Yenilenebilir enerji

enerji, güneş ışığı, rüzgar, yağmur, gelgitler, dalgalar ve jeotermal ısı gibi karbon nötr doğal kaynaklardan elde edilebilen ve insan zaman ölçeğinde doğal olarak yenilenen kaynaklardan elde edilebilen enerjiye denir. Bu kaynaklar güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi, dalga enerjisi, jeotermal enerji, hidrolik enerjisi, biyokütle enerjisi olarak sıralanabilir. Bu tür bir enerji kaynağı, yenilenmekte olduklarından çok daha hızlı kullanılan fosil yakıtların tam tersidir.

Yenilene bilir enerji kaynakları, 2015 ve 2016 yıllarında insanların küresel enerji tüketimine % 19,3 ve elektrik üretimine % 24,5 katkıda bulundu. Bu enerji tüketimi % 8,9 geleneksel biyokütleden, % 4,2 ısı enerjisi (modern biyokütle, jeotermal ve güneş ısısı), % 3,9 hidroelektrikten ve kalan % 2,2 ise rüzgar, güneş, jeotermal ve diğer biyokütle türlerinden elde edilen elektriktir.

2015 yılı sonu itibarıyla, dünyada üretilen elektriğin yaklaşık % 23.7'si yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak üretilmiştir. Amerikan Enerji Bakanlığı'nın ön görülerine göre 2014'te 5288 TWh (terawatt.saat) olan yenilenilenebilir enerjiden elektrik üretimi 2040'lara gelindiğinde 10000 TWh'ın üzerinde olacak. 2014 yılında 273 milyar dolar; 2015 yılında 285.9 milyar dolar yenilenebilir güç ve yakıtlarına yatırım yapılmıştır. 2014 yılında 665 GW (gigawatt) olan hidroelektrik dışında yeni kurulan santral kapasitesi, 2015 yılında 785 GW'a çıkmıştır. Hidroelektrikle beraber 1,701 GW olan yeni kurulan kapasitesi 1,849 GW'a çıkmıştır.

Yenilenebilir teknolojilere yapılan dünya çapındaki yatırımlar 2015 yılında 286 milyar ABD Dolarını aştı. Yenilenebilir enerji sistemleri hızla daha verimli ve ucuz hale geliyor ve toplam enerji tüketimindeki payları artıyor. 2019 itibarıyla, dünya çapında yeni kurulan elektrik kapasitesinin üçte ikisinden fazlası yenilenebilirdi.

Dünyadaki en az 30 ülke halihazırda enerji arzlarının yüzde 20'sinden fazlasını sağlayan yenilenebilir enerjiye sahiptir. Ulusal yenilenebilir enerji piyasalarının önümüzdeki on yılda ve sonrasında güçlü bir şekilde büyümeye devam edeceği tahmin edilmektedir. İzlanda ve Norveç, tüm elektriğini halihazırda yenilenebilir enerjiyi kullanarak üretiyor ve diğer birçok ülke gelecekte % 100 yenilenebilir enerjiye ulaşmak için bir hedef belirledi. Dünyadaki en az 47 ülke halihazırda yenilenebilir kaynaklardan elde edilen elektriğin yüzde 50'sinden fazlasına sahip.

Yenilenebilir enerji ve enerji verimliliği teknolojilerinin hızlı yayılması, önemli ölçüde enerji güvenliği, iklim değişikliğini hafifletme ve ekonomik faydalarla sonuçlanmaktadır. Uluslararası kamuoyu araştırmalarında, güneş enerjisi ve rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir kaynakların teşviki için güçlü bir destek var. Birçok yenilenebilir enerji projesi büyük ölçekli olsa da, yenilenebilir teknolojiler aynı zamanda enerjinin insani gelişme için genellikle çok önemli olduğu kırsal ve uzak bölgeler ve gelişmekte olan ülkeler için de uygundur.

Güneş enerjisi, ışıyan ışık ve güneşten gelen ısı, güneş enerjisiyle ısıtma, fotovoltaik, konsantre güneş enerjisi (CSP), yoğunlaştırıcı fotovoltaikler (CPV), güneş mimarisi ve yapay fotosentez gibi sürekli gelişen bir dizi teknoloji kullanılarak üretilir. Düzlemsel güneş kollektörleri, fotovoltaik (PV), konsantre güneş enerjisi (CSP), güneş mimarisi, yapay fotosentez teknolojilerinde yararlanılmaktadır.

Bir fotovoltaik sistem, fotoelektrik etkiden yararlanarak ışığı elektriksel doğru akıma (DC) dönüştürür. Solar PV, milyarlarca dolarlık, hızla büyüyen bir endüstri haline geldi, maliyet etkinliğini artırmaya devam ediyor ve CSP ile birlikte tüm yenilenebilir teknolojiler arasında en yüksek potansiyele sahip. Konsantre güneş enerjisi (CSP) sistemleri, geniş bir güneş ışığı alanını küçük bir ışına odaklamak için lensler veya aynalar ve izleme sistemleri kullanır. Ticari yoğunlaştırılmış güneş enerjisi santralleri ilk olarak 1980'lerde geliştirildi. CSP-Stirling, tüm güneş enerjisi teknolojileri arasında açık ara en yüksek verimliliğe sahiptir.

2011 yılında Uluslararası Enerji Ajansı, "Uygun fiyatlı, tükenmez ve temiz güneş enerjisi teknolojilerinin geliştirilmesinin uzun vadede çok büyük faydaları olacağını, yerli, tükenmez ve çoğunlukla ithalattan bağımsız bir kaynağa güvenerek ülkelerin enerji güvenliğini artıracağını, Sürdürülebilirliği artırın, kirliliği azaltın, iklim değişikliğini hafifletme maliyetlerini azaltın ve fosil yakıt fiyatlarını diğerlerinden daha düşük tutun. Bu avantajlar küreseldir. Bu nedenle erken yayılmaya yönelik teşviklerin ek maliyetleri öğrenme yatırımları olarak düşünülmeli; akıllıca harcanmalı ve yaygın olarak paylaşılması gerekiyor ". İtalya dünyadaki en büyük güneş enerjisi oranına sahiptir; 2015 yılında, İtalya'daki elektrik talebinin% 7,7'sini güneş enerjisi sağladı. Bir başka hızlı büyümenin ardından 2017 yılında, güneş enerjisi küresel enerjinin yaklaşık % 2'sini veya 460 TWh'yi üretti.

Güneş yüzeyindeki hava değişiminin atmosfere etki ederek havanın ısınması ve bu ısınma ile ısınan kütlenin genleşmesi ve harekete geçerek yükselmesine sebep olur. Bu yükselen hava kütlesi atmosfer dışına çıkamayacağı için önce dikey sonra ise yatay hareket eder, bu noktada havanın ısınıp kütlesel olarak yer değiştirmesi ile rüzgâr oluşur. Oluşan bu rüzgârın taşıdığı kinetik enerji binlerce yıldır yel değirmenleri ve yelkenli gemilerde kullanılmıştır, rüzgâr türbinleri sayesinde bu enerjiden elektrik elde edilmektedir.

Jeotermal enerji yerkürenin iç ısısıdır. Dünyanın jeotermal enerjisi, gezegenin orijinal oluşumundan ve minerallerin radyoaktif bozunmasından kaynaklanmaktadır. Gezegenin çekirdeği ile yüzeyi arasındaki sıcaklık farkı olan jeotermal gradyan, çekirdekten yüzeye ısı şeklinde sürekli bir termal enerji iletimi sağlar. Bu ısı merkezdeki sıcak bölgeden yeryüzüne doğru yayılır, magma tabakasındaki sıcaklık ile yer altındaki suların ısınmasını sağlar. Jeotermal kelimesi, Yunanca köklerden yeryüzü anlamına gelen γη (gi) ve sıcak anlamına gelen θερμος (thermos) kelimelerinin birleşimidir. Jeotermal Enerji, ısıtmada ve elektrik üretiminde kullanılır.

Jeotermal enerji için kullanılan ısı, Dünya'nın derinliklerinden Dünya'nın çekirdeğine kadar - 4.000 mil (6.400 km) aşağıda olabilir. Çekirdekte, sıcaklıklar 9.000 °F'nin (5.000 °C) üzerine çıkabilir. Isı, çekirdekten çevreleyen kayaya iletilir. Son derece yüksek sıcaklık ve basınç, genellikle magma olarak bilinen bazı kayaların erimesine neden olur. Magma, katı kayadan daha hafif olduğu için yukarı doğru kıvrılır. Bu magma daha sonra kabuktaki kayayı ve suyu bazen 700 °F'ye (371 °C) kadar ısıtır.

Hidrolik güç ya da su gücü (Yunanca:hydro→su) düşen veya hızlı akan suyun enerjisinden elde edilen, faydalı bir amaç için kullanılabilecek güçtür. Antik çağlardan beri hidrolik güç bir yenilenebilir enerji kaynağı olarak birçok türde su değirmeninde, sulamada ve farklı türde mekanik cihazları; buğday değirmenleri, hızarları, dokuma fabrikalarını, liman vinçlerini, cevher ufalayıcılarını, büyük güçlü çekiçleri, asansörleri, endüstriyel merdaneleri ve tamburları çalıştırmak için kullanılmıştır. Basınçlı hava üretmek için düşen suyla çalışan pompalar, kimi zaman başka mekanizmalara belli mesafeden güç vermek için kullanılmıştır. Günümüzde dünyada üretilen elektriğin önemli bir kısmı hidroelektrik santrallerinde üretilmektedir.

Doğa da yaşamını sürdüren hayvan ve bitkilerin atıkları ile üretilen enerji çeşididir. Çiftlik hayvanlarının dışkıları, ölü ağaçlar ile enerji üretilmektedir. Hayvan atıkları ile biyogaz, bitkilerden ise biyodizel de üretilmektedir.

Enerji depolama elektrik enerjisini elektrik güç şebekesine veya ondan bağımsız depolamak için kullanılan metotların bütününe denir. Elektrik enerjisi, üretim tüketimi aştığı zamanlarda depolanır (özellikle rüzgâr gücü, gelgit gücü, güneş gücü gibi yenilenebilir elektrik kaynakları kullanılan devamlı enerji üretemeyen güç santrallerinde) ve üretim tüketimin altına düştüğü zaman tekrar şebekeye verilir. Bir hidroelektrik santraline su pompalamak güç depolamanın en büyük halidir.

Elektrik ve ulaşım için hatta tek başına birincil enerji kaynağı olarak % 100 yenilenilir enerjiyi kullanmaktaki teşvik küresel ısınma, diğer ekolojik ve ekonomik kaygılar tarafından motive edilmektedir.

Portekiz, 7-11 Mayıs 2016 tarihleri arasında sadece güneş, rüzgâr ve hidroelektrik santrallerinde üretilen enerjiyi kullanarak 4 gün boyunca sıfır emisyon üretti.

Danimarka, 2015'te alışılmışın dışında yüksek rüzgârlı bir günde kendi elektrik ihtiyacının % 140 fazlasını üretti ve Almanya, İsveç ve Norveç'e ciddi miktarda ihraç etti.

Yenilenebilir enerji, her zamankinden daha fazla finansman alan yenilenebilir enerji projeleri ile küresel olarak en hızlı büyüyen sektör olarak kabul ediliyor. Temiz, sürdürülebilir enerji ihtiyacı arttıkça ve yenilenebilir teknolojiler daha da geliştikçe, daha büyük boyutlarda ve karmaşıklıklarda daha fazla proje geliştiriliyor ve bu da onlarla birlikte yetenekli yenilenebilir enerji mühendisleri için büyük bir talep getiriyor.