Umweltschutz – Erzeugung und Nutzung von Wärmeenergie, erneuerbaren Energiequellen

Jegliche Störung der Menge bestimmter chemischer oder biologischer Substanzen oder physikalischer Eigenschaften von natürlichem Wert, die in einen bestimmten chemischen, physikalischen oder biologischen Zustand zurückgeführt werden kann, wird als Verschmutzung bezeichnet, während die Verschmutzung eine dauerhafte Form der Änderung der Zusammensetzung und der Eigenschaften der Umwelt darstellt. Verschmutzung ist das Ergebnis menschlicher Aktivitäten. Luft, Wasser und Ackerland können verschmutzt werden.
Im Laufe der Geschichte hat die menschliche Tätigkeit die Umwelt bis zur Entwicklung der Industrie nicht wesentlich beeinflusst. Die ersten Veränderungen, die der Mensch verursachte, waren auf körperliche Aktivität und physiologische Bedürfnisse zurückzuführen. Mit der Entwicklung und Schaffung sozialer Gemeinschaften beginnt jedoch eine plötzliche Auswirkung auf die Umwelt. So führten in den ursprünglichen Städten und Siedlungen biologische und biochemische Kontaminationen zu Epidemien von Infektionskrankheiten. Mit der Entwicklung der Industrie und der Verwendung von Kohle zur Energieerzeugung im 18. Jahrhundert nahmen die Emissionen von Kohlenstoff-, Schwefel- und Stickoxiden zu. Eine neue Welle der Verschmutzung entsteht durch die Verwendung von Öl und Erdölprodukten. Mit der Entwicklung der Chemie und dem Einsatz von Chemikalien in der Industrie nahm Ende des 19. und bis zum 20. Jahrhundert der Beitrag anderer Schadstoffe zur Umweltverschmutzung zu. Das Interesse am Umweltschutz war im Laufe der Geschichte gering und ist auf sporadische Fälle zurückzuführen. Während der Industrialisierung lag der Wunsch nach Profit über dem Bewusstsein, dass die Umwelt geschützt werden muss. Die ersten Schritte und das Umweltbewusstsein erfolgten erst nach 1945, nachdem festgestellt wurde, dass die Zahl der Menschen, die an bestimmten Krankheiten leiden, in Industriezentren erheblich zunahm. Westliche Länder mit großen Verschmutzungszentren wie Deutschland und Großbritannien sowie Schweden haben die Führung übernommen. Das Streben nach Umweltschutz ist jedoch immer noch gewinnbringend, was die Bemühungen um eine saubere und gesunde Umwelt verlangsamt. Die Vereinigten Staaten und die Volksrepublik China sind die größten Umweltverschmutzer der Welt.
Chemische Verunreinigung. Der Begriff chemische Verschmutzung bezeichnet die absichtliche oder unbeabsichtigte Freisetzung eines chemischen Stoffes in die Umwelt, der nicht zum Umweltschutz gehört und durch seine Wirkung die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften der Umwelt verändert. Umweltschadstoffe sind die häufigsten Produkte menschlicher Aktivität, seltener die Aktivität von Vulkanen.
Biologische Kontamination. Biologische Kontamination ist das Ergebnis der Entwicklung einer Art von Organismus (oder Mikroorganismus), der auf chemischer oder biochemischer Kontamination beruht. Organismen (oder Mikroorganismen) ernähren sich von einer chemischen Substanz (in der Regel organischen oder biochemischen Ursprungs) und verursachen durch Fortpflanzung eine erhebliche Veränderung der Umwelt und können die Gesundheit von Pflanzen, Tieren und Menschen beeinträchtigen.
Radioaktive Kontamination. Radioaktive Kontamination ist das Ergebnis der Verwendung radioaktiver Substanzen, die aufgrund von menschlichem Versagen in die Umwelt freigesetzt werden.

Am häufigsten treten solche Fehler bei der Stromerzeugung auf. Es kommt aber auch zu einer absichtlichen Freisetzung radioaktiver Stoffe wie verschiedener Atomwaffen. Nach Kontamination des Bodens mit radioaktiven Substanzen ist es seit vielen Jahren unmöglich, den Boden für seine ursprünglichen Zwecke zu nutzen.
Abfall. Abfall ist eine Reihe von Substanzen chemischen, biologischen oder nukleären Ursprungs. Abfälle entstehen ausschließlich durch menschliche Aktivitäten. Es ist nicht für die klassische Weiterverwendung geeignet und erfordert neue Verarbeitungs- und Verarbeitungsmethoden. Es wird in gasförmige, flüssige und feste Abfälle unterteilt. Abfälle können inerte, ungefährliche und gefährliche Abfälle sein.
Abfallwirtschaft. Voraussetzung für die Wahl einer Entsorgungsmethode ist eine chemische Analyse des Abfalls. Die chemische Analyse wird von Laboratorien durchgeführt, die auf diese Art der Analyse spezialisiert sind. Ein auf solche Analysen spezialisiertes Labor muss bei einer Akkreditierungsagentur akkreditiert sein. Solche Laboratorien führen laborübergreifende Tests durch, um Genauigkeit und Präzision zu bestimmen. Die Akkreditierung erfordert Präzision, Genauigkeit, Ausschluss von Rechten und Ehrlichkeit bei der Arbeit.
Physikalische und chemische Behandlung von Abfällen. Die physikalisch-chemische Behandlung umfasst die Anwendung physikalischer und chemischer Methoden bei der Behandlung von Abfällen, um die Abfälle unschädlich zu machen oder für andere Zwecke zu verwenden. Ein Beispiel für eine physikalisch-chemische Abfallbehandlung ist die Abwasserbehandlung, bei der die Abwasserbehandlung mechanisch erfolgt. Physikalisch-chemische Verfahren zur Abfallbehandlung. Abhängig von der Art des Abfalls, der Ablagerung, Filtration, Kristallisation, chemischen Fällungsreaktionen, Neutralisationsreaktionen, Verdampfung, Eindickung … Die häufigsten Arten von Abfällen, die einer physikalisch-chemischen Behandlung unterzogen werden, sind industriellen Ursprungs. Solche Abfälle können wieder in den entsprechenden Rohstoff umgewandelt und somit nicht in die Natur entleert werden.
Biologische Abfallbehandlung. Bei der biologischen Abfallbehandlung werden Mikroorganismen eingesetzt. Mikroorganismen zersetzen eine bestimmte chemische Substanz organischen Ursprungs. Es gibt also bestimmte Mikroorganismen, die auch Öl zersetzen können. Für bestimmte Gruppen von Organochemikalien gibt es eine geeignete Gruppe von Mikroorganismen, die sie zersetzen können. Ein Beispiel für die biologische Abfallbehandlung ist die Kompostierung, bei der Abfälle pflanzlichen Ursprungs mit Hilfe von Mikroorganismen in Mikroorganismen zersetzt und in Boden umgewandelt werden, der für die Landwirtschaft weiterverwendet werden kann. Voraussetzung für eine biologische Behandlung ist das Fehlen von Schwermetallen und Chemikalien, die Mikroorganismen zerstören. Das heißt, die Existenz einer ausreichenden Menge organochemischer Substanzen, mit denen die Mikroorganismen sich ernähren, und die entsprechende Verarbeitungstemperatur.
Abfallwärmebehandlung. Bei der thermischen Behandlung werden Abfälle mit Wärme behandelt. Auf diese Weise kann der Abfall sterilisiert oder verbrannt werden. Sterilisation führt zur Zerstörung von Mikroorganismen durch Hitze. Es gibt trockene, feuchte, chemische und ionisierende Strahlung. Die Abfallsterilisation ist eine vorübergehende Lösung und geht der vorübergehenden Entsorgung vor der Verbrennung voraus. Abfälle nach der Sterilisation können nicht dauerhaft entsorgt werden, da sich auf den Deponien große Mengen organischer Stoffe ansammeln, die wiederum zu gefährlichen Abfällen werden und Infektionen verursachen können. Diese Arten von Abfällen fallen in Gesundheitseinrichtungen an und werden in Form von Gaze, Nadeln, Spritzen, Verbänden, Gummihandschuhen und Schläuchen sowie in Form von organischen Chemikalien verwendet.

Der effektivste Weg, Müll zu entsorgen, ist, ihn zu verbrennen. Beim Verbrennen wird es in einfache Bestandteile zerlegt, wobei möglicherweise Energie freigesetzt wird. Bei der Müllverbrennung muss der Müll einen Mindestwärmewert haben (z. B. für die Spittelau-Müllverbrennungsanlage in Wien 8200 kJ / kg). Ist dies nicht der Fall, wird der Abfall mit dem entsprechenden Abfall mit einem höheren thermischen Wert gemischt. Die Verbrennung erfolgt in einer großen Brennkammer bei ca. 850 ° C. Am Boden der Kammer befindet sich ein Raum zum Entfernen von Schlacke, der durch einen elektromagnetischen Abscheider von den Rückständen ferromagnetischer Metalle auf suspendierter Asche und Schlacke getrennt ist. In der Brennkammer befinden sich Rohre mit Dampf, der in Dampf umgewandelt und zur Stromerzeugung verwendet wird. Rauch und Staub passieren verschiedene Abscheider. Rauch strömt also durch „Wäscher“, die HCl, HF, Staub, Schwefeloxide und Stickoxide abscheiden. Das Verfahren selbst soll bei der Verbrennung Dioxin zerstören. Kohlendioxid wird in die Atmosphäre freigesetzt. Es gibt jedoch katalytische Prozesse, bei denen mithilfe von CO2 organische Chemikalien hergestellt werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass keine Verschmutzung in die Umwelt gelangt. Um eine solche Müllverbrennungsanlage kann eine ganze chemische Industrie gebaut werden. Alle erzeugten Abfälle bestehen überwiegend aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff, wobei Stickstoff, Schwefel, Chlor, Metalle und andere Elemente zugesetzt werden. Die thermische Zersetzung solcher Abfälle und die Trennung einzelner Komponenten der Verbrennungsprodukte und die Einführung dieser Komponenten in einen neuen chemischen Prozess tragen zur neuen Nutzung dieser Verbrennungsprodukte bei.
Vorübergehende Beseitigung. Bei der vorübergehenden Beseitigung von Abfällen werden die Abfälle vorübergehend entsorgt, bis sich eine große Menge davon zur weiteren Behandlung oder dauerhaften Beseitigung angesammelt hat. Die Bedingungen für die vorübergehende Beseitigung von Abfällen sind, dass sie frei von Witterungseinflüssen sein müssen, ohne dass sie in den Boden oder in das Wasser- und Abwassersystem gelangen können. Vorübergehende Verschiebung von Anforderungen und Sicherheitsmaßnahmen zur Verhinderung von unerwünschten Ereignissen. Die gebräuchlichsten Entsorgungsarten sind Innenräume. Die besten Sicherheitsvorkehrungen werden durch Trennung nach Typ und chemischer Zusammensetzung erreicht, um unerwünschte chemische Reaktionen zu verhindern.
Permanente Entsorgung. Permanente Abfallentsorgung bedeutet die Entsorgung von Abfällen, die unempfindlich gegen alle Arten von Einflüssen aus der Atmosphäre und Niederschlag sind. Beispielsweise wird diese Art von Abfall in der Bauindustrie erzeugt – Ziegel, Stein, Beton … Aus Gründen der Inertheit sollte eine physikalisch-chemische Analyse des Eluats für Abfälle durchgeführt werden, die nach ihrer Art der Erzeugung als dauerhafte Entsorgung eingestuft sind. Die angegebenen Parameter sollten innerhalb der zulässigen Grenzen für Inertabfalldeponien liegen. (Verordnung über Entsorgungsmethoden und -bedingungen, Kategorien und Arbeitsbedingungen für Deponien (OG, 117/07)) Werden diese Bedingungen nicht erfüllt, können Abfälle als ungefährlich behandelt werden, wenn sie den Anforderungen der Verordnung (OG, 117/07) entsprechen. ungefährlicher Abfall. Entspricht es nicht den Anforderungen für nicht gefährliche Abfälle und den Anforderungen für eine Sondermülldeponie, ist es auf einer Sondermülldeponie zu entsorgen. Bei Überschreitung der Bedingungen für gefährliche Abfälle wird entweder eine thermische Behandlung oder eine physikalisch-chemische Behandlung durchgeführt. Eine biologische Behandlung ist auch möglich, wenn physikalisch-chemische Indikatoren dies zulassen.

Deponien für die dauerhafte Abfallentsorgung müssen die besonderen Bedingungen für die Abfallarten erfüllen, dh die Art der Aufbereitung und Entsorgung der Abfälle auf der Deponie. In den meisten Fällen wird der Untergrund so vorbereitet, dass eine wasserdichte Schicht entsteht, die verhindert, dass Wasser und Chemikalien in den Boden gelangen. Das erzeugte Gas und Wasser muss aus solchen Deponien freigesetzt werden. Vor allem aber sollte die thermische Behandlung oder physikalisch-chemische Abfallbehandlung stärker zum Recyceln und Verwerten von Materialien in neuen Prozessen eingesetzt werden.
Indikatoren für Verschmutzung. Verschmutzungsindikatoren sind Werte, die die physikalischen, chemischen oder biologischen Eigenschaften der Umwelt anzeigen: pH-Wert, Leitfähigkeit, Dichte, Viskosität, Arsen, Quecksilber, Cadmium, Aluminium, Selen, Antimon, Nickel, Kobalt, Molybdän, Vanadium, Mangan, Kupfer, Zink, Blei , Kalzium, Magnesium, Strontium, Kalium, Natrium, Wismut, Tellur, Zinn, Eisen, Silizium, Silber, Bor, Barium, Chrom, Cr6 +, Gesamtstickstoff, gelöster organischer Kohlenstoff, DOC, Gesamtorganischer Kohlenstoff, TOC, Gesamtkohlenstoff, TC , biochemischer Sauerstoffbedarf, BSB, chemischer Sauerstoffbedarf, CSB, Gesamtchlor, freies Chlor, Chloride, absorbierte organische Halogenide, AOX, Phenole, polychlorierte Biphenyle, PCB, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, PAK, Gesamtöle und -fette, Kohlenwasserstoffe, Mineralöle Fluoride, Wasser- oder Feststoffgehalt, Wasserhärte ohne Carbonat, Wasserhärte mit Carbonat, Wasserhärte mit Bicronat, Wasserhärte mit Calcium und Magnesium, Sulfide, Sulfate, Phosphor, Phosphate, Cyanide, Iodide, Bromide, Nitrite, noch Rasen, Ammonium, suspendierte Feststoffe, Niederschläge, Glühverlust, Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylole; BTX.
Umweltmethoden: pH-Bestimmung – Potentiometrische Methode, Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit, Kalorimetriebestimmung, Atomabsorptionsspektrometrie, UV / VIS-Spektrometrie, Spektrophotometrie, Infrarotspektrometrie, Spektrometrie – Induktiv gekoppeltes Plasma, Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, Gaschromatographie, Gaschromatographie , potentiometrische Titrationen, Polarographie, Gravimetrie, Volumetrie, Fällungstitrationen, Redoxtitrationen, Flammpunktbestimmung, Schmelzpunktbestimmung.
Entfernung von Umweltschadstoffen. Es gibt verschiedene Methoden, um Schadstoffe zu entfernen. Maßnahmen zur Verhinderung der Freisetzung von Schadstoffen in die Umwelt beginnen bei der Erzeugung von Abfällen oder Schadstoffen. und organische Lösungsmittel. Der einfachste Weg zur Kondensation besteht darin, einen Teil des Belüftungssystems abzukühlen und dabei flüchtige organische Stoffe in flüssig-flüssiger Form anzusammeln. Physikochemische Methoden und biologische Behandlungen werden eingesetzt, um Verunreinigungen aus Wasser und Boden zu entfernen. Jeder Produktionsprozess erfordert einen eingebauten Prozess, um die Freisetzung von Verschmutzung in die Umwelt zu verhindern. Dies wird durch die Planung der Produktionsweise und der Entsorgung des anfallenden Abfalls erreicht.

Der Zusammenhang zwischen Umweltschutz und Wärmeenergieerzeugung und -nutzung besteht in der Verwendung von Brennstoffen, die beim Verbrennen weitaus weniger Umweltverschmutzung für Wasser, Luft und Boden sowie eine rationelle Nutzung verursachen und den Verbrauch von Wärmeenergie minimieren, um die zuvor genannten Umweltverschmutzungsemissionen in Wasser und Boden zu bringen und die Luft war so klein wie möglich. Aus diesen Gründen wird das sogenannte fossile Brennstoffe versuchen so wenig wie möglich zu verbrauchen, insbesondere Erdöl und Kohle, während Erdgas als die fossile Energie angesehen wird, die im Vergleich zu den beiden vorherigen die geringsten Umweltauswirkungen hat.
Bei der fossilen Verbrennung entstehen hauptsächlich Luftschadstoffe wie Stickoxide, Schwefeldioxid, flüchtige organische Verbindungen und Schwermetalle sowie Schwefel-, Kohlenstoff- und Salpetersäuren, die bei saurem Regen auf die Erde fallen und sowohl die Natur als auch Gebäude betreffen. Denkmäler und Skulpturen aus Marmor und Kalkstein sind besonders empfindlich, da die Säure Calciumcarbonat auflöst. Fossile Brennstoffe enthalten auch radioaktive Substanzen, hauptsächlich Uran und Thorium, die in die Atmosphäre freigesetzt werden. Im Jahr 2000 wurden etwa 12.000 Tonnen Thorium und 5.000 Tonnen Uran in die Atmosphäre freigesetzt. Das Ernten, Verarbeiten und Verteilen fossiler Brennstoffe ist ebenfalls ein Anliegen der Umwelt. Ölbohrungen stellen eine Bedrohung für das Leben im Wasser dar. Ölraffinerien verschmutzen Wasser und Luft. Der Transport von Kohle erfordert die Verwendung von Zügen, während Öl normalerweise von Tankschiffen transportiert wird. Daher erfordert jede Transportart den zusätzlichen Verbrauch fossiler Brennstoffe.
Erdgas wird oft als der reinste fossile Brennstoff bezeichnet, da bei der Verbrennung durch einen Joule Energie weniger Kohlendioxid entsteht als bei der Verbrennung von Öl oder Kohle. Es werden auch viel weniger andere Umweltschadstoffe erzeugt. In absoluten Zahlen trägt es jedoch erheblich zur Erhöhung der globalen Kohlendioxidemissionen bei und wird voraussichtlich zunehmen. Gemäß dem IPCC-Bericht zur vierten Bewertung wurden im Jahr 2004 5,3 Milliarden Tonnen Kohlendioxid durch Erdgasverbrennung erzeugt, während bei der Kohle- und Ölverbrennung 10,6 bzw. 10,2 Milliarden Tonnen erzeugt wurden. Laut einer neuen Version des SRES B2-Berichts zur Emissionsentwicklung würde Erdgas bis 2030 11 Milliarden Tonnen Kohlendioxid pro Jahr verursachen, da der Bedarf an dieser Energie jährlich um etwa 1,9% zunimmt. Die Verbrennung von Kohle und Öl würde 8,4 bzw. 17,2 Milliarden Tonnen Kohlendioxid erzeugen (die gesamten Kohlendioxidemissionen im Jahr 2004 wurden auf 27 200 Millionen Tonnen geschätzt). Darüber hinaus ist Erdgas selbst ein Treibhausgas, und wenn es in die Atmosphäre freigesetzt wird, hat es einen stärkeren Treibhauseffekt als Kohlendioxid selbst, wird jedoch in viel geringeren Mengen in die Atmosphäre freigesetzt. Methan wird jedoch in der Atmosphäre oxidiert und bleibt dort etwa 12 Jahre lang, und im Vergleich dazu hat Kohlendioxid, das selbst bereits oxidiert ist, eine Wirkung von 100 bis 500 Jahren. Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan, dessen Strahlenbelastung 20-mal höher ist als die von Kohlendioxid. Aufgrund dieser Eigenschaften fängt eine Tonne Methan in der Atmosphäre die gleiche Strahlungsmenge ein wie 20 Tonnen Kohlendioxid, wird jedoch in der Atmosphäre 8 bis 40 Mal kürzer gehalten. Trotzdem findet Kohlendioxid viel mehr Beachtung als jedes andere Treibhausgas, da es in viel größeren Mengen in die Atmosphäre freigesetzt wird. Es ist jedoch unvermeidlich, dass ein Teil des Erdgases in die Atmosphäre freigesetzt wird, wo es ausgiebig genutzt wird. Kohleverbrennendes Methan, das in speziellen Methanspeichern nicht mehr zeitgemäß gespeichert wird, gelangt einfach in die Atmosphäre. Trotzdem wird das meiste Methan in der Atmosphäre durch Tiere und Bakterien verursacht, nicht durch vom Menschen verursachte Gaslecks.

Nach der aktuellen Schätzung der EPA liegen die weltweiten Methanemissionen bei 3 Billionen Kubikfuß pro Jahr, 3,2% der Weltproduktion. Die direkten Methanemissionen machen im Jahr 2004 14,3% der weltweiten anthropogenen Treibhausgasemissionen aus. Die Verbrennung von Erdgas führt zu viel weniger Schwefeldioxid und Stickoxiden als jeder andere fossile Brennstoff. Bei der Verbrennung von Erdgas entstehen 117.000 ppm Kohlendioxid, bei der Kohleverbrennung 208.000 ppm Kohlendioxid. Darüber hinaus werden bei der Verbrennung von Erdgas 40 ppm Kohlenmonoxid und bei der Verbrennung von Kohle 208 ppm erzeugt. Stickoxide produzieren 92 ppm im Vergleich zu 457 ppm, die durch Kohleverbrennung erzeugt werden. Schwefeldioxid besteht aus 1 ppm gegenüber 2 591 ppm, die bei der Verbrennung von Kohle entstehen. Bei der Verbrennung von Erdgas entsteht kein Quecksilber, während bei der Verbrennung von Kohle 0,016 ppm entstehen. Partikel, kleine Stücke in festem oder flüssigem Zustand, tragen ebenfalls wesentlich zur globalen Erwärmung bei. Ihr Verhältnis zwischen Erdgas und Kohle beträgt 7 ppm gegenüber 2 744 ppm.
Erneuerbare Energien, nachwachsende Rohstoffe oder nachwachsende Rohstoffe sind Material- oder Energiequellen, die kontinuierlich oder durch bestimmte Prozesse erneuert werden und daher ohne Erschöpfung genutzt werden können. Hierbei handelt es sich um Biomasse, insbesondere Holz, und Pflanzenfrüchte, mit denen Lebensmittel oder Energierohstoffe verarbeitet werden. Erneuerbare (unerschöpfliche) Energiequellen und Sonne, Wind, Gezeiten, Wasserkraft und Wasserthermie. Die Verwendung erneuerbarer Energiequellen schont die Umwelt, da es sich um saubere Energiequellen handelt, die diese nicht verschmutzen. [1] Eine große Anzahl von Ländern fördert den Bau von Anlagen für erneuerbare Energien im Rahmen ihrer Energiepolitik, da sie „unterschiedliche Anreizmaßnahmen anwenden, um sicherzustellen, dass der Anteil erneuerbarer Energien am Energiemix wächst“.
Nachhaltige Energie oder grüne Energie ist eine energieeffiziente Methode zur Erzeugung und Nutzung von Energie, die so wenig wie möglich Auswirkungen auf die Umwelt hat. Nachhaltige Entwicklung ist eine Entwicklung, die den heutigen Bedürfnissen entspricht, ohne die Fähigkeit zukünftiger Generationen zu beeinträchtigen, ihre Bedürfnisse zu erfüllen. Nachhaltiges Bauen ist mit Sicherheit einer der wichtigsten Bestandteile einer nachhaltigen Entwicklung. Dabei geht es um die Verwendung umweltfreundlicher Baustoffe, die Energieeffizienz von Gebäuden und die Abfallbewirtschaftung, die beim Bau und Abriss von Gebäuden anfällt. In Bezug auf eine nachhaltige Entwicklung muss nachhaltiges Bauen Langlebigkeit, Design- und Bauqualität sowie finanzielle, wirtschaftliche und umweltfreundliche Aspekte gewährleisten. Nachhaltige Energie umfasst die Nutzung erneuerbarer Energien (Wasserkraft, Windenergie, Solarenergie, Wellenenergie, Geothermie, Biomassenergie, Gezeitenenergie und Wasserstoffwirtschaft) und Energieeffizienz.
Wasserkraft, Hydraulik- oder Wasserenergie ist die Kraft oder Energie der flüssigen Wassermasse, die für menschliche Zwecke genutzt werden kann. Bevor kommerzieller Strom in großem Umfang verfügbar wurde, wurde die Wasserkraft zur Bewässerung und zum Antrieb verschiedener Maschinen wie Wassermühlen, Textilmaschinen, Sägewerke, Hafenkräne oder Aufzüge verwendet.
Windenergie wird durch Windenergie in eine nützliche Energieform, Strom, umgewandelt.

In klassischen Windmühlen wandeln wir Windenergie in mechanische Energie um und nutzen sie direkt zum Mahlen von Getreide oder Pumpen von Wasser. Die weltweit installierte Windenergie betrug Ende 2007 94,1 GW. Derzeit decken Windparks nur 1% des weltweiten Strombedarfs. In Dänemark sind es 19%, in Spanien und Portugal 9%, in Deutschland und Irland 6% (Daten von 2007). Windenergie versorgt das Stromnetz mit Windenergie, ebenso wie einzelne Windenergieanlagen isolierte Standorte. Der Wind ist reich, erneuerbar, leicht zugänglich und eine saubere Energiequelle. Der Windmangel verursacht selten unüberwindbare Probleme, wenn er an einem kleinen Teil der Stromversorgung beteiligt ist, aber eine größere Abhängigkeit vom Wind führt zu größeren Verlusten.
Solarenergie oder Solarenergie ist die Energie der Sonne, ihres Lichts und der Wärme, die die Menschen seit jeher mit Hilfe verschiedener Technologien nutzen. Sonnenlicht und andere erneuerbare Quellen wie Wind, Wellenenergie und Biomasse zählen zu den am weitesten verbreiteten erneuerbaren Energiequellen der Erde. Nur ein Bruchteil der verfügbaren Sonnenenergie wird genutzt. Solarenergie liefert Strom durch thermische Maschinen oder Photovoltaikanlagen. Einmal konvertiert, ist seine Verwendung nur durch menschlichen Einfallsreichtum begrenzt. Eine unvollständige Liste von Solarsystemen enthält Raum zum Heizen und Kühlen durch passive Solararchitektur, Trinkwasser durch Destillation und Desinfektion, Wärme zum Kochen und Hochtemperaturprozesswärme für industrielle Zwecke. Solartechnologien werden allgemein als passiv oder aktiv charakterisiert, je nachdem, wie das Sonnenlicht gesammelt, umgewandelt und verteilt wird. Aktive Techniken umfassen die Verwendung von Photovoltaikzellen und Solarthermiekollektoren (mit elektrischen oder mechanischen Geräten), um Sonnenlicht in nützliche Ausgabeeinheiten umzuwandeln. Passive Techniken umfassen die Ausrichtung des Gebäudes zur Sonne, die Auswahl von Materialien mit günstigen thermischen oder lichtstreuenden Eigenschaften und die Gestaltung von Räumen, in denen die Luft auf natürliche Weise zirkuliert.
Biomasse. Mit Biomassenergie ist die Energie gemeint, die im Allgemeinen durch die Oxidation (Verbrennung) verschiedener organischer Materialien freigesetzt wird. Die gebräuchlichste und traditionellste Art, diese Energie zu nutzen, ist das klassische Feuer. Es wird angenommen, dass die Entdeckung des Feuers, in der Tat seine kontrollierte Verwendung, die Entwicklung und den „Fortschritt“ der menschlichen Spezies, dh der Zivilisation, ausgelöst hat. Es scheint, als hätte die Zivilisation ihren Kreis geschlossen – nachdem die moderne Gesellschaft Holz und ähnliche Materialien als Brennstoff fast vergessen und die Vorzüge von modernem, modischem und billigem Öl geölt hat, tauchen verschiedene Richtlinien auf, die versuchen, so viele fossile Brennstoffe durch Brennstoffe zu ersetzen aus erneuerbaren organischen Quellen.
Biokraftstoffe sind Kraftstoffe aus der Verarbeitung von Biomasse. Ihre Energie wird durch Kohlenstoffbindung gewonnen, dh die Reduktion von Kohlenstoff aus der Luft in organische Verbindungen. Im Gegensatz zu dem Kohlenstoff, der fossile Brennstoffe emittiert und das Erdklima verändert, stammt der Kohlenstoff in Biokraftstoffen aus der Atmosphäre, aus der Pflanzen ihn während des Wachstums gewinnen. Obwohl fossile Brennstoffe aus der Kohlenstoffbindung stammen, gelten sie nicht als Biokraftstoffe, da sie Kohlenstoff enthalten, der sich in der Natur seit langem nicht verändert hat. Biokraftstoffe gewinnen aufgrund steigender Ölpreise, der Notwendigkeit einer sichereren Energieversorgung und Bedenken hinsichtlich schädlicher Treibhausgasemissionen an Beliebtheit. Im Jahr 2010 erreichte die Weltproduktion von Biokraftstoffen 105 Milliarden Liter, ein Plus von 17% gegenüber 2009. Sie machen 2,7% des Umsatzes aus, wobei der höchste Anteil an Bioethanol und Biodiesel zu verzeichnen ist.

Die weltweite Bioethanolproduktion erreichte 86 Milliarden Liter, wobei die größten Produzenten die Vereinigten Staaten und Brasilien waren (90% der Weltproduktion). Die größten Biodieselhersteller sind die EU-Länder mit einem Anteil von 53% an der Weltproduktion. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur können Biokraftstoffe bis 2050 ein Viertel des weltweiten Treibstoffbedarfs decken. Weltweit werden Biokraftstoffe am häufigsten für den Transport und den Hausgebrauch verwendet. Die meisten Fahrzeugkraftstoffe sind flüssig, da Fahrzeuge eine hohe Energiedichte benötigen, wie sie in Flüssigkeiten und Feststoffen enthalten ist. Eine hohe Energiedichte ist der einfachste und effizienteste Weg, einen Verbrennungsmotor zu erhalten, und es ist erforderlich, dass der Kraftstoff sauber ist. Die leichtesten brennbaren Brennstoffe sind flüssig und gasförmig (sie können verflüssigt werden), zur Übertragung geeignet und sauber (ohne feste Produkte).
Biogas ist ein gasförmiger Brennstoff, der durch anaerobe Vergärung oder Vergärung von organischen Stoffen wie Dünger, Klärschlamm, Siedlungsabfällen oder anderen biologisch abbaubaren Abfällen entsteht. Es besteht hauptsächlich aus Methan und Kohlendioxid. Es könnte in Zukunft eine wichtige Energiequelle sein. Biogas, dh ein Gasgemisch, bei dem der größte Teil des Methans aus einer beliebigen Biomasse gewonnen wird. Biomasse ist alles organische Material, das beim Wachstum von Pflanzen und Tieren entsteht. Von allen erneuerbaren Energiequellen wird in naher Zukunft der größte Beitrag zur Biomasse erwartet. Pro Jahr werden auf der Erde rund 2 Milliarden Tonnen trockene Biomasse produziert. Etwa 1,2% werden für Lebensmittel, 1% für Papier und 1% für Kraftstoff verwendet. Der Rest, rund 96% verrotten oder erhöhen die Versorgung mit erneuerbaren Energien. Biomasse kann erneuerbare Energiequellen wie Biogas, Biodiesel und Bioethanol erzeugen, und die Trockenmasse kann zu winzigen Pellets zermahlen werden, die in automatischen Wärme- und Stromöfen verbrannt werden können.
Geothermie existiert seit der Erschaffung der Erde. Es entsteht durch die langsame natürliche Zersetzung radioaktiver Elemente im Erdinneren. Tief unter der Oberfläche gelangt Wasser manchmal in heißes Gestein und verwandelt sich in kochendes Wasser oder Dampf. Das kochende Wasser kann unter hohem Druck eine Temperatur von über 150 ºC erreichen, ohne sich in Dampf zu verwandeln. Wenn dieses heiße Wasser durch einen Riss in der Erdkruste an die Oberfläche gelangt, nennen wir es eine heiße Quelle. Wenn es unter Druck als Explosion austritt, spricht man von einem Geysir. Heiße Quellen auf der ganzen Welt werden als Heilbäder für Gesundheits- und Erholungszwecke genutzt. Heißes Wasser aus der Tiefe der Erde kann Gewächshäuser und Gebäude erwärmen. In Island, das für seine Geysire und aktiven Vulkane bekannt ist, werden viele Gebäude und Pools mit geothermischem Warmwasser beheizt. Auch heißes Wasser und Dampf aus den Tiefen der Erde können zur Stromerzeugung genutzt werden. Löcher werden in den Boden gebohrt und die Rohre werden in heißes Wasser abgesenkt. Heißes Wasser oder Dampf (bei niedrigerem Druck wird heißes Wasser zu Dampf) steigt durch diese Rohre an die Oberfläche. Ein Geothermiekraftwerk ist wie jedes andere Kraftwerk, außer dass Dampf nicht durch Verbrennung erzeugt, sondern aus dem Boden gepumpt wird. Die weitere Dampfbehandlung entspricht der eines konventionellen Kraftwerks: Der Dampf wird einer Dampfturbine zugeführt, die den Rotor eines elektrischen Generators antreibt. Nach der Turbine tritt der Dampf in den Kondensator ein und kondensiert, um das so gewonnene Wasser zur Erdwärmequelle zurückzuführen.

Gezeitenenergie ist eine Form von Wasserkraft, die die Bewegung des Meeres nutzt, die durch die Veränderungen oder den Fall des Mondes und den Anstieg des Meeresspiegels verursacht wird, um es in Elektrizität und andere Energieformen umzuwandeln. Bisher gibt es keine große wirtschaftliche Reichweite für die Nutzung dieser Energie, aber das Potenzial ist nicht gering. Gezeitenenergie kann in bestimmten Teilen der Welt oder dort, wo Gezeiten stark betont werden, Strom erzeugen. Gezeiten sind vorhersehbarer als Wind und Sonne. Diese Art der Stromerzeugung kann den weltweiten Bedarf nicht decken, aber einen großen Beitrag zu erneuerbaren Energien leisten. Der Unterschied in der Gezeitenhöhe variiert je nach geografischer Lage zwischen (4,5 und 12,5 m). Eg. Die Gezeitenamplituden in der Adria betragen 1 m und im Atlantik, im Pazifik und im Indischen Ozean durchschnittlich 6 bis 8 m. In einigen Teilen der Küste in Westfrankreich und im südwestlichen Teil des Vereinigten Königreichs erreichen die Amplituden bis zu mehr als 12 m. Das Zeitintervall zwischen den beiden Gezeiten beträgt 12 Stunden und 25 Minuten, und an den Ufern von Indochina wird in 24 Stunden nur eine Flut erzeugt. Für eine wirtschaftliche Produktion ist eine Mindesthöhe von 7 m erforderlich. Schätzungen zufolge gibt es weltweit etwa 40 Standorte, an denen Gezeitenkraftwerke installiert werden können.
Wellenenergie. Wellenkraftwerke sind Kraftwerke, die Wellenenergie zur Stromerzeugung nutzen. Wellenenergie ist eine erneuerbare Energiequelle. Dies ist die Energie, die hauptsächlich durch Wind auf der Oberfläche des Ozeans verursacht wird. Die Wellenkraft unterscheidet sich von den täglichen Gezeiten und den stetig zirkulierenden Meeresströmungen. Um Wellenenergie zu nutzen, müssen wir einen Ort wählen, an dem die Wellen ausreichend häufig sind und eine ausreichende Leistung haben. Die Wellenenergie nimmt mit der Tiefe der Welle stark ab, so dass sie in 50 m Tiefe nur 2% der Energie knapp unter der Oberfläche beträgt. Die Wellenleistung wird auf 2 x 109 kW geschätzt, was 10 kW pro Meter Wellenlinie entspricht. Diese Leistung variiert je nach geografischer Lage zwischen 3 kW / m im Mittelmeer und 90 kW / m in der Nordantike. Die Wellenenergie variiert mit der Zeit (im Winter gibt es immer mehr Wellen) und ist zufällig. Die Stromerzeugung aus Wellen ist derzeit keine weit verbreitete kommerzielle Technologie, obwohl seit 1890 versucht wurde, sie zu nutzen. 2008 wurde versucht, im Wasserkraftwerk Aguçadoura in Portugal einen schwimmenden Kugeldämpfer von Pelamis herzustellen. Es wurden 3 schwimmende Pelamis P-750-Gelenkschalldämpfer mit einer installierten Gesamtleistung von 2,25 MW verwendet. Im November desselben Jahres wurden elektrische Generatoren aus dem Meer genommen, und im März 2009 wurde das Projekt auf unbestimmte Zeit eingestellt. Die zweite Phase des Projekts, in der weitere 25 Pelamis P-750-Maschinen installiert werden sollten, um die Leistung auf 21 MW zu erhöhen, ist auf den Rückzug einiger Partner aus dem Projekt zurückzuführen.
Die Wasserstoffwirtschaft oder die Wasserstoffwirtschaft ist die Idee, die ölabhängige Energiewirtschaft der Welt in eine wasserstoffbasierte zu verwandeln. In Bezug auf die Wasserstoffwirtschaft denken wir vor allem an die umweltfreundliche Produktion von Wasserstoff in großen Mengen und seine Anwendung in zwei großen Bereichen: Transport und Energie. Der Hauptgrund ist die Verschmutzung durch Autos, die mit fossilen Brennstoffen (Kohlenwasserstoffen) betrieben werden. Alleine in den USA wurden im Jahr 2001 mehr als 500 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente aus Kraftfahrzeugen emittiert. Vor fast 50 Jahren wurde in der wissenschaftlichen und technischen Literatur die Verwendung von Wasserstoff als Primärenergiequelle für Transport und Elektrizität angekündigt. In den späten 1960er Jahren wurde im NASA Apollo-Programm eine Wasserstoff-Brennstoffzelle als Energiequelle eingesetzt.