Energia Sustentável

Energia sustentável é energia que é consumida a taxas insignificantes em comparação com a sua oferta e com efeitos colaterais gerenciáveis, especialmente os efeitos ambientais. Outra definição comum de energia sustentável é um sistema de energia que atende às necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras de atender suas necessidades energéticas. Nem toda energia renovável é sustentável. Enquanto a energia renovável é definida como fontes de energia que são naturalmente reabastecidas em escala humana, a energia sustentável (muitas vezes referida como ‘limpa’) não deve comprometer o sistema no qual ela é adotada a ponto de ser incapaz de suprir necessidades futuras. O princípio organizador da sustentabilidade é o desenvolvimento sustentável, que inclui os quatro domínios interconectados: ecologia, economia, política e cultura. A ciência da sustentabilidade é o estudo do desenvolvimento sustentável e da ciência ambiental.

As tecnologias promovem energia sustentável, incluindo fontes de energia renováveis, como hidreletricidade, energia solar, energia eólica, energia das ondas, energia geotérmica, bioenergia, energia das marés e também tecnologias destinadas a melhorar a eficiência energética. Os custos diminuíram imensamente ao longo dos anos e continuam a cair. Cada vez mais, políticas governamentais eficazes apoiam a confiança do investidor e esses mercados estão se expandindo. Progresso considerável está sendo feito na transição energética de combustíveis fósseis para sistemas ecologicamente sustentáveis, a ponto de muitos estudos apoiarem 100% de energia renovável.

Definições
Considera-se que a eficiência energética e as energias renováveis ​​são os dois pilares da energia sustentável. No contexto mais amplo do desenvolvimento sustentável, existem três pilares: ecologia, economia e sociedade. Algumas formas em que a energia sustentável foi definida são:

“Efetivamente, o fornecimento de energia de tal forma que atenda às necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras para atender às suas próprias necessidades. … Energia Sustentável tem dois componentes-chave: energia renovável e eficiência energética.” – Parceria de Energia Renovável e Eficiência (Britânico)

“Harmonia dinâmica entre a disponibilidade equitativa de bens e serviços intensivos em energia para todas as pessoas e a preservação da terra para as gerações futuras.” E, “A solução estará em encontrar fontes de energia sustentáveis ​​e meios mais eficientes de converter e utilizar energia”. – Sustainable Energy, de JW Tester, et al., Do MIT Press.

“Qualquer fonte de geração, eficiência e conservação de energia onde: Os recursos estão disponíveis para permitir que o dimensionamento massivo se torne uma porção significativa da geração de energia, de longo prazo, preferencialmente 100 anos.” – Invest, uma organização sem fins lucrativos de tecnologia verde.

“Energia que é renovável dentro de uma vida humana e não causa danos a longo prazo ao meio ambiente.” – Rede de Desenvolvimento Sustentável da Jamaica

Isso coloca a energia sustentável à parte de outras terminologias de energia renovável, como a energia alternativa, concentrando-se na capacidade de uma fonte de energia continuar fornecendo energia. A energia sustentável pode produzir alguma poluição do meio ambiente, desde que não seja suficiente para proibir o uso pesado da fonte por um período indefinido de tempo. A energia sustentável também é distinta da energia de baixo carbono, que é sustentável apenas no sentido de que não aumenta o CO2 na atmosfera.

Energia verde é energia que pode ser extraída, gerada e / ou consumida sem qualquer impacto negativo significativo para o meio ambiente. O planeta tem uma capacidade natural de recuperação, o que significa que a poluição que não vai além dessa capacidade ainda pode ser chamada de verde.

A energia verde é um subconjunto de energia renovável e representa os recursos e tecnologias de energia renovável que proporcionam o maior benefício ambiental. A Agência de Proteção Ambiental dos EUA define a energia verde como eletricidade produzida a partir de fontes hidroelétricas solares, eólicas, geotérmicas, de biogás, de biomassa e de baixo impacto. Os clientes muitas vezes compram energia verde para evitar impactos ambientais e seus benefícios de redução de gases de efeito estufa.

Energia verde e energia verde
A energia verde inclui processos energéticos naturais que podem ser aproveitados com pouca poluição. A energia verde é a eletricidade gerada a partir de fontes de energia renováveis.

Digestão anaeróbia, energia geotérmica, energia eólica, energia hidrelétrica de pequena escala, energia solar, energia de biomassa, energia das marés, energia das ondas e algumas formas de energia nuclear (aquelas que são capazes de “queimar” resíduos nucleares através de um processo conhecido como transmutação nuclear , como um Reator Rápido Integral e, portanto, pertencem à categoria “Energia Verde”. Algumas definições também podem incluir energia derivada da incineração de resíduos.

Algumas pessoas, incluindo o fundador e primeiro membro do Greenpeace, Patrick Moore, George Monbiot, Bill Gates e James Lovelock classificaram especificamente a energia nuclear como energia verde. Outros, incluindo Phil Radford, do Greenpeace, discordam, alegando que os problemas associados aos resíduos radioativos e o risco de acidentes nucleares (como o desastre de Chernobyl) representam um risco inaceitável para o meio ambiente e para a humanidade. No entanto, projetos mais novos de reatores nucleares são capazes de utilizar o que hoje é considerado “resíduo nuclear” até que ele não seja mais (ou dramaticamente menos) perigoso, e tenha características de projeto que minimizem enormemente a possibilidade de um acidente nuclear. Esses projetos ainda precisam ser comercializados. (Veja: reator de sal derretido)

Alguns argumentaram que, embora a energia verde seja um esforço louvável para resolver o crescente consumo mundial de energia, ela deve ser acompanhada por uma mudança cultural que encoraje a diminuição do apetite mundial por energia.

Em vários países com arranjos de transportadoras comuns, os acordos de varejo de eletricidade possibilitam que os consumidores comprem eletricidade verde (eletricidade renovável) de sua concessionária ou de um fornecedor de energia verde.

Quando a energia é comprada da rede de eletricidade, a energia que chega ao consumidor não será necessariamente gerada a partir de fontes de energia verde. A companhia de eletricidade local, a companhia elétrica ou a usina estatal de energia compram sua eletricidade de produtores de eletricidade que podem estar gerando a partir de fontes de energia fósseis, nucleares ou renováveis. Em muitos países, a energia verde fornece atualmente uma quantidade muito pequena de eletricidade, geralmente contribuindo com menos de 2 a 5% para o pool geral. Em alguns estados dos EUA, os governos locais formaram pools regionais de compra de energia usando o Community Choice Aggregation e Solar Bonds para obter uma mistura renovável de 51% ou mais, como na cidade de São Francisco.

Ao participar de um programa de energia verde, um consumidor pode estar tendo um efeito sobre as fontes de energia utilizadas e, em última análise, pode estar ajudando a promover e expandir o uso da energia verde. Eles também estão declarando aos formuladores de políticas que eles estão dispostos a pagar um prêmio de preço para apoiar a energia renovável. Os consumidores de energia verde obrigam as concessionárias a aumentar a quantidade de energia verde que compram do pool (diminuindo assim a quantidade de energia não verde que compram) ou financiar diretamente a energia verde por meio de um fornecedor de energia verde. Se fontes de energia verde insuficientes estiverem disponíveis, a concessionária deve desenvolver novas ou contratar um fornecedor de energia terceirizado para fornecer energia verde, fazendo com que mais sejam construídas. No entanto, não há como o consumidor verificar se a eletricidade comprada é “verde” ou não.

Em alguns países, como os Países Baixos, as empresas de eletricidade garantem a compra de uma quantidade igual de ‘energia verde’, como está sendo usado por seus clientes de energia verde. O governo holandês isenta a energia verde dos impostos de poluição, o que significa que a energia verde dificilmente é mais cara do que a de outras potências.

Um conceito mais recente para melhorar nossa rede elétrica é transmitir microondas de satélites que orbitam a Terra ou a lua para diretamente quando e onde houver demanda. O poder seria gerado a partir da energia solar capturada na superfície lunar. Neste sistema, os receptores seriam “estruturas amplas e translúcidas que receberiam microondas e as converteriam em eletricidade”. A Nasa disse em 2000 que a tecnologia valeria a pena, mas ainda é cedo para dizer se a tecnologia será econômica.

O Fundo Mundial para a Natureza e várias organizações de rotulagem de eletricidade verde criaram o (já extinto) Eugene Green Energy Standard sob o qual os esquemas nacionais de certificação de eletricidade verde poderiam ser acreditados para garantir que a compra de energia verde leve à provisão de novas energias verdes adicionais. Recursos.

Tendências e soluções inovadoras de energia verde estavam no centro das discussões na EXPO 2017 em Astana, no Cazaquistão. A Specialized Expo 2017 teve como tema “Future Energy” e reuniu representantes de 115 países e 22 organizações internacionais.

Sistemas de energia verde local
Aqueles que não estão satisfeitos com a abordagem de grade de terceiros para a energia verde através da rede elétrica podem instalar seu próprio sistema de energia renovável localmente. Os sistemas elétricos de energia renovável, desde a solar até a eólica e até mesmo a hidrelétrica local, em alguns casos, são alguns dos muitos tipos de sistemas de energia renovável disponíveis localmente. Além disso, para aqueles interessados ​​em aquecer e resfriar suas habitações por meio de energia renovável, os sistemas de bomba de calor geotérmica que tocam a temperatura constante da Terra, que fica em torno de 7 a 15 graus Celsius a alguns metros abaixo do solo e aumenta drasticamente em profundidades maiores, são uma opção. sobre as abordagens convencionais de aquecimento a gás natural e petróleo. Além disso, em locais geográficos onde a crosta terrestre é especialmente fina, ou perto de vulcões (como é o caso da Islândia) existe o potencial para gerar ainda mais eletricidade do que seria possível em outros locais, graças a um gradiente de temperatura mais significativo nestes locales.

A vantagem dessa abordagem nos Estados Unidos é que muitos estados oferecem incentivos para compensar o custo de instalação de um sistema de energia renovável. Na Califórnia, Massachusetts e vários outros estados dos Estados Unidos, uma nova abordagem ao fornecimento comunitário de energia chamada Community Choice Aggregation forneceu às comunidades os meios para solicitar um fornecedor de eletricidade competitivo e usar títulos de receita municipal para financiar o desenvolvimento de recursos locais de energia verde. Os indivíduos geralmente têm a garantia de que a eletricidade que estão usando é, na verdade, produzida a partir de uma fonte de energia verde que eles controlam. Uma vez pago o sistema, o proprietário de um sistema de energia renovável estará produzindo sua própria eletricidade renovável por praticamente nenhum custo e poderá vender o excedente para a concessionária local com lucro.

Usando energia verde
A energia renovável, após sua geração, precisa ser armazenada em um meio para uso com dispositivos autônomos e veículos. Além disso, para fornecer eletricidade doméstica em áreas remotas (ou seja, áreas que não estão conectadas à rede elétrica), é necessário armazenamento de energia para uso com energia renovável. Os sistemas de geração e consumo de energia usados ​​no último caso são geralmente sistemas de energia autônomos.

Energia verde e rotulagem por região

União Européia
A Diretiva 2004/8 / CE do Parlamento Europeu e do Conselho, de 11 de fevereiro de 2004, relativa à promoção da cogeração com base na procura de calor útil no mercado interno da energia inclui o artigo 5.º (Garantia de origem de eletricidade da cogeração de elevada eficiência) .

ONGs ambientais européias lançaram um rótulo ecológico para a energia verde. O rótulo ecológico é chamado EKOenergy. Estabelece critérios de sustentabilidade, adicionalidade, informação ao consumidor e rastreamento. Apenas parte da eletricidade produzida pelas renováveis ​​cumpre os critérios da EKOenergia.

Um Esquema de Certificação de Fornecimento de Energia Verde foi lançado no Reino Unido em fevereiro de 2010. Isto implementa diretrizes do Regulador de Energia, Ofgem, e estabelece exigências em transparência, a correspondência de vendas por fontes de energia renováveis ​​e adicionalidade.

Estados Unidos
O Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE), a Agência de Proteção Ambiental (EPA) e o Centro de Soluções de Recursos (CRS) reconhecem a compra voluntária de eletricidade de fontes renováveis ​​(também chamada de eletricidade renovável ou eletricidade verde) como energia verde.

A maneira mais popular de comprar energia renovável, conforme revelada pelos dados do NREL, é através da compra de Certificados de Energia Renovável (RECs). De acordo com uma pesquisa do Natural Marketing Institute (NMI), 55% dos consumidores americanos querem que as empresas aumentem o uso de energia renovável.

A DOE selecionou seis empresas para seus Prêmios de Fornecedor de Energia Verde de 2007, incluindo a Constellation NewEnergy; 3Degrees; Sterling Planet; SunEdison; Pacific Power e Rocky Mountain Power; e o Vale do Silício. A energia verde combinada fornecida por esses seis vencedores é igual a mais de 5 bilhões de quilowatts-hora por ano, o que é suficiente para abastecer quase 465.000 domicílios médios nos EUA. Em 2014, a Arcadia Power disponibilizou o RECS para residências e empresas em todos os 50 estados, permitindo que os consumidores usassem “100% de energia verde”, conforme definido pela Green Power Partnership da EPA.

A Parceria de Energia Verde da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (USEPA) é um programa voluntário que apóia a aquisição organizacional de eletricidade renovável, oferecendo consultoria especializada, suporte técnico, ferramentas e recursos. Isso pode ajudar as organizações a reduzir os custos de transação da compra de energia renovável, reduzir a pegada de carbono e comunicar sua liderança aos principais interessados.

Em todo o país, mais da metade de todos os consumidores de eletricidade dos EUA têm agora a opção de comprar algum tipo de produto de energia verde de um fornecedor de eletricidade de varejo. Aproximadamente um quarto das concessionárias do país oferece programas de energia verde para os clientes, e as vendas voluntárias no varejo de energia renovável nos Estados Unidos totalizaram mais de 12 bilhões de quilowatts-hora em 2006, um aumento de 40% em relação ao ano anterior.

Nos Estados Unidos, um dos principais problemas com a compra de energia verde através da rede elétrica é a atual infraestrutura centralizada que fornece eletricidade ao consumidor. Essa infraestrutura levou a saídas e black outs cada vez mais frequentes, altas emissões de CO2, custos mais altos de energia e problemas de qualidade de energia. Outros US $ 450 bilhões serão investidos para expandir esse sistema incipiente nos próximos 20 anos para atender à crescente demanda. Além disso, este sistema centralizado está agora ainda mais sobrecarregado com a incorporação de energias renováveis, como as energias eólica, solar e geotérmica. Recursos renováveis, devido à quantidade de espaço de que necessitam, estão frequentemente localizados em áreas remotas, onde há uma menor demanda de energia. A infra-estrutura atual faria transportar essa energia para áreas de alta demanda, como centros urbanos, altamente ineficiente e, em alguns casos, impossível. Além disso, apesar da quantidade de energia renovável produzida ou da viabilidade econômica de tais tecnologias, somente cerca de 20% poderão ser incorporadas à rede. Para ter um perfil energético mais sustentável, os Estados Unidos precisam avançar na implementação de mudanças na rede elétrica que acomodarão uma economia mista.

Várias iniciativas estão sendo propostas para mitigar problemas de distribuição. Em primeiro lugar, a maneira mais eficaz de reduzir as emissões de CO2 dos EUA e diminuir o aquecimento global é através dos esforços de conservação. Os opositores da atual rede elétrica dos EUA também defenderam a descentralização da rede. Este sistema aumentaria a eficiência reduzindo a quantidade de energia perdida na transmissão. Também seria economicamente viável, pois reduziria a quantidade de linhas de energia que precisarão ser construídas no futuro para acompanhar a demanda. Mesclar calor e energia neste sistema criaria benefícios adicionais e ajudaria a aumentar sua eficiência em até 80-90%. Este é um aumento significativo das atuais usinas de combustíveis fósseis, que têm uma eficiência de apenas 34%.

Empresas como a Lieef (www.Lieef.com) começaram a relatar métricas ESG em nome de empresas e fundos de investimento, em um esforço para aumentar a transparência no espaço, que até o momento aumentou em importância, mas não encontrou uma ferramenta de medição unificada. .

Pesquisa de energia sustentável
Existem numerosas organizações nos setores acadêmico, federal e comercial que realizam pesquisas avançadas em larga escala no campo da energia sustentável. Esta pesquisa abrange várias áreas de foco em todo o espectro de energia sustentável. A maior parte da pesquisa é direcionada para melhorar a eficiência e aumentar o rendimento global de energia. Várias organizações de pesquisa apoiadas pelo governo federal se concentraram em energia sustentável nos últimos anos. Dois dos mais proeminentes desses laboratórios são o Sandia National Laboratories e o National Renewable Energy Laboratory (NREL), ambos financiados pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos e apoiados por vários parceiros corporativos. Sandia tem um orçamento total de US $ 2,4 bilhões, enquanto o NREL tem um orçamento de US $ 375 milhões.

A produção científica em direção a sistemas de energia sustentáveis ​​está crescendo exponencialmente, passando de cerca de 500 periódicos em periódicos ingleses apenas sobre energia renovável em 1992 para quase 9.000 artigos em 2011.

Biomassa
A biomassa é um material biológico derivado de organismos vivos ou recentemente vivos. Na maioria das vezes refere-se a plantas ou materiais derivados de plantas que são especificamente chamados de biomassa lignocelulósica. Como fonte de energia, a biomassa pode ser usada diretamente através da combustão para produzir calor, ou indiretamente, após convertê-la em várias formas de biocombustível. A conversão de biomassa em biocombustível pode ser alcançada por diferentes métodos que são amplamente classificados em: métodos térmicos, químicos e bioquímicos. A madeira continua a ser a maior fonte de energia de biomassa hoje; exemplos incluem resíduos florestais – como árvores mortas, galhos e tocos de árvores -, aparas de quintal, aparas de madeira e até resíduos sólidos urbanos. No segundo sentido, a biomassa inclui matéria vegetal ou animal que pode ser convertida em fibras ou outros produtos químicos industriais, incluindo biocombustíveis. A biomassa industrial pode ser cultivada a partir de numerosos tipos de plantas, incluindo miscanthus, switchgrass, cânhamo, milho, choupo, salgueiro, sorgo, cana de açúcar, bambu e uma variedade de espécies de árvores, desde eucalipto a dendê (óleo de palma).

A biomassa, o biogás e os biocombustíveis são queimados para produzir calor / energia e, ao fazê-lo, prejudicam o meio ambiente. Poluentes como óxidos sulfurosos (SOx), óxidos nitrosos (NOx) e material particulado (PM) são produzidos a partir desta combustão; A Organização Mundial da Saúde estima que 7 milhões de mortes prematuras são causadas anualmente pela poluição do ar. A combustão de biomassa é um dos principais contribuintes.

Biocombustíveis de etanol
Como principal fonte de biocombustível na América do Norte, muitas organizações estão realizando pesquisas na área de produção de etanol. No nível federal, o USDA realiza uma grande quantidade de pesquisas sobre a produção de etanol nos Estados Unidos. Grande parte desta pesquisa é direcionada para o efeito da produção de etanol nos mercados domésticos de alimentos. O Laboratório Nacional de Energia Renovável realizou diversos projetos de pesquisa de etanol, principalmente na área de etanol celulósico. O etanol celulósico tem muitos benefícios em relação ao tradicional etanol à base de milho. Não tira nem entra em conflito direto com o suprimento de alimentos porque é produzido a partir de madeira, gramíneas ou partes não comestíveis de plantas. Além disso, alguns estudos mostraram que o etanol celulósico é mais rentável e economicamente sustentável do que o etanol à base de milho. Mesmo se usássemos toda a safra de milho que temos nos Estados Unidos e a convertêssemos em etanol, ela só produziria combustível suficiente para suprir 13% do consumo total de gasolina dos Estados Unidos. Os Laboratórios Nacionais de Sandia realizam pesquisas de etanol celulósico interno e também membro do Joint BioEnergy Institute (JBEI), um instituto de pesquisa fundado pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos com o objetivo de desenvolver biocombustíveis celulósicos.

Outros biocombustíveis
De 1978 a 1996, o Laboratório Nacional de Energia Renovável experimentou a produção de combustível de algas no “Programa de Espécies Aquáticas”. Um artigo auto-publicado por Michael Briggs, da Universidade de New Hampshire Biofuels Group, oferece estimativas para a substituição realista de todos os combustíveis de veículos a biocombustíveis, utilizando algas que têm um teor de óleo natural superior a 50%, que Briggs sugere pode ser cultivada em lagoas de algas em estações de tratamento de águas residuais. Essa alga rica em óleo pode então ser extraída do sistema e processada em biocombustíveis, com o restante seco reprocessado para criar etanol. A produção de algas para a colheita de óleo para biocombustíveis ainda não foi realizada em escala comercial, mas estudos de viabilidade foram realizados para se chegar à estimativa de rendimento acima. Durante o processo de produção de biocombustível, as algas realmente consomem o dióxido de carbono no ar e o transformam em oxigênio através da fotossíntese. Além de seu alto rendimento projetado, a algicultura – ao contrário dos biocombustíveis baseados em culturas alimentares – não implica uma diminuição na produção de alimentos, uma vez que não requer nem terras agrícolas nem água doce. Muitas empresas estão buscando bio-reatores de algas para diversos fins, incluindo o aumento da produção de biocombustíveis para níveis comerciais.

Vários grupos em vários setores estão realizando pesquisas sobre a Jatropha curcas, uma árvore venenosa semelhante a um arbusto que produz sementes consideradas por muitos como uma fonte viável de óleo de biocombustível. Grande parte desta pesquisa se concentra em melhorar o rendimento global de óleo por hectare de Jatropha através de avanços em genética, ciência do solo e práticas de horticultura. A SG Biofuels, um desenvolvedor de Jatropha baseado em San Diego, utilizou a reprodução molecular e a biotecnologia para produzir sementes híbridas de elite de Jatropha que mostram melhorias significativas no rendimento em relação às variedades de primeira geração. O Centro para Agricultura Sustentável em Energia (CfSEF) é uma organização de pesquisa sem fins lucrativos com sede em Los Angeles dedicada à pesquisa de jatrofa nas áreas de ciência de plantas, agronomia e horticultura. A exploração bem-sucedida dessas disciplinas é projetada para aumentar o rendimento da produção agrícola de Jatropha em 200-300% nos próximos dez anos.

Tório
Existem potencialmente duas fontes de energia nuclear. A fissão é usada em todas as usinas nucleares atuais. A fusão é a reação que existe nas estrelas, incluindo o sol, e permanece impraticável para uso na Terra, já que os reatores de fusão ainda não estão disponíveis. No entanto, a energia nuclear é polêmica e cientificamente controversa devido a preocupações com o descarte de resíduos radioativos, a segurança, os riscos de um acidente grave e problemas técnicos e econômicos no desmantelamento de usinas antigas.

O tório é um material fissionável usado na energia nuclear baseada em tório. O ciclo de combustível de tório reivindica várias vantagens potenciais sobre um ciclo de combustível de urânio, incluindo maior abundância, propriedades físicas e nucleares superiores, melhor resistência à proliferação de armas nucleares e produção reduzida de plutônio e de actinídeos. Portanto, é por vezes referido como sustentável.

Solar
O principal obstáculo que está impedindo a implementação em larga escala da geração de energia solar é a ineficiência da atual tecnologia solar. Atualmente, os painéis fotovoltaicos (PV) só têm a capacidade de converter cerca de 24% da luz solar que os transforma em eletricidade. Nesse ritmo, a energia solar ainda apresenta muitos desafios para a implementação generalizada, mas houve um progresso constante na redução do custo de fabricação e no aumento da eficiência fotovoltaica. Tanto o Sandia National Laboratories quanto o Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) financiaram fortemente programas de pesquisa solar. O programa solar NREL tem um orçamento de cerca de US $ 75 milhões e desenvolve projetos de pesquisa nas áreas de tecnologia fotovoltaica (PV), energia solar térmica e radiação solar. O orçamento para a divisão solar de Sandia é desconhecido, no entanto, é responsável por uma porcentagem significativa do orçamento de US $ 2,4 bilhões do laboratório. Vários programas acadêmicos se concentraram na pesquisa solar nos últimos anos. O Centro de Pesquisa de Energia Solar (SERC) da Universidade da Carolina do Norte (UNC) tem o único propósito de desenvolver uma tecnologia solar econômica. Em 2008, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram um método para armazenar energia solar usando-a para produzir combustível de hidrogênio a partir da água. Essa pesquisa visa abordar o obstáculo que o desenvolvimento solar enfrenta em armazenar energia para uso durante as horas noturnas, quando o sol não está brilhando. Em fevereiro de 2012, a Semprius Inc., sediada na Carolina do Norte, uma empresa de desenvolvimento solar apoiada pela corporação alemã Siemens, anunciou que havia desenvolvido o painel solar mais eficiente do mundo. A empresa alega que o protótipo converte 33,9% da luz solar que atinge a eletricidade, mais do que o dobro da taxa de conversão anterior. Grandes projetos de fotossíntese artificial ou de combustíveis solares também estão em andamento em muitos países desenvolvidos.

Energia Solar Baseada no Espaço
Satélites de energia solar baseados no espaço buscam superar os problemas de armazenamento e fornecer energia de escala de civilização limpa, constante e global. O Japão e a China têm programas nacionais ativos voltados para a Energia Solar Baseada no Espaço (SBSP) em escala comercial, e ambas as nações esperam orbitar manifestações na década de 2030. A Academia de Tecnologia Espacial da China (CAST) venceu o Concurso Internacional de Design SunSat de 2015 com este vídeo de seu projeto de Multi-Rotary Joint. Os proponentes da SBSP afirmam que a energia solar baseada no espaço seria limpa, constante e global, e poderia ser dimensionada para atender a toda demanda de energia planetária. Uma recente proposta do setor de várias agências (ecoando a recomendação do Pentágono de 2008) venceu o Desafio de Inovação do Diretor SECDEF / SECSTATE / USAID D3 (Diplomacia, Desenvolvimento, Defesa) com o seguinte vídeo de campo e visão. A Northrop Grumman está financiando a CALTECH com US $ 17,5 milhões para um design ultraleve. Keith Henson postou recentemente um vídeo de uma abordagem “bootstrapping”.

Vento
A pesquisa em energia eólica data de várias décadas até a década de 1970, quando a NASA desenvolveu um modelo analítico para prever a geração de energia de turbinas eólicas durante ventos fortes. Hoje, os Laboratórios Nacionais Sandia e o Laboratório Nacional de Energia Renovável possuem programas dedicados à pesquisa eólica. O laboratório da Sandia foca no avanço de materiais, aerodinâmica e sensores. Os projetos eólicos da NREL estão centrados na melhoria da produção de energia eólica, reduzindo seus custos de capital e tornando a energia eólica mais econômica em geral. O Laboratório de Campo para Energia Eólica Otimizada (FLOWE) da Caltech foi estabelecido para pesquisar abordagens renováveis ​​para práticas de tecnologia de energia eólica que têm o potencial de reduzir o custo, o tamanho e o impacto ambiental da produção de energia eólica. O presidente da Sky WindPower Corporation acredita que as turbinas eólicas serão capazes de produzir eletricidade a um centavo / kWh em uma média que, em comparação com a eletricidade gerada a carvão, é uma fração do custo.

Um parque eólico é um grupo de turbinas eólicas no mesmo local usado para produzir energia elétrica. Um grande parque eólico pode consistir em várias centenas de turbinas eólicas individuais e cobrir uma área estendida de centenas de milhas quadradas, mas a terra entre as turbinas pode ser usada para fins agrícolas ou outros. Um parque eólico também pode estar localizado no mar.

Muitos dos maiores parques eólicos onshore operacionais estão localizados nos EUA e na China. O parque eólico de Gansu na China tem mais de 5.000 MW instalados com uma meta de 20.000 MW até 2020. A China tem várias outras “bases de energia eólica” de tamanho similar. O Centro de Energia Eólica de Alta, na Califórnia, é o maior parque eólico terrestre fora da China, com uma capacidade de 1020 MW de energia. A Europa lidera o uso de energia eólica com quase 66 GW, cerca de 66% do total mundial, com a Dinamarca na liderança de acordo com a capacidade instalada per capita dos países. Em fevereiro de 2012, o Parque Eólico Walney, no Reino Unido, é o maior parque eólico offshore do mundo, com 367 MW, seguido pelo Parque Eólico Thanet (300 MW), também no Reino Unido.

Existem muitos parques eólicos em construção e estes incluem BARD Offshore 1 (400 MW), Parque Eólico Clyde (350 MW), Parque Eólico Greater Gabbard (500 MW), Parque Eólico Lincs (270 MW), Array London (1000 MW) , Projeto Eólico do Rio Snake Inferior (343 MW), Parque Eólico Macarthur (420 MW), Parque Eólico Shepherds Flat (845 MW) e Sheringham Shoal (317 MW).

A energia eólica se expandiu rapidamente, sua participação no uso mundial de eletricidade no final de 2014 foi de 3,1%.

Geotérmico
A energia geotérmica é produzida através da energia térmica criada e armazenada dentro da Terra. Ela surge a partir do decaimento radioativo de um isótopo de potássio e outros elementos encontrados na crosta terrestre. A energia geotérmica pode ser obtida através da perfuração no solo, muito semelhante à exploração de petróleo, e depois é transportada por um fluido de transferência de calor (por exemplo, água, salmoura ou vapor). Os sistemas geotérmicos predominantemente dominados pela água têm o potencial de proporcionar maiores benefícios ao sistema e gerar mais energia. Dentro destes sistemas dominados por líquidos, existem possíveis preocupações de subsidência e contaminação dos recursos de água subterrânea. Portanto, a proteção dos recursos de água subterrânea é necessária nesses sistemas. Isto significa que a produção e engenharia cuidadosa do reservatório é necessária em sistemas de reservatórios geotérmicos dominados por líquidos. A energia geotérmica é considerada sustentável porque a energia térmica é constantemente reabastecida. No entanto, a ciência da geração de energia geotérmica ainda é jovem e desenvolve a viabilidade econômica. Diversas entidades, como o Laboratório Nacional de Energia Renovável e os Laboratórios Nacionais de Sandia, estão realizando pesquisas com o objetivo de estabelecer uma ciência comprovada em torno da energia geotérmica. O Centro Internacional para Pesquisa Geotérmica (IGC), uma organização alemã de pesquisa em geociências, está amplamente focado na pesquisa em desenvolvimento de energia geotérmica.

Hidrogênio
Mais de US $ 1 bilhão de dinheiro federal foi gasto na pesquisa e desenvolvimento de hidrogênio e um meio para armazenamento de energia nos Estados Unidos. Tanto o Laboratório Nacional de Energia Renovável quanto o Sandia National Laboratories possuem departamentos dedicados à pesquisa de hidrogênio. O hidrogênio é útil para o armazenamento de energia, e para uso em aviões e navios, mas não é prático para uso em automóveis, pois não é muito eficiente, comparado ao uso de uma bateria – pelo mesmo custo, uma pessoa pode viajar três vezes mais veículo elétrico de bateria.