائیک در حالت جامد ، نوشت:

در پایان ، من می گویم که هرچند اهمیت علمی این کشف بسیار مهم باشد ، ارزش عملی آن زمانی آشکار نخواهد شد که تأمل کنیم که تأمین انرژی خورشیدی هم بدون محدودیت و هم بدون هزینه است و همچنان ریخته خواهد شد (بدون استفاده تلف میشود). بعد از آنکه تمام ذخایر ته نشین شده زغال سنگ زمین تمام و فراموش شده اند ، همچنان انرژی خورشیدی برای سده های بی شماری بر ما نازل خواهد شد.

ماکس وبر در پایان پاراگرافهای Die protestantische Ethik und der Geist des Kapitalismus (اخلاق پروتستان و روح سرمایه داری) ، که در سال 1905 منتشر شد ، از پایان سوخت های فسیلی نام برد. توسعه موتورهای خورشیدی تا زمان وقوع جنگ جهانی اول ادامه یافت. اهمیت انرژی خورشیدی در مقاله علمی آمریکا در سال 1911 به رسمیت شناخته شد: "در آینده ای بسیار دور ، سوخت های طبیعی (انرژی خورشیدی) که بدون استفاده مانده اند ،به تنها وسیله برای وجود نسل بشر بدل میشوند ".

نظریه روغن اوج در سال 1956 منتشر شد. در دهه 1970 متخصصان محیط زیست توسعه انرژی های تجدید پذیر را هم به عنوان جایگزینی برای کمبود احتمالی نفت و هم برای فرار از وابستگی به آن ترویج کردند و اولین توربین های بادی تولید کننده برق ظاهر شدند. از انرژی خورشیدی مدت ها بود که برای گرمایش و سرمایش استفاده می شد ، اما پانل های خورشیدی برای ساخت مزارع خورشیدی خیلی پر هزینه بودند تا سال 1980.

فن آوری اصلی

به عنوان تعبیری لامس از مقدار مصرفی برق که واحد آن کیلووات بر ساعت میباشد میتوان اشاره کرد که مثلا برق مصرفی دو کشور با جمعیت های تقریبا برابر مصرف برق متفاوتی بر اساس صنعتی بودن و ... به خود اختصاص می دهند برق مصرفی سالیانه برای آلمان در سال 2014 چیزی در حدود 533,000,000, 000کیلووات ساعت بوده که به تعریفی یعنی  میانگین انرژی مصرفی سرانه به ازای هر نفر در سال 6602 بوده است و در ایران این مقیاس یه حدود 218,000,000,000 کیلووات ساعت میرسید که مصرف هر نفر در سال حدود 2727 بوده است.

در سال 2018 ، ظرفیت نصب شده برق در سراسر جهان 564 GW بود.

از جریان هوا می توان برای اجرا توربین های بادی استفاده کرد. توربین های بادی در مقیاس ابزار مدرن از حدود 600 کیلو وات تا 9 مگاوات توان نامی برخوردار هستند. توان موجود در اثر باد تابعی از مکعب(توان سه) سرعت باد است ، بنابراین با افزایش سرعت باد ، توان خروجی تا حداکثر خروجی برای توربین خاص افزایش می یابد. مناطقی که در آنها وزش باد شدیدتر و ثابت تر می شود ، مانند سایت های برون مرزی و ارتفاعات ، مکان های مورد نظر برای مزارع بادی هستند. به طور معمول ، ساعتهای کامل توربین های بادی سالانه بین 16 تا 57 درصد تغییر می کند ، اما ممکن است در سایت های مخصوصاً خارج از ساحل مطلوب بیشتر باشد.

برق بادی در سال 2015 تقریباً 4٪ از تقاضای جهانی برق را برآورده کرد و نزدیک به 63 گیگاوات ظرفیت نیروی باد جدید نصب شده است. انرژی باد منبع اصلی ظرفیت جدید اروپا ، آمریکا و کانادا و دومین کشور بزرگ چین بود. در دانمارک ، انرژی بادی بیش از 40٪ از نیازهای برق خود را تأمین می کرد ، در حالی که ایرلند ، پرتغال و اسپانیا هر یک نزدیک به 20٪ را برآورد می کردند.

در سطح جهانی ، اعتقاد بر این است که پتانسیل فنی طولانی مدت انرژی بادی پنج برابر کل تولید انرژی جهانی فعلی یا 40 برابر تقاضای فعلی برق است ، با فرض اینکه تمام موانع عملی مورد نیاز بر طرف شده است. این امر مستلزم نصب توربین های بادی در مناطق بزرگ ، به ویژه در مناطقی با منابع باد بالاتر از جمله ساحل دریایی است. از آنجا که سرعت باد در مرز های ساحلی به طور متوسط ​​90٪ بیشتر از زمین است ، بنابراین منابع دریایی می توانند انرژی قابل توجهی بیشتر از توربین های مستقر در زمین داشته باشند.

انرژی آبی یا هیدرو پاور

در سال 2017 ، ظرفیت انرژی تجدید پذیر در سراسر جهان 1154 GW بود.

از آنجا که آب تقریباً 800 برابر چگالتر از هوا است ، حتی یک جریان آب آهسته و یا تورم معتدل دریا می تواند مقدار قابل توجهی انرژی به همراه آورد. اشکال زیادی از انرژی آب وجود دارد:

از نظر تاريخي ، نيروگاه برق از ساخت سدها و مخازن بزرگ هيدروليكي حاصل مي شود كه هنوز هم در كشورهاي در حال توسعه رواج دارد. بزرگترین آنها سد Three Gorges( 2003) در چین و سد (Itaipu (1984 است که توسط برزیل و پاراگوئه ساخته شده است.

سیستم های آبی کوچک ، تاسیسات برق آبی هستند که به طور معمول تا 50 مگاوات برق تولید می کنند. آنها غالباً در رودخانه های کوچک یا به عنوان توسعه کم اثر در رودخانه های بزرگ استفاده می شوند. چین بزرگترین تولید کننده برق در جهان است و بیش از 45000 تاسیسات کوچک آبی دارد.

نیروگاه های برق آبی رودخانه بدون ایجاد مخزن بزرگی انرژی را از رودخانه ها به دست می آورند. به طور معمول آب در امتداد سمت دره رودخانه (با استفاده از کانالها ، لوله ها و / یا تونل ها) تا ارتفاع بالای کف دره منتقل می شود ، از این رو می توان از طریق یک ابگیر شارش کند و توربین را بچرخاند. این سبک از تولید هنوز هم می تواند مقدار زیادی برق ، مانند سد رئیس جوزف در رودخانه کلمبیا در ایالات متحده تولید کند.بسیاری از نیروگاه های رودخانه ها ، نیروگاه های میکرو هیدرو و یا پیکو هیدرو هستند.

هیدرو نیرو در 150 کشور جهان تولید می شود و در منطقه آسیا و اقیانوسیه در سال 2010،32 درصد از انرژی برق جهانی را تولید می کرده. برای كشورهایی كه بیشترین درصد برق را از انرژی تجدید پذیر دارند ، 50 مورد برتر در درجه اول هیدروالكتری هستند. چین بزرگترین تولیدکننده برق آبی است ، با 721 ترا-وات ساعت تولید در سال 2010 ، حدود 17 درصد از مصرف برق خانگی را نشان می دهد. اکنون سه نیروگاه برق بزرگتر از 10 گیگاوات برق وجود دارد: سد سه گور در چین ، سد ایتایپو در امتداد مرز برزیل / پاراگوئه و سد گوری در ونزوئلا.

قدرت موج ، انرژی امواج سطح اقیانوس را به خود جلب می کند ، و قدرت جزر و مدی و تبدیل انرژی جزر و مد ، دو شکل از نیروگاههای آبی با پتانسیل های آینده است، با این حال ، آنها هنوز به طور گسترده در عرصه تجاری کار نمی کنند. یک پروژه نمایشی که توسط شرکت انرژی تجدید پذیر اقیانوس در سواحل ماین اداره می شود و به شبکه وصل می شود ، قدرت جزر و مدی از خلیج فاندی* که بالاترین جریان جزر و مدی جهان را در محل خود دارد. تبدیل انرژی حرارتی اقیانوس ، که از اختلاف دما بین آبهای خنک تر و عمیق تر و گرمتر استفاده می کند و همانطور که ذکر شد در حال حاضر امکان سنجش اقتصادی ندارد.

(خلیج فاندی* به انگلیسی: Bay of Fundy) خلیجی است در سواحل اقیانوس اطلس در آمریکای شمالی در انتهای شمال شرقی خلیج مین بین استان‌های کانادایی نیوبرانزویک و نوااسکوشیا قرار دارد و دارای خط ساحلی کوتاه با آمریکا است. این خلیج دارای یکی از بالاترین کشنده ها است و در ژوئیه ۲۰۰۹ یکی از عجایب طبیعت نامگذاری شد.)

انرژی خورشیدی solar power

در سال 2017 ، ظرفیت خورشیدی نصب شده جهانی 390 GW بود.

انرژی خورشیدی ، تابش نور و گرمای خورشید ، با استفاده از طیف وسیعی از فناوریهای در حال تحول مانند گرمایش خورشیدی ، فتوولتائیک ، انرژی خورشیدی متمرکز (CSP) ، فتوولتائیک کنسانتره (CPV) ، معماری خورشیدی و فتوسنتز مصنوعی استفاده می شود. فن آوری های خورشیدی بسته به نحوه جذب ، تبدیل و توزیع انرژی خورشیدی بسته به نوع خورشیدی منفعل یا خورشیدی فعال توصیف می شوند. تکنیک های خورشیدی منفعل شامل جهت گیری یک ساختمان به خورشید ، انتخاب مواد با جرم حرارتی مطلوب یا خاصیت پراکندگی نور و طراحی فضاهایی است که به طور طبیعی هوا را به گردش در می آورند. فن آوری های خورشیدی فعال شامل انرژی گرمایی خورشیدی ، استفاده از جمع کننده های خورشیدی برای گرمایش و انرژی خورشیدی ، تبدیل نور خورشید به برق یا مستقیم با استفاده از فتوولتائیک (PV) یا غیر مستقیم با استفاده از انرژی خورشیدی متمرکز (CSP) می باشد.

یک سیستم فتوولتائیک با بهره گیری از اثر فوتوالکتریک ، نور را به جریان مستقیم الکتریکی (DC) تبدیل می کند. photovoltaic system خورشیدی به یک صنعت با سرعت بسیار بالایی تبدیل شده است ، همچنان به پیشرفت اقتصادی خود ادامه می دهد و بیشترین پتانسیل را برای هر فن آوری تجدید پذیر همراه با CSP دارد. سیستم های خورشیدی متمرکز (CSP) از لنزها یا آینه ها و سیستم های ردیابی برای متمرکز کردن بخش بزرگی از نور خورشید در پرتوی کوچک استفاده می کنند. نیروگاههای متمرکز تجاری خورشیدی برای اولین بار در دهه 1980 توسعه یافت. CSPاسترلینگ* تقریباً بیشترین بازده را در بین تمام فن آوری های انرژی خورشیدی دارد.

(طرح های ظرف*

یک بشقاب خورشیدی پارابولیک که پرتوهای خورشید را بر روی عنصر گرمایش موتور استرلینگ متمرکز می کند. کل واحد به عنوان یک ردیاب خورشیدی عمل می کند.

شناخته شده CSP-Stirling دارای بالاترین راندمان در کل فن آوری های خورشیدی است (حدود 30٪ ، در مقایسه با فتوولتائیک خورشیدی تقریبا 15٪) ، و پیش بینی می شود که قادر به تولید ارزانترین انرژی در بین تمام منابع انرژی تجدید پذیر در مقیاس بالا و مناطق گرم ، نیمه بیابانی ها ، و غیره [نیاز به استناد] باشد. سیستم استرلینگ از یک ظرف بزرگ و منعکس کننده ضد آب استفاده می کند (شبیه به یک بشقاب تلویزیونی ماهواره ای). تمام نور خورشید را که به ظرف تابش دارد را بر روی یک نقطه بالاتر از ظرف ، که در آن گیرنده گرما را گرفته و آن را به شکل مفیدی تبدیل می کند ، متمرکز می کند. به طور معمول ظرف در سیستم استرلینگ با موتور استرلینگ همراه می شود ، گاهی اوقات از موتور بخار نیز استفاده می شود. اینها انرژی جنبشی چرخشی ایجاد می کنند که با استفاده از یک ژنراتور برقی به برق تبدیل می شود.)

در سال 2011 ، آژانس بین المللی انرژی اعلام کرد که "توسعه فناوری های مقرون به صرفه ، پایان ناپذیر و پاک انرژی خورشیدی دارای مزایای بلندمدت خواهد بودکه از جمله آنها پایداری ، کاهش آلودگی ، کاهش هزینه های ناشی از تغییرات اقلیمی و پایین آمدن قیمت سوخت های فسیلی را میتوان نام برد. باید به طور گسترده ای به اشتراک گذاشته شود. " ایتالیا بیشترین سهم برق خورشیدی را در جهان دارد. در سال 2015 ، خورشیدی 7.7٪ از تقاضای برق در ایتالیا را تأمین کرد. در سال 2017 ، پس از یک سال رشد سریع ، خورشیدی تقریبا 2٪ از قدرت جهانی یا 460 TWh را تولید کرد.

انرژی زمین گرمایی

ظرفیت زمین گرمایی جهانی در سال 2017 ، 12.9 گیگاوات بود.

انرژی زمین گرمایی درجه حرارت بالایی از انرژی حرارتی است که در زمین ایجاد و ذخیره می شود. انرژی حرارتی انرژی تعیین کننده دمای ماده است. انرژی زمین گرمایی زمین از شکل گیری اصلی کره زمین و از پوسیدگی رادیواکتیو مواد معدنی سرچشمه می گیرد (در نسبت های نامشخص  اما احتمالاً تقریباً مساوی). شیب زمین گرمایی که اختلاف درجه حرارت بین هسته سیاره و سطح آن است ، هدایت مداوم انرژی حرارتی را به صورت گرما از هسته به سطح سطح زمین هدایت می کند. ژئوترمال صفتی از ریشه جغرافیایی و لغتی با ریشه یونانی به معنی زمین و گرما سرچشمه می گیرد.

گرمای مورد استفاده برای انرژی زمین گرمایی می تواند از اعماق زمین باشد ، از تمام طول تا هسته زمین - 4000 مایل (6.400 کیلومتر) پایین. در هسته ، درجه حرارت ممکن است به بیش از 9000 درجه فارنهایت (5000 درجه سانتی گراد) برسد. گرما از هسته تا سطح سنگی اطراف ارتعاش دارد. درجه حرارت و فشار بسیار بالا باعث می شود برخی سنگ ها ذوب شوند ، که معمولاً به عنوان ماگما شناخته می شوند. ماگما از آنجا که سبک تر از سنگ جامد است به سمت بالا حرکت می کند. سپس این ماگما سنگ و آب موجود در پوسته را گرم می کند و گاهی اوقات تا 700 درجه فارنهایت (371 درجه سانتیگراد) میرسد.

زمین گرمایی دمای پایین  به استفاده از پوسته بیرونی زمین به عنوان باتری حرارتی برای تسهیل انرژی گرمایی تجدید پذیر برای ساختمانهای گرمایشی و خنک کننده ها و سایر کاربردهای برودتی و صنعتی اشاره دارد. در این شکل از زمین گرمایی ، از پمپ حرارتی زمین گرمایی و مبدل حرارتی متصل به زمین برای انتقال انرژی گرما به زمین (برای خنک کننده) و خارج از زمین (برای گرمایش) به صورت فصلی متفاوت استفاده می شود. زمین گرمایی درجه حرارت پایین (عموماً با عنوان "GHP" شناخته می شود) یک فناوری قابل تجدیدپذیر و فزاینده ای است زیرا هم باعث کاهش کل بارهای انرژی سالانه همراه با گرمایش و سرمایش می شود و هم چنین منحنی تقاضای الکتریکی را متلاشی می کند و اوج مورد نیاز مصرف برق در تابستان و زمستان را از بین می برد. بنابراین دمای زمین گرمایی / GHP با درجه حرارت پایین با حمایت چندگانه از اعتبار مالیاتی در حال تبدیل شدن به یک اولویت ملی است و به عنوان بخشی از حرکت مداوم به سمت انرژی خالص صفر متمرکز می شود.

زیست انرژی(انرژی های زیستی Bioenergy(

ظرفیت جهانی انرژی زیستی در سال 2017، 109 گیگاوات بود.

زیست توده ماده بیولوژیکی است که از موجودات زنده یا اخیراً اندامگان زنده حاصل می شود. بیشتر اوقات به گیاهان یا مواد مشتق از گیاهان اشاره می شود که به طور خاص زیست توده lignocellulosic خوانده می شوند. به عنوان منبع انرژی ، زیست توده می تواند مستقیماً از طریق احتراق برای تولید گرما یا به طور غیر مستقیم پس از تبدیل آن به اشکال مختلف سوختهای زیستی مورد استفاده قرار گیرد. تبدیل زیست توده به سوخت های زیستی را می توان با روشهای مختلفی انجام داد که به طور گسترده به: روشهای حرارتی ، شیمیایی و بیوشیمیایی طبقه بندی می شوند. چوب همچنان بزرگترین منبع انرژی زیست توده امروزی است ؛ نمونه ها شامل بقایای جنگل - مانند درختان مرده ، شاخه ها و نخاله های درخت - ، تکه های چیده شده از محیط های تزیینی سبز ، خاشاک های چوب و حتی زباله های جامد شهری است. به معنای دوم ، زیست توده شامل مواد گیاهی یا حیوانی است که می توانند به الیاف یا سایر مواد شیمیایی صنعتی از جمله سوخت های زیستی تبدیل شوند. زیست توده صنعتی را می توان از انواع مختلفی از گیاهان ، از جمله گیاهان گوناگون گندم سیاه ، کنف ، ذرت ، صنوبر ، بید ، سورگوم ، نیشکر ، بامبو ، و انواع مختلف درختان ، از اکالیپتوس گرفته تا روغن نخل (روغن نخل) تهیه کرد.

انرژی زیستی توسط محصولاتی که بطور خاص برای استفاده بعنوان سوخت تولید می شوند در هر هکتار با انرژی ورودی کم تولید زیست توده بالا ایجاد میشود. این دانه را می توان برای سوخت های مایع حمل و نقل استفاده کرد در حالی که کاه را می توان برای تولید گرما یا برق سوزاند. زیست توده گیاهی همچنین از طریق یک سری از علاج های شیمیایی می تواند از سلولز به گلوکز تجزیه شود ، و قند حاصل از آن می تواند بعنوان سوخت زیستی نسل اول استفاده شود.

زیست توده را می توان به اشکال دیگر انرژی قابل استفاده مانند گاز متان  یا سوخت های حمل و نقل مانند اتانول و بیودیزل تبدیل کرد. همه زباله های پوسیده ، زباله های کشاورزی و انسانی ، گاز متان یا گاز حاصل از دفن زباله یا بیوگاز(همه اسامی رایج هستند) را تولید میکنند. محصولات زراعی مانند ذرت و نیشکر را می توان برای تولید سوخت حمل و نقل یعنی اتانول، تخمیر کرد. بیودیزل ، سوخت حمل و نقل دیگر ، می تواند از پسماند محصولات غذایی مانند روغن های گیاهی و چربی های حیوانی تولید شود. همچنین ، زیست توده مایعات (BTLs) و اتانول سلولزی هنوز در دست بررسی است. تحقیقات زیادی در رابطه با سوخت جلبک یا زیست توده مشتق از جلبک وجود دارد به دلیل این که این یک منبع غیر غذایی است و می تواند با نرخ های 5 تا 10 برابر بیشتر از انواع دیگر کشاورزی مبتنی بر زمین مانند ذرت تولید عمده شود. و از سویا پس از برداشت محصول ، می توان سوختهای زیستی مانند اتانول ، بوتانول و متان و همچنین بیودیزل و هیدروژن تولید کرد. زیست توده مورد استفاده برای تولید برق براساس منطقه متفاوت است. محصولات فرعی جنگلی مانند بقایای چوب در ایالات متحده رایج است. زباله های کشاورزی در موریس (مانده نیشکر) و مناطق جنوب شرقی آسیایی (پوسته برنج) رایج است. باقیمانده دامپروری ، مانند بستر طیور ، در انگلستان روال است.

سوخت های زیستی شامل طیف گسترده ای از سوخت ها هستند که از زیست توده حاصل می شوند. این اصطلاح شامل سوختهای جامد ، مایع و گازی است. سوختهای زیستی مایع شامل الکلهای زیستی مانند بیواتانول و روغنهایی مانند بیودیزل هستند. سوخت های زیستی گازی شامل بیوگاز ، گاز دفن زباله و گاز مصنوعی است. بیواتانول الکلی است که با تخمیر ترکیبات قند مواد گیاهی ساخته می شود و بیشتر از محصولات شکر و نشاسته تهیه می شود. اینها شامل ذرت ، نیشکر و به تازگی ، سورگوم شیرین است. محصول دوم به ویژه برای رشد در شرایط دیم مناسب است و توسط مؤسسه بین المللی تحقیقات محصولات زراعی نیمه خشک به دلیل پتانسیل تأمین سوخت در کنار مواد غذایی و خوراک دام در مناطق خشک آسیا و آفریقا مورد بررسی قرار می گیرد.

با توسعه فناوری پیشرفته ، زیست توده سلولزی مانند درختان و چمنها نیز به عنوان خوراک اولیه برای تولید اتانول مورد استفاده قرار می گیرد. اتانول را می توان به عنوان سوخت برای وسایل نقلیه به شکل خالص خود استفاده کرد ، اما معمولاً از آن به عنوان افزودنی بنزین برای افزایش اکتان و بهبود انتشار در خودرو استفاده می شود. بیواتانول به طور گسترده در ایالات متحده و برزیل استفاده می شود. هزینه انرژی مصرفی برای تولید بیو اتانول تقریباً برابر است با بازده انرژی حاصل از زیست اتانول است. با این حال ، استناد به آژانس محیط زیست اروپا ، سوخت های زیستی نگرانی های مربوط به گرم شدن کره زمین را برطرف نمی کنند. بیودیزل از روغن های گیاهی ، چربی های حیوانی یا گریس های بازیافت شده ساخته می شود. این ماده می تواند به عنوان سوخت برای وسایل نقلیه به شکل خالص یا معمولاً به عنوان یک افزودنی دیزل برای کاهش سطح ذرات آلاینده ، مونوکسید کربن و هیدروکربن از وسایل نقلیه دیزل استفاده شود. بیودیزل از روغن ها یا چربی هایی با استفاده از ترانس استریت تولید می شود و رایج ترین سوخت بیولوژیکی در اروپا است. سوخت های زیستی 2.7٪ از سوخت حمل و نقل جهان را در سال 2010 تأمین کرده اند.

زیست توده ، بیوگاز و سوخت های زیستی سوزانده می شوند تا گرما / نیرو تولید کنند و با این کار به محیط زیست آسیب می رسانند. آلاینده هایی مانند اکسیدهای گوگرد (SOx) ، اکسیدهای نیتروژن (NOx) و ماده های ذره ای (PM) از احتراق زیست توده تولید می شوند. سازمان بهداشت جهانی تخمین می زند که 7 میلیون مرگ زودرس هر ساله در اثر آلودگی هوا ایجاد می شود. احتراق زیست توده نیز در این بحث نقش عمده ای دارد.

ادغام در سیستم انرژی

تولید انرژی تجدیدپذیر از برخی منابع مانند باد و خورشید متغیرتر و از نظر جغرافیایی در دسترس تر از فناوری مبتنی بر سوخت های فسیلی و هسته ای است. اگرچه ادغام آن در سیستم انرژی گسترده تر امكان پذیر است ، اما منجر به برخی از چالش های اضافی نیز می شود. برای اینکه سیستم انرژی پایدار بماند ، می توان مجموعه ای از اندازه گیری ها را انجام داد. اجرای تکنیک های ذخیره انرژی ، استفاده از طیف گسترده ای از فناوری های انرژی تجدیدپذیر و اجرای شبکه هوشمند که در آن انرژی به طور خودکار در لحظه تولید، مصرف می شود ، می تواند خطرات و هزینه های اجرای انرژی های تجدید پذیر را کاهش دهد. در بعضی از مناطق ، خانوارهای فردی می توانند از طریق یک برنامه انرژی سبز مصرف کننده ، انرژی تجدیدپذیر را خریداری کنند.

ذخیره انرژی الکتریکی

انبارش انرژی الکتریکی مجموعه ای از روش های مورد استفاده برای ذخیره انرژی الکتریکی است. انرژی الکتریکی در مواقعی ذخیره می شود که تولید (به ویژه از منابع متناوب مانند انرژی باد ، نیروی جزر و مد ، انرژی خورشیدی) بیش از مصرف باشد و با افت تولید نسبت به مقدار مصرف ، به شبکه برگردانده می شود. برق آبی با ذخیره پمپ بیش از 90٪ از کل ذخیره برق شبکه را تشکیل می دهد. هزینه باتری های لیتیوم یونی به سرعت کاهش می یابد ، و به طور فزاینده ای در حال ارائه خدمات جانبی شبکه و متود های تقویت کننده جدید برای ذخیره سازی داخلی هستند.

روند بازار و صنعت

انرژی تجدید پذیر نسبت به زغال سنگ یا نفت در ایجاد شغل در ایالات متحده موثرتر بوده است. در سال 2016 ، اشتغال در بخش تجدید پذیر در ایالات متحده 6 درصد افزایش یافته و باعث شده است اشتغال در بخش انرژی غیر تجدید پذیر 18 درصد کاهش یابد. در سراسر جهان ، منابع تجدید پذیر حدود 8.1 میلیون شغل از سال 2016 به بار دارند.

رشد تجدیدپذیر ها

از اواخر سال 2004 ، ظرفیت انرژی های تجدید پذیر در سراسر جهان برای بسیاری از فن آوری ها سالانه بین 10 تا 60 درصد رشد یافته است. در سال 2015 ، سرمایه گذاری جهانی در تجدید پذیر با 5٪ افزایش به 285.9 میلیارد دلار رسید و رکورد قبلی 278.5 میلیارد دلار در سال 2011 را شکست. 2015 همچنین اولین سالی بود که شاهد انرژی های تجدید پذیر مستثنی از تجدید پذیر های عظیم هیدرو بود . اکثر ظرفیت های جدید (134 گیگا وات که 53.6٪ از کل را تشکیل می دهد) از تجدیدپذیرها ، باد 72 گیگاوات و فتوولتائیک خورشیدی 56 گیگا وات را به خود اختصاص داده است. هر دو عدد رکورددار و به شدت از آمار سال 2014 (به ترتیب 49 گیگاوات و 45 گیگاوات) پیشی گرفته اند. از نظر مالی ، انرژی خورشیدی 56 درصد از کل سرمایه گذاری جدید را تشکیل داده و باد 38 درصد را به خود اختصاص داده است.

در سال 2014 ظرفیت جهانی انرژی باد 16٪ افزایش یافته و به 369.553 مگاوات رسیده است. تولید انرژی باد سالانه نیز به سرعت در حال رشد است و به حدود 4٪ از مصرف برق در جهان رسیده است ، 11.4٪ در اتحادیه اروپا و همچنین در آسیا و ایالات متحده بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. در سال 2015 ، ظرفیت فتوولتائیک نصب شده در سرتاسر جهان به 227 گیگاوات (GW) افزایش یافته است که این مقدار برای تأمین 1 درصد از نیازهای جهانی برق کافی است. ایستگاههای انرژی حرارتی خورشیدی که در ایالات متحده و اسپانیا فعالیت می کنند و از سال 2016 ، بزرگترین این سیستم تولید 392 مگاوات ایوان پناه خورشیدی در کالیفرنیا است. بزرگترین نیروگاه زمین گرمایی جهان The Geysers در کالیفرنیا است و دارای ظرفیت 750 مگاوات است. برزیل یکی از بزرگترین برنامه های انرژی تجدید پذیر در جهان را شامل می شود که شامل تولید سوخت اتانول از نیشکر است و اتانول اکنون 18٪ از سوخت خودروی ایالات متحده را تأمین می کند. سوخت اتانول همچنین در ایالات متحده بسیار گسترده و در دسترس است.

در سال 2017 ، سرمایه گذاری در انرژی های تجدید پذیر به مبلغ 279.8 میلیارد دلار در سرتاسر جهان انجام شد که چین 126.6 میلیارد دلار یا 45٪ از سرمایه گذاری های جهانی ، ایالات متحده با 40.5 میلیارد دلار و اروپا سهم 40.9 میلیارد دلار را به خود اختصاص داده است. نتایج یک بررسی اخیر از نوشته شده ها نتیجه گرفت که با شروع انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) مسئول خسارت ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از تغییرات آب و هوایی ، انگیزه های قدرتمندی را برای استقرار فن آوری های انرژی تجدید پذیر فراهم می کند.

فن آوری های انرژی تجدید پذیر با تغییر فناوری و از طریق مزایای تولید انبوه و رقابت در بازار ارزان تر می شوند. در گزارش

سال آژانس بین المللی انرژی های تجدید پذیر (IRENA) ، آمده است که هزینه انرژی تجدید پذیر به سرعت در حال

کاهش است ، و احتمالاً تا سال 2020 برابر یا کم تر از هزینه غیر قابل تجدید مانند سوخت های فسیلی خواهد بود. هزینه برق از

سال 2010، 73 درصد کاهش یافته است و هزینه های انرژی بادی سواحل نیز در همان بازه زمانی 23 درصد کاهش یافته است.

پیش بینی های فعلی در مورد هزینه های آینده از تجدید پذیر متفاوت است. EIA پیش بینی کرده است که تقریباً دو سوم از خالصات

اضافه شده به ظرفیت انرژی به دلیل مزایای سیاست ترکیبی از آلودگی محلی ، دفع گاززدایی و متنوع سازی انرژی ، تا سال 2020

از محل تجدید پذیر خواهند بود.

طبق گزارش سال 2018 توسط Bloomberg New Energy Finance ، پیش بینی می شود انرژی بادی و خورشیدی تا سال 2050 تقریباً 50٪ از نیازهای انرژی جهان را تولید کنند ، در حالی که پیش بینی می شود نیروگاه های برق با زغال سنگ فقط به 11٪ کاهش یابد. برق آبی و زمین گرمایی تولید شده در مکانهای مطلوب اکنون ارزانترین راه برای تولید برق هستند. هزینه های انرژی تجدید پذیر همچنان در حال کاهش است و هزینه تراز شده برق (LCOE) برای انرژی بادی ، فتوولتائیک خورشیدی (PV) ، انرژی خورشیدی متمرکز (CSP) و برخی فناوری های زیست توده در حال کاهش است. انرژی تجدید پذیر همچنین اقتصادی ترین راه حل برای ظرفیت جدید شبکه متصل به مناطق در منابع با منابع خوب است. با کاهش هزینه انرژی تجدید پذیر ، دامنه کاربردهای اقتصادی با دوام افزایش می یابد. امروزه فناوریهای تجدید پذیر اغلب اقتصادی ترین راه حل برای ظرفیت تولید جدید هستند. در جایی که "تولید نفت حامل منبع غالب تولید برق است (به عنوان مثال در جزایر ، خارج از شبکه و در بعضی از کشورها) ، یک راه حل تجدید پذیر با هزینه کم امروزه تقریباً همیشه وجود دارد". سلسله مطالعات آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر ایالات متحده "شبکه را در آمریکای غربی تحت تعدادی از سناریوهای مختلف که در آن تجدیدپذیرهای متناوب 33٪ از کل انرژی را تشکیل می دهند ، مدل سازی کردند." در مدل ها ، ناکارآمدی در دوچرخه سواری نیروگاه های سوخت فسیلی برای جبران تغییرات انرژی خورشیدی و باد منجر به هزینه اضافی "بین 0.47 تا 1.28 دلار به هر ساعت مگا وات تولید می شود". با این حال ، پس انداز در هزینه سوختهای ذخیره شده "7 میلیارد دلار افزایش می یابد ، بدین معنی که هزینه های اضافه حداکثر دو درصد پس انداز است."