Yenilenebilir enerji, doğadaki kaynaklardan elde edilebilen ve doğa tarafından daimi olarak takviye edilebilen enerjiye denir. Bu kaynaklar güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, dalga enerjisi, biyokütle enerjisi, jeotermal enerjisi, hidrolik (hidroelektrik) enerjisi, hidrojen enerjisi olarak sıralanabilir. 2015 yılı sonu itibariyle, 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.
Güneş Enerjisi
Güneşten gelen ve dünya atmosferi dışında şiddeti sabit ve 1370 W/m² olan ve yer yüzeyinde 0–1100 W/m² değerleri arasında değişen yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Isıtmadan soğutmaya ve elektrik üretiminde kontrollü olarak kullanılabilmektedir. Güneş enerjisini toplayıp ısı, elektrik gibi faktörlere çevirebilen güneş kolektörleri güneş enerjisinin kullanımındaki aracı elemandır. Ülkemizin yıllık güneşlenme süresi ortalama olarak 2640 saattir. Maksimum güneşlenme 362 saat ile temmuz ayında, minimum güneşlenme süresi ise 98 saat ile aralık ayında görülmüştür.
Rüzgâr Enerjisi
Rüzgâr enerjisi, rüzgârı oluşturan hava akımının sahip olduğu hareket (kinetik) enerjisidir. Bu enerjinin bir bölümü yararlı olan mekanik veya elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Rüzgârın gücünden yararlanılmaya başlanması çok eski dönemlere dayanır. Rüzgâr gücünden ilk yararlanma şekli olarak yelkenli gemiler ve yel değirmenleri gösterilebilir. Daha sonra tahıl öğütme, su pompalama, ağaç kesme işleri için de rüzgâr gücünden yararlanılmıştır. Günümüzde rüzgâr daha çok elektrik üretmek amacıyla kullanılmaktadır.
Fosil, nükleer ve diğer yöntemlerde atmosfere zararlı gazlar salınmakta, bu gazlar havayı ve suyu kirletmektedir. Rüzgârdan enerji elde edilmesi sırasında ise bu zararlı gazların hiçbiri atmosfere salınmaz. Dolayısıyla rüzgâr enerjisi temiz bir enerjidir, yarattığı tek kirlilik gürültüdür. Pervanelerin dönerken çıkardığı sesler günümüzde büyük ölçüde azaltılmıştır.
Dalga Enerjisisi
Günümüzde dalga enerjisi yaygın değildir. Bunun nedeni, şiddetli fırtınalarda dalga enerjisi türbinlerinin çok zarar görmesi ve dalga oranının çok yüksek olduğu yerlerin kısıtlı oluşudur. Norveç’in Bergen kenti yakınlarında bir dalga enerjisi türbini inşa edilmiş; uzun zaman boyunca Bergen’in elektiriğini üreten bu türbin şiddetli bir fırtınada paramparça olmuştur.
Biyokütle Enerjisi
Biyokütle enerjisi, her türlü organik atıktan, bitkiler, otlar, yosunlar ve alglerden elde edilebilir. Bitkilerin yakılması ya da hayvan atıklarının enerji üretimi için kullanılması biyokütle enerjisinin en geleneksel çeşitleridir. Bu enerji türü insanlık tarihinde bolca kullanılmıştır ve az gelişmiş toplumlarda daha sık kullanılan bir enerji türüdür. Biyokütle enerjisi için daha gelişmiş yöntemler de bulunmaktadır. Hayvansal ve bitkisel kaynaklardan biyodizel, biyoetanol gibi yakıtlar üretilebilmektedir. Bu yakıtlar fosil yakıtlar gibi atmosferde karbondioksit artışına sebep olmaz. Ayrıca biyokütle enerji üretimi dışında yapı malzemesi ya da geri dönüşümlü kâğıt ve plastik üretimi için de kullanılabilir.
Jeotermal Enerjisi
Jeotermal enerji, kaynak suyunun sıcaklığına göre elektrik üretimi, ısıtma (bölgesel, konut, sera vb.), kimyasal madde üretimi, kurutmacılık, bitki ve kültür balıkçılığı, tarım, seracılık, karların eritilmesi, termal turizm vb.de kullanılmaktadır. Dünyada jeotermal enerji kapasitesinin çok azından yararlanılmaktadır. Jeotermal enerji ile ısınan konutlara her yıl yenileri eklenmektedir.
Jeotermal (jeo-yerküre, termal-ısı anlamına gelir) yerkabuğunun çeşitli derinliklerinde birikmiş ısının oluşturduğu, kimyasallar içeren sıcak su, buhar ve gazlardır. Jeotermal enerji de bu jeotermal kaynaklardan ve bunların oluşturduğu enerjiden doğrudan veya dolaylı yollardan faydalanmayı kapsamaktadır. Jeotermal enerji yeni, yenilenebilir, sürdürülebilir, tükenmez, ucuz, güvenilir, çevre dostu, yerli ve yeşil bir birincil enerjikaynağıdır. İçinde su bulunmayan sıcak kuru kayalar da jeotermal enerji kaynağıdır.
Hidrolik (Hidroelektrik) Enerjisi
Hidrolik enerji, yenilenebilir enerji kaynakları içinde teknoloji gelişimi en ileri düzeyde olan enerji kaynağıdır. Kullanılmakta olan en eski enerji kaynaklarından biri olan hidrolik enerjinin kaynağı sudur. Bu nedenle hidroelektrik santraller bir su kaynağı üzerinde olmak zorundadır. Elektriği uzun mesafelere ileten teknoloji bulunduktan sonra hidrolik enerji daha da çok kullanılır olmuştur. Hidroelektrik santraller akan suyun gücünü elektriğe dönüştürür. Akan su içindeki enerji miktarını, suyun akış ya da düşüş hızı belirler. Büyük bir nehirde akan su, büyük miktarda enerji taşımaktadır ya da su çok yüksek bir noktadan düşürüldüğünde yine yüksek miktarda enerji elde edilmektedir. Her iki yolla da kanal ya da borular içine alınan su, türbinlere doğru akar. Elektrik üretimi için pervane biçiminde kolları olan türbinlerin dönmesini sağlar. Türbinler jeneratörlere bağlıdır ve mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.
Hidroelektrik santraller en önemli ve enerji üretiminde en büyük paya sahip yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Yağmur ve karla yükseklere taşınan suların potansiyel enerjisi türbin ve jeneratörler vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülür. Hidroelektrik her yıl yağışlar tekrarlandığı için yenilenebilir olarak nitelenen enerji kaynağı grubundandır.
Bir megavat kurulu güçten aşağı olan hidroelektrik yapımlara küçük hidroelektrik santralleri (KHES) adı verilir. Bunlar büyük düşü (suyun yüksekten düşürülmesi ilkesi ile elektrik üreten) barajları gerektirmeden küçük akarsulara kurulabilen, küçük yerleşim yerlerine elektrik enerjisi sağlayan türbin düzenekleridir.
Hidrojen Enerjisi
Güneş ve diğer yıldızların termonükleer tepkimeye vermiş olduğu ısının yakıtı hidrojen olup, evrenin temel enerji kaynağıdır. Hidrojen bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim kütle başına en yüksek enerji içeriğine sahiptir. 1 kg hidrojen 2,1 kg doğal gaz veya 2,8 kg petrolün sahip olduğu enerjiye sahiptir. Ancak birim enerji başına hacmi yüksektir.
Isı ve patlama enerjisi gerektiren her alanda kullanımı temiz ve kolay olan hidrojenin yakıt olarak kullanıldığı enerji sistemlerinde, atmosfere atılan ürün sadece su ve/veya su buharı olmaktadır. Hidrojen petrol yakıtlarına göre ortalama %33 daha verimli bir yakıttır. Hidrojenden enerji elde edilmesi esnasında su buharı dışında çevreyi kirletici ve sera etkisini artırıcı hiçbir gaz ve zararlı kimyasal madde üretimi söz konusu değildir.
Araştırmalar, mevcut koşullarda hidrojenin diğer yakıtlardan yaklaşık üç kat pahalı olduğunu ve yaygın bir enerji kaynağı olarak kullanımının hidrojen üretiminde maliyet düşürücü teknolojik gelişmelere bağlı olacağını göstermektedir.
Bununla birlikte, günlük veya mevsimlik periyotlarda oluşan ihtiyaç fazlası elektrik enerjisinin hidrojen olarak depolanması günümüz için de geçerli bir alternatif olarak değerlendirilebilir. Bu tarzda depolanan enerjinin yaygın olarak kullanılabilmesi örneğin toplu taşıma amaçları için- yakıt piline dayalı otomotiv teknolojilerinin geliştirilmesine bağlıdır.
