Năng lượng bền vững

Các ví dụ về năng lượng bền vững: Năng lượng mặt trời tập trung with lưu trữ nhiệt bằng muối chảy ở Tây Ban Nha; năng lượng gió ở Nam Phi; phương tiện công cộng chạy bằng điện ở Singapore; và nấu ăn sạch ở Ethiopia.
Một loại năng lượng được xem là bền vững nếu nó “đáp ứng các nhu cầu của hiện tại mà không làm hại đến khả năng đáp ứng nhu cầu của các thế hệ tương lai.” Phần lớn các định nghĩa về năng lượng bền vững đều cân nhắc đến các khía cạnh về môi trường như sự thải khí nhà kính, hay các khía cạnh về xã hội và kinh tế như sự nghèo năng lượng. Các nguồn năng lượng tái tạo như gió, thủy điện, ánh sáng mặt trời, và địa nhiệt nhìn chung đều bền vững hơn rất nhiều so với các nguồn năng lượng hóa thạch. Tuy nhiên, một số dự án năng lượng tái tạo như phá rừng để sản xuất xăng sinh học có thể gây tổn hại nghiêm trọng tới môi trường.
Vai trò của năng lượng không tái tạo được trong năng lượng bền vững vẫn đang gây tranh cãi. Năng lượng hạt nhân, một nguồn năng lượng thải ra ít cacbon, có tỉ lệ tử vong trong lịch sử tương đương với tỉ lệ tử vong của năng lượng gió và mặt trời. Tuy nhiên, tính bền vững của nó vẫn đang được bàn luận vì những lo lắng đến chất thải phóng xạ, sự phổ biến hạt nhân và các vụ tai nạn. Việc chuyển đổi từ than sang khí tự nhiên có nhiều lợi ích đối với môi trường, bao gồm việc giảm tác động đến khí hậu, nhưng có thể kéo dài thời gian chuyển đổi sang các nguồn năng lượng bền vững hơn. Các trạm thu giữ carbon có thể được xây vào các nhà máy điện để loại bỏ khí thải carbon dioxide (CO2), nhưng công nghệ này rất đắt đỏ và hiếm khi được sử dụng.
Nhiên liệu hóa thạch chiếm 38% trong tổng số nguồn năng lượng được tiêu thụ trên toàn thế giới, và thải ra 76% lượng khí nhà kính toàn cầu. Khoảng 790 triệu người ở các nước đang phát triển thiếu tiếp cận đến điện, và 2,6 tỉ người sử dụng các chất đốt gây ô nhiễm như gỗ và than gỗ để nấu ăn. Để giảm lượng khí thải nhà kính đến mức độ thống nhất với Thỏa thuận chung Paris năm 2015 sẽ cần một sự chuyển đổi toàn hệ thống trong cách năng lượng được sản xuất, phân phối, lưu trữ và sử dụng. Việc đốt các nguồn nhiên liệu hóa thạch và nhiên liệu sinh khối là một nguyên nhân lớn gây ra ô nhiễm không khí, theo ước tính dẫn đến 7 triệu cái chết mỗi năm. Do đó, việc chuyển sang một hệ thống năng lượng thải ra ít carbon sẽ có lợi ích cho không chỉ môi trường mà còn sức khỏe con người. Có nhiều cách để cung cấp tiếp cận đến điện và nấu ăn sạch mà vừa phù hợp với các mục tiêu khí hậu, vừa đem đến các lợi ích sức khỏe và kinh tế đến các nước đang phát triển.
Các lộ trình giảm biến đổi khí hậu đã được đưa ra để giới hạn mức độ ấm lên toàn cầu ở mức 2°C (3.6 °F). Các lộ trình này bao gồm việc giảm dần và ngưng sử dụng các nhà máy điện than, sản xuất nhiều điện hơn từ các nguồn sạch như gió và ánh sáng mặt trời, và chuyển dịch sang hướng sử dụng điện thay vì nhiên liệu hóa thạch trong các khu vực kinh tế như giao thông vận tải và cấp nhiệt cho các công trình. Với một số công nghệ và quy trình tiêu thụ nhiều năng lượng nhưng lại khó để điện hóa, nhiều lộ trình đề cử việc sử dụng nhiên liệu hydro sản xuất từ các nguồn năng lượng ít khí thải. Để đáp ứng thị phần ngày càng tăng của năng lượng tái tạo biến đổi, các lưới điện cần sự linh hoạt qua các cơ sở hạ tầng như lưu trữ năng lượng. Để giảm sâu khí thải, các cơ sở hạ tầng và công nghệ sử dụng năng lượng như các công trình và hệ thống giao thông sẽ cần phải thay đổi để không những sử dụng các dạng năng lượng sạch mà còn bảo tồn năng lượng. Một số công nghệ trọng yếu trong việc loại bỏ khí nhà kính từ năng lượng vẫn đang trong giai đoạn trứng nước.
Năng lượng gió và mặt trời đã tạo ra 8.5% sản lượng điện toàn thế giới năm 2019. Thị phần này đang tăng trong khi giá cả đã giảm và được dự báo là sẽ tiếp tục hạ xuống. Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) ước tính rằng 2,5% lượng GDP toàn thế giới sẽ cần được đầu tư vào hệ thống năng lượng hàng năm từ 2016 đến 2035 để giới hạn mức ấm lên toàn cầu ở 1.5°C (2.7°F). Các chính sách từ chính phủ để khuyến khích sự chuyển đổi hệ thống năng lượng, nếu được xây dựng tốt, sẽ có thể làm giảm lượng khí thải nhà kính và cải thiện chất lượng không khí. Trong nhiều trường hợp, chúng cũng có thể làm tăng an ninh năng lượng. Các chính sách này tiếp cận những phương pháp như thu phí carbon, tiêu chuẩn danh mục năng lượng tái tạo, giảm và ngưng cung cấp hỗ trợ tài chính cho nhiên liệu hóa thạch, và phát triển cơ sở hạ tầng để hỗ trợ việc điện hóa và giao thông vận tải bền vững. Chính phủ cũng có vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ tài chính cho việc nghiên cứu, phát triển và thử nghiệm các công nghệ năng lượng sạch mới.