Erneuerbare Energietechnologien

Die meisten Technologien für erneuerbare Energien werden direkt oder indirekt von der Sonne angetrieben. Das System der Erdatmosphäre ist ausgeglichen, sodass die Wärmestrahlung in den Raum als Eingang zum Sonnenlicht dient, die in den erdatmosphärischen System zum bestimmten Energieniveau führt, was in etwa als das Klima der Erde beschrieben werden kann. Die Wasserphase absorbiert eine höhere Einstrahlung. Die meisten Strahlungen werden in niedrigeren Breiten um den Äquator absorbiert, aber diese Energie wird in Form von Wind und Meeresströmungen rund um den Planeten abgeführt. Wehende Wellen könnten eine wichtige Rolle bei der Umwandlung mechanischer Energie zwischen der Atmosphäre und dem Ozean durch Wind-induzierte Lasten spielen. Die Solarenergie ist auch für die Verteilung von Niederschlägen verantwortlich, die durch Wasserkraftprojekte erzeugt werden und für die Anpflanzung von Pflanzen, die für die Produktion von Biokraftstoffen benötigt werden. Erneuerbare Energiequellen umfassen natürliche Phänomene wie: Sonnenlicht, Wind, Wellen, Erdwärme – wie die Internationale Energieagentur erklärt:

"Erneuerbare Energie stammt aus natürlichen Prozessen, die ständig erneuert werden können. In seinen verschiedenen Formen kommt es direkt von der Sonne oder von der Hitze, die tief in der Erde erzeugt wird. Dazu gehören auch Strom und Wärme aus Quellen wie Sonnenlicht, Wind, Meer, Wasserkraft, Biomasse und Geothermie sowie Biokraftstoffe und Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen.“

Jede dieser Quellen verfügt über einzigartige Funktionen, die sich darauf auswirken, wie und wo sie verwendet werden können.

Biokraftstoff

Pflanzen nutzen Fotosynthese für Wachstum und Produktion von Biomasse. Vertraute Biomaterialien können Biomasse direkt als Brennstoff oder zur Herstellung von flüssigen Biokraftstoffen verwendet werden. Der in der Landwirtschaft produzierte Biokraftstoff, wie Biodiesel, Biogas oder Ethanol (wie es oft ein Nebenprodukt von kultiviertem Zuckerrohr ist) kann in Verbrennungsmotoren oder Kesseln verbrannt werden. Es wird häufig verwendet, um Biotreibstoff zu verbrennen und um die gespeicherte chemische Energie an sich freizusetzen. Man erforscht aktiv effizientere Wege zur Umwandlung von Biokraftstoffen und anderen Brennstoffen in Elektrizität mittels Brennstoffzellen.

Flüssiger Biokraftstoff

Flüssiger Biokraftstoff ist entweder ein Bioalkohol wie Ethanol oder Bioöl wie Biodiesel und reines Pflanzenöl. Der Biodiesel kann in modernen Dieselfahrzeugen mit geringen oder keinen Motormodifikationen verwendet werden und kann aus Rückständen oder reinen pflanzlichen oder tierischen Ölen und Fetten (Lipiden) hergestellt werden. Reines Pflanzenöl kann in einem modifizierten Dieselmotor verwendet werden. Tatsächlich war der Dieselmotor ursprünglich mit einem Pflanzenölmotor und nicht mit einem fossilen Antrieb ausgestattet.                                                       Der Hauptvorteil von Biodiesel sind geringe Strahlungen (Emissionen). Durch den Einsatz von Biodiesel, Kohlenmonoxid und anderen Kohlenwasserstoffen gingen die Emissionen um 20 % bis 40 % zurück. In einigen Gebieten werden Mais, Maistängel, Zuckerrüben oder ähnliche Pflanzen spezifisch für die Produktion von Ethanol angebaut (bekannt als “Kornalkohol“) – eine Flüssigkeit, die in Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen verwendet werden kann. Ethanol wird nach und nach in der bestehenden Energieinfrastruktur eingesetzt. E85 ist ein Kraftstoff, der aus 85 % Ethanol und 15 % Benzin besteht, das an Verbraucher verkauft wird. Biobutanol entwickelt sich als alternatives Bioethanol. Die internationale Produktion von Biokraftstoffen, die aus Nahrungspflanzen gewonnen werden, erhöht sich aufgrund der Beachtung von Themen wie Ernährungssicherheit, Umweltauswirkungen und Energiebilanz.

Feste Biomasse

Feste Biomasse wird am häufigsten als direkter Brennstoff verwendet – die Herstellung von 10 bis 20 Mk / kg von Wärme ist sehr anspruchsvoll. Seine Formen und Quellen sind beispielsweise der Holzbrennstoff – den Anteil an biogenen festen Siedlungsabfällen oder nicht verwendeter Anteil von Feldfrüchten. Feldfrüchte können absichtlich oder nicht absichtlich als Energiepflanzen angebaut werden und der Rest der Pflanze (der Abfall) wird als Brennstoff verwendet. Die meisten Arten von Biomasse enthalten Energie. Auch Kuhkompost enthält noch zwei Drittel der ursprünglichen Energie von der Kuh. Energieabbau über einen Bioreaktor ist eine kosteneffektive Lösung für die Probleme der Entsorgung von der Molkerei, es wird verarbeitet und kann genug Biogas erzeugen, um einen Bauernhof zu führen.
Die  heutige Technologie ist nicht ideal für den Einsatz als Kraftstoff. Die meisten Transportfahrzeuge benötigen Stromquellen mit hoher Leistungsdichte, wie sie in Verbrennungsmotoren eingesetzt sind. Diese Motoren erfordern im Allgemeinen sauber verbrennende Brennstoffe, die im Allgemeinen in flüssiger Form vorliegen und von kleinerer Größe, von komprimierter gasförmiger Phase sind. Flüssigkeiten sind tragbarer, weil sie eine hohe Energiedichte aufweisen und  gepumpt werden können – was die Handhabung erleichtert. Dies ist der Grund, warum die meisten Kraftstoffe flüssig sind.

Zwei Milliarden Menschen heizen ihre Häuser jeden Tag während des Winters mit brennender Biomasse, die einen wesentlichen Beitrag zum Klimawandel bei der globalen Erwärmung durch menschliche Hand leistet.
Holz und seine Nebenprodukte können nun durch Prozesse wie die Vermehrung zu Biokraftstoffen wie Gas aus Holz, Biogas, Methanol oder Ethanol umgewandelt werden, obwohl die weitere Entwicklung erfordern kann, dass diese Methoden verfügbar und praktikabler sein müssen.

Der Prozess der Sammlung von saisonaler Biomasse sowie Ziergras wie wilde Pflanzen, Wassermelonen und asiatische „Tintenfischpflanzen„ erfordern weniger häufige Kultivierung und weniger Stickstoff als typische einjährige Pflanzen. Die Herstellung von Energiequellen aus einigen asiatischen Pflanzen und Brennnesseln wird untersucht und könnte wirtschaftlich rentabel werden.