روش های تولید انرژی و تبدیل به انرژی دیگر چیست؟
سامانه‌های انرژی تجدیدپذیر هیبریدی
روش دیگر برای سامانه انرژی ترکیبی، یک آرایه پنل فتوولتائیک (photovoltaic array) است که با یک توربین باد کوپل شده باشد. مزیت این سامانه، خروجی بیش‌تر توربین‌های بادی در زمستان است. در حالی‌که در طول تابستان پنل‌های خورشیدی خروجی پیک تولید خود را دارند. این سامانه انرژی ترکیبی اغلب منجر به راندمان و بازگشت اقتصادی و زیست‌محیطی بیش‌تری نسبت به سامانه‌های تنهای بادی، خورشیدی، زمین گرمایی یا سامانه‌های مستقل تولید سه‌گانه (trigeneration stand-alone systems) می‌شوند.
ساختمان انرژی صفر
اکثر ساختمان‌های انرژی صفر از شبکه برق سراسری برای ذخیره انرژی استفاده می‌کنند ولی بعضی از آن‌ها هم مستقل از شبکه می‌باشند. انرژی معمولاً در مکان از طریق ترکیب تکنولوژی تولید انرژی همچون تکنولوژی خورشیدی و باد تولید می‌شود، در حالیکه مصرف کل انرژی را با HVAC به شدت کارآمد و تکنولوژی‌های روشنایی کاهش می‌یابد. هدف انرژی صفر با کاهش هزینه تکنولوژی‌های انرژی جایگزین و افزایش هزینه سوخت‌های فسیلی کاربردی‌تر می‌شود. تاریخچه انرژی تجدیدپذیر
انرژی توانایی و قابلیت انجام کار از سوی انسان‌ها یا سایر اجسام است به کار مایه نیرو گفته می‌شود از دیدگاه علمی می‌توان انرژی را به این صورت تعریف کرد: انرژی میزان توانایی که در زمان معین یک کار مصرف می‌شود این تعریف را می‌توان با رابطهٔ زیر نشان داد، وقتی چیزهایی را از زمین برمی‌دارید یا دری را باز می‌کنید یا چیزی را می‌نویسید یا دوچرخه‌ای را سوار می‌شوید نیرو (انرژی) به کار برده‌اید اگر در بارهٔ مواردی که نیرو به کار برده‌اید کمی اندیشه کنید متوجه خواهید شد که بدون انرژی زندگی امکان‌پذیر نخواهدبود آنوقت شما نسبت به مصرف آن آنقدر بی‌ملاحظه هستید…! داشتم می‌گفتم اگر خوب دقت کنید متوجه خواهید شد که در انجام کارهای بالا چیزی را می‌کشیذ یا می‌رانید به این کشش و رانش انرژی گفته می‌شود. حالا با تعریف نیرو و انرژی آشنا شدیم انرژی را می‌توان به صورت‌های مختلفی در طبیعت دید؛ که ماهیچه‌ای که خودمان از آن استفاده می‌کنیم و بدون آنکه آن را به وجود آوریم از آن استفاده می‌کنیم انرژِی باد، انرژی سوخت گیاهی، انرژِی زمین، انرژی هسته‌ای، انرژی هیدروژن، انرژِی، انرژِی تابشی و انرژِی صوتی و انرژِ‌های ترکیبی که می‌تواند ترکیب هر نیرویی با نیروهای دیگر باشد مثلاً هیبردی که ترکیبی از بنزیت و الکتریسیته‌است ویا گاز با بنزین باشد اگر انرژِ نبود ما نمی‌توانستیم حتی یک پر که خیلی سبک است را از روی زمین بلند کنیم. انرژی آبی
برق تولید شده با استفاده از انرژی جنبشی آب جاری را نیروی هیدروالکتریک گویند. با ایجاد سد می‌توان جریان رودخانه را متوقف نمود. با ایجاد سد مخزنی از آب تشکیل می‌شود. اما سدهای احداثی بر روی رودخانه‌های بزرگتر باعث تشکیل مخزن نمی‌شود. جهت تولید برق در یک نیروگاه هیدروالکتریکی آب رودخانه به داخل آن هدایت می‌شود. انرژی نو
انرژی نو یا انرژی جایگزین به آن دسته از انرژی‌ها گفته می‌شود که برای تولیدشان از منابع بدون کربن استفاده می‌گردد؛ مانند انرژی خورشیدی، انرژی بادی، انرژی دریایی، زمین گرمایی، نیروگاه‌های آبی و کربن خنثی مانند زیست توده. از هیدروژن نیز که در پیل‌های هیدروژنی قادر به ذخیره انرژی است، به عنوان انرژی نو نام برده می‌شود. ساختمان انرژی صفر
این ساختمان‌ها می‌توانند از شبکه تأمین انرژی جدا ومستقل باشد بدین ترتیب انرژی به صورت محلی و از طریق ترکیبی از فناوری‌های تولید انرژی‌های نو از قبیل خورشیدی، بادی و بیوسوخت‌ها تأمین می‌گردد. آن در حالیست که با استفاده از تکنولوژی‌های خاص برای سیستم‌های روشنایی و گرمایش و سرمایش فوق پربازده در مصرف هر چه کمتر انرژی تلاش شده‌است. به عبارت دیگر در یک ساختمان انرژی صفر قبل از تولید انرژی پاک به بهینه‌سازی مصارف انرژی در بخش‌های مختلف ساختمان پرداخته شده‌است و با استفاده هوشمندانه از تکنولوژی تجدیدپذیر تعادل میان تولید و مصرف انرژی برقرار می‌کند. تولید هم‌زمان
در مولدهای قدرت امروزی، معمولاً از سوزاندن سوخت‌های فسیلی و گرمای حاصله برای تولید قدرت محوری و سپس تبدیل آن به انرژی الکتریسیته استفاده می‌شود. متداول‌ترین این نوع سیستم‌ها، نیروگاه‌های عظیم برق هستند. در نیروگاه‌های حرارتی که سهم عمده‌ای در تأمین نیاز الکتریسیته جوامع مختلف دارند، به‌طور متوسط تنها یک‌سوم از انرژی سوخت ورودی، به انرژی مفید الکتریسیته تبدیل می‌شود، به عبارت دیگر بازده این نیروگاه‌ها حدود ۳۰ تا ۳۵ درصد است. در این نوع نیروگاه‌ها، مقدار زیادی انرژی حرارتی از طرق مختلف نظیر کندانسور، دیگ بخار، برج خنک‌کن، پمپ‌ها و سیستم لوله‌کشی موجود در تأسیسات، به هدر می‌رود. از این گذشته، در شبکه‌های انتقال برق نیز حدود ۱۵ درصد از انرژی الکتریسیته تولیدی، تلف می‌شود. اگر تولید برق در محل مصرف صورت بگیرد، این مقدار اتلاف عملاً وجود نخواهد داشت. تولید هیدروژن
در سال ۱۹۹۹ بیشتر هیدروژن تولیدی (۹۵ درصد) از راه اصلاح بخار سوخت‌های فسیلی یا اکسایش جزئی متان و گازی‌سازی زغال سنگ بدست آمد. سهم اندکی از تولید هیدروژن به روش‌های الکترولیز آب و گازی‌سازی زیست‌توده مربوط می‌شود. نزدیک به ۴درصد از هیدروژن تولیدی در جهان از راه برق کافت بدست می‌آید. هدف نهایی در اقتصاد هیدروژن پیدا کردن روش‌های اقتصادی با کمترین میزان خسارت به محیط زیست، در تولید هیدروژن است. تولید الکتریسیته
امروزه توربین‌های متصل به ژنراتورهای الکتریکی بیشترین حجم انرژی الکتریکی را تولید می‌کنند. به کمک توربین‌ها انرژی سوخت یا بخار یا آب به ژنراتور منتقل می‌شود تا تبدیل به انرژی الکتریکی شود. توربین‌ها تجهیزاتی مکانیکی با دقت ساخت بالا هستند که با توجه به نوع نیروگاه و سیالی که آن را به چرخش درمی‌آورد انواع مختلفی دارند که در ادامه در مورد آن بیشتر صحبت می‌کنیم. الکتروکاتالیست
برای انجام بسیاری از واکنش‌ها، روش‌های مختلفی وجود دارد. به عنوان مثال، هیدروژن و اکسیژن می‌توانند برای تشکیل آب از طریق واکنش رادیکال آزاد که به آن احتراق گفته می‌شود، ترکیب شوند. از گرمای این واکنش می‌توان از طریق موتور درون‌سوز با راندمان بالاتر از ۶۰٪ (با نسبت تراکم ۱۰ و نسبت گرمای ویژه ۱٫۴) براساس چرخه اتو انرژی مفیدی حاصل کرد. هم‌چنین می‌توان هیدروژن و اکسیژن را از طریق واکنش اکسایش-کاهش مانند آنچه در پیل سوختی رخ می‌دهد ترکیب کرد. در این فرایند، واکنش به دو نیم‌واکنش تقسیم می‌شود که در الکترودهای جداگانه رخ می‌دهند. در این شرایط انرژی واکنش‌دهنده مستقیماً به برق تبدیل می‌شود. انرژی الکتریکی
انرژی الکتریکی انرژی حاصل از انرژی پتانسیل الکتریکی یا انرژی جنبشی است. انرژی الکتریکی، به انرژی ای گفته می‌شود که از انرژی پتانسیل الکتریکی تبدیل شده‌است. این انرژی با ترکیبی از جریان الکتریکی و پتانسیل الکتریکی که توسط یک مدار الکتریکی تحویل داده می‌شود (به عنوان مثال، توسط یک منبع انرژی الکتریکی تهیه می‌شود) تأمین می‌شود. در این نقطه که این انرژی پتانسیل الکتریکی به نوع دیگری از انرژی تبدیل شده‌است، انرژی پتانسیل الکتریکی متوقف می‌شود؛ بنابراین، تمام انرژی الکتریکی قبل از تحویل به مصرف نهایی، انرژی پتانسیل است. پس از تبدیل شدن از انرژی پتانسیل، انرژی الکتریکی را همیشه می‌توان نوع دیگری از انرژی (گرما، نور، حرکت و غیره) نامید. تولید الکتریسیته
۱- بخار: توربین بخار که به وسیلهٔ بخار خشک یا بخار سوپر هیت به حرکت در می‌آید یکی از متداول‌ترین انواع توربین در دنیاست این توربین‌ها که معمولاً چند مرحله ای یا دو مرحله ای هستند (بسته به فشار بخار و توان توربین) عمر بالایی دارند و راندمان قابل قبولی هم دارند. ابتدا آب به وسیله حرارت تولید شده از روش‌های زیر : ۱–۱- شکافت هسته‌ای که انرژی حاصل از واکنش هسته ای در یک رآکتور هسته ای در نهایت بخار خشک تولید می‌کند و با استفاده از یک توربین بخار انرژی بخار خشک به ژنراتور منتقل می‌شود؛ بنابراین یک نیروگاه هسته ای در حقیقت یک نیروگاه بخار است که برای تأمین بخار از انرژی هسته ای استفاده شده‌است. از مزایای این نوع نیروگاه می‌توان به انرژی ارزان و طولانی مدت اشاره کرد از معایب آن این است که باید انرژی آن همیشه مصرف شود و برای نوسانات بار مناسب نیست و حتی نوسانات بار در شرایطی می‌تواند برای آن خطرناک باشد همچنین در صورت بروز حادثه مانند آنچه در نیروگاه چرنوبیل یا نیروگاه‌های اتمی ژاپن رخ داد یک فاجعه انسانی رخ خواهد داد. اما با این حال هنوز بسیاری از کشورهای پیشرفته از جمله آمریکا درصد بالای از انرژی مورد نیاز خود را از انرژی هسته ای تأمین می‌کنند. ۱–۲- از سوختن سوخت‌هایی همچون زغال سنگ، گاز طبیعی یا نفت آب به جوش می‌آید و سپس از این بخار برای به حرکت درآوردن پره‌های توربین استفاده می‌شود. در بعضی از نیروگاه‌ها جدید از انرژی خورشیدی برای تأمین انرژی استفاده می‌شود. ۱–۳- انرژی زمین گرمایی این روش تولید انرژی در مکان‌هایی خاص مانند نزدیک آتش فشان‌های نیمه فعال قابل ساخت است در این روش معمولاً با استفاده از آب گرمی که با فشار از داخل زمین فوران می‌کند توربینی خاص را به حرکت درمی‌آورند یا با استفاده از این حرارت مایعی که در دمای پایینی می‌جوشد را گرم می‌کنند و انرژی آن را به توربین می‌دهند. نیز اشاره کرد. ۱–۴- پانل‌های فتوولتاییک و خورشید گرمایی در این روش نور خورشید مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. اگر چه سلول‌های فتو ولتاییک هنوز برای استفاده در مقیاس وسیع گران هستند اما راندمان سلول‌های خورشیدی از ۳۰ درصد در گذشته‌ای نه چندان دور به ۴۰ درصد رسیده‌است. از پانل‌های خورشیدی فتو ولتاییک بیشتر در مناطق دور افتاده و کم جمعیت که هزینه انتقال انرژی و نصب تجهیزات توجیه ندارد مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما در کشورهای با فناوری پیشرفته مانند ژاپن، آلمان، ایالات متحده و.. به علت مسائل زیست‌محیطی و افزایش راندمان نسل جدید این سلول‌ها ظرفیت نصب با سرعت بالایی در حال افزایش است. در روش خورشید گرمایی با استفاده از نور آفتاب و تمرکز انرژی خورشید به روش‌های مختلف دمای آب را بالا می‌برند و در نهایت اختلاف دمای ایجاد شده بین آب گرم و سرد باعث جریان آب می‌شود که این حرکت سبب می‌شود توربینی که در مسیرش قرار دارد را به حرکت وادارد و به این ترتیب الکتریسیته تولید می‌شود. یا آنقدر دمای اب را بالا می‌برند تا بخار تشکیل شود و با انرژی بخار توربین را به گردش درمی‌آورند. برای تمرکز انرژی گرمایی خورشید از آینه‌های شلجمی استفاده می‌شود یا اینکه با استفاده از محفظه ای شیشه ای دمای اب را بالا می‌برند مانند همان پدیده ای که هنگام بسته بودن درهای خودرو در تابستان در داخل خودرو اتفاق می‌افتد و دمای داخل خودرو بسیار بیشتر از دمای محیط می‌شود فقط به این دلیل که بازتابش از داخل محفظه نمی‌تواند از محفظه عبور کند و دو بار بازتابیده می‌شود. نکته بحرانی در مورد توربین‌های بخار دما و فشار بخار است بخار ورودی به توربین باید آنقدر داغ باشد که بخار کاملاً خشک داشته باشیم تا در خروجی توربین که دما افت می‌کند قطرات آب تشکیل نشود در صورتی که قطرات آب در توربین تشکیل شود یک فاجعه رخ خواهد داد چون قطرات آب تشکیل شده در آن دما و فشار بالا به راحتی به پره‌های گرانقیمت توربین صدمه می‌زنند. از مزایای توربین بخار عمر مناسب و راندمان نسبتاً بالای آن است و از معایب آن می‌توان به مصرف زیاد منابع آبی و هزینه بالای مورد نیاز برای سرمایه‌گذاری اولیه اشاره کرد و همچنین برای استارت این نیروگاه به زمان و فعالیت زیادی نیاز است و مشکلات خاص خود را دارد. همچنین بهره‌برداری از نیروگاه بخار پیچیدگی‌های خاص خود را دارد. توان اسمزی
سومین روش روش خازنی Doriano Brogioli است که نسبتاً جدید است و تا کنون در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی واقع شده‌است. با این روش انرژی می‌توان آب شور و آب شیرین به وسیله شارژچرخه‌ای الکترودها در تماس با آب شور به دنبال تخلیه در آب شیرین استخراج شود. از آنجایی که میزان انرژی الکتریکی مورد نیاز در طول وهله شارژ کمتر از میزان انرژی خارج شده در طول مر حله تخلیه است هر چرخه کامل به‌طور مؤثری انرژی تولید می‌کند. توزیع بصری این تأثیر این است که تعداد زیادی از یون‌ها در آب شور به‌طور مؤثری شارژروی هر الکترودرا با ایجاد یک لایه نازک از شارژمخالف بسیار نزدیک به سطح الکترود بانام دو لایه الکتریکی خنثی می‌سازند؛ بنابراین ولتاژالکترودها در طول مرحله شارژ پایین است و شارژ نسبتاً آسان است. بین وهله شارژو تخلیه الکترودها در تماس با آب شیرین قرار می‌گیرند پس از این با افزایش ولتاژالکترودها یون‌های کمتری برای خنثی سازی شارژ روی هر الکترود وجود دارند. مرحله تخلیه قادر به تولید میزان نسبتاً بالایی از انرژی است. سامانه‌های صرفه‌جویی انرژی حرارتی
به‌طور کلی انتقال انرژی از منبع اتلاف انرژی به گیرنده این انرژی بدو صورت مستقیم و غیرمستقیم انجام م یشود. اگر ترکیب شیمیایی دو سیال یکسان بوده و اختلاط دو گاز امکان‌پذیر باشد. دو سیال سرد و گرم به‌طور مستقیم با هم در تماس بوده و انتقال انرژی صورت می‌پذیرد مانند خشک کن‌ها در سیستم‌های غیرمستقیم بازیافت انرژی از یک وسیله جهت انتقال انرژی از منبع تلف شده به گیرنده استفاده می‌شود. در این روش سیستم‌های زیر اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرند: انرژی الکتریکی
تولید برق فرایند تولید انرژی الکتریکی از اشکال دیگر انرژی است. فناوری زیست‌محیطی
اصول: دانشمندان در جستجوی انرژی‌های پاک جایگزین برای روش‌های تولید برق هستند. برخی از فناوری‌ها مانند هضم بی‌هوازی از مواد زاید انرژی تجدید پذیر تولید می‌کند. کاهش جهانی گازهای گخانه‌ای به پذیرش فناوری‌های حفظ انرژی در سطح صنعی و نیز تولید انرژی پاک، بستگی دارد. اینکار شامل استفاده از بنزین بدون سرب، انرژی خورشیدی و وسایل نقلیه با سوخت جایگزین مانند وسایل نقلیهٔ دوگانه قابل اتصال به برق و وسایل نقلیهٔ دوگانهٔ الکتریکی هستند. از آنجا که استفادهٔ صنعتی از انرژی، ۵۱٪ استفاده از انرژی را در سطح جهان شامل می‌شود، بهبود بازدهی انرژی در این حوزه اولویت نخست شرکت‌های فناوری زیست‌محیطی در سراسر جهان است. فناوری موتور الکتریکی پیشرفته با قابلیت بازدهی بهتر انرژی (و ژنراتور الکتریکی) که برای تشویق کاربردش مقرون به صرفه است مانند ماشین الکتریکی دو تحریکه ووند روتور و ماژول صرفه جویی در انرژی، می‌تواند میزان دی‌اکسید کربن (CO2) و دی‌اکسید گوگرد (SO2) را کاهش دهد که در غیر اینصورت اگر از سوخت‌های فسیلی استفاده گردد به درون جو وارد می‌شود. کریس استاک رخدادی است که هر ساله در یورکتاون هایتس در شهر نیویورک برگزار می‌شود و یکی از بزرگترین نمایشگاه‌های عرضهٔ فناوری زیست‌محیطی در ایالات متحده است. انرژی خورشیدی
در تکنیک‌های خورشیدی فعال از فتوولتائیک، انرژی خورشیدی متمرکز، کلکتورهای حرارتی خورشیدی، پمپ‌ها و فن‌ها برای تبدیل نور خورشید به خروجی‌های مفید استفاده می‌شود. روش‌های خورشیدی غیرفعال شامل انتخاب موادی با ویژگی‌های گرمایی مطلوب، طراحی فضاهایی که به‌طور طبیعی هوا را به گردش درمی‌آورند و موقعیت‌دهی ساختمان به سمت خورشید می‌باشد. فناوری‌های خورشیدی فعال، تأمین انرژی را افزایش می‌دهند و از فناوری‌های جانبی تأمین به حساب می‌آیند، در حالی که فناوری‌های غیرفعال خورشیدی، نیاز به منابع جایگزین را کاهش می‌دهند و به‌طور کلی فناوری‌های سمت تقاضا محسوب می‌شوند. تولید پراکنده
عوامل محرک فراوانی باعث افزایش تمایل به کارگیری سیستم های تولید پراکنده شده است که به طور کلی این عوامل را می توان در پنج گروه به شرح زیر تقسیم بندی نمود:١- کاهش هزینه های خرید انرژی، بخصوص در مورد بارهای حرارتی (بخار، آب گرم و سیستم خنک کننده)؛ در روش تولید همزمان برق و حرارت (CHP) می توان بخار یا آب گرم مورد نیاز فرآیندهای مختلف را تأمین کرده و یا در مواردی که نیاز به گرم سازی و یا خنک سازی محیط باشد از آن استفاده کرد. حامل‌های انرژی
انرژی به شکل‌های مختلف وجود دارد که در حین فرایندهای فیزیکی به شکل‌های دیگر انتقال داده شده یا تغییر شکل پیدا می‌کند. اکثر کتاب‌های مرجع مشهور واژه شکل‌های انرژی را بدون دقت در جزئیات استفاده می‌کنند با تعریف شبه ماده سعی شده است که تعریف دقیق ترو کلی تری از شکل‌های انرژی بیان شود و با توجه به این که انرژی همیشه حداقل با یکی از کمیت‌های فیزیکی جریان می‌یابد، مفهوم حامل‌های انرژی معرفی شده است. این مفهوم بیان می‌کند که چطور انرژی تغییر پیدا کرده جابه جا شده و ذخیره شده است. نانوژنراتور
که از این بین دو روش اثر فشاربرقی و اثر برق مالشی، انرژی مکانیکی را به برق تبدیل می‌کند ولی مورد آخر انرژی گرمایی را به برق تبدیل می‌کند. شیمی
انرژی خاصیتی از جسم است که قابل انتقال به اشیای دیگر یا قابل تبدیل به حالت‌ها و شکل‌های مختلف است. انرژی کمیتی بنیادین است که برای توصیف وضعیت یک ذره، شیء یا سامانه به آن نسبت داده می‌شود. گونه‌های متفاوتی از انرژی شناخته شده و به دسته‌های متفاوتی طبقه‌بندی می‌شوند از آن جمله می‌توان انرژی جنبشی، انرژی پتانسیل، انرژی گرمایی، انرژی الکترومغناطیسی، انرژی شیمیایی و انرژی الکتریکی و انرژی هسته‌ای را نام برد. بجز انرژی هسته‌ای منبع همه گونه انرژی‌هایی که بشر از آن استفاده می‌کند خورشید است. ان‌اوشن
تکنولوژی EnOcean بر اساس بهره‌برداری مؤثر از حرکت مکانیکی و دیگر پتانسیل‌ها از محیط مانند روشنایی داخلی و تفاوت‌های دمایی می‌باشد، که از اصول برداشت انرژی استفاده می‌کند. برای تبدیل چنین نوسانات انرژی ای به انرژی قابل استفادهٔ الکتریکی، الکترومغناطیسی، خورشیدی و ترمو الکتریک، مبدل‌های انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند. محصولاتی که بر پایهٔ این تکنولوژی هستند (از قبیل سنسور‌ها و کلیدهای روشنایی) بدون باتری عمل کرده و طوری ساخته شده‌اند که نیاز به حفظ و مراقبت ندارند. کارخانه تبدیل پسماند به انرژی
کارخانه‌های تبدیل زباله به انرژی از نظر طراحی و تجهیزات شبیه نیروگاه‌های بخار الکتریکی، به ویژه نیروگاه‌های زیست توده، می‌باشند. ابتدا زباله‌ها به محل کار آورده می‌شوند. سپس، زباله‌ها دسته‌بندی و مرتب می‌شوند تا مواد قابل بازیافت و خطرناک جدا شوند. سپس پسماندها ذخیره می‌شود تا زمان سوختن آنها فرا رسد. تعدادکمی از کارخانه‌ها از گازی سازی استفاده می‌کنند، اما اکثر کارخانه‌ها زباله‌ها را مستقیماً می‌سوزانند به دلیل اینکه این یک فناوری بالغ و کارآمد است. ضایعات را می‌توان به طور مداوم یا به صورت دسته‌بندی شده، بسته به نوع طراحی کارخانه، به دیگ بخار اضافه نمود. انرژی
چنانچه جریان الکتریکی از یک مقاومت عبور کند، انرژی الکتریکی به گرما تبدیل می‌شود. اگر جریان از یک وسیله برقی عبور کند، مقداری از انرژی الکتریکی به انواع دیگر انرژی تبدیل می‌گردد (و مقداری از آن همواره با تبدیل شدن به گرما هدر می‌رود). مقدار انرژی یک حریان الکتریکی به روش‌های مختلف قابل بیان است ساختمان انرژی صفر
ساختمان‌ها انرژی صفر، انرژی در دسترس را برای تأمین نیازهای الکتریسیته، گرمایشی یا سرمایشی مورد استفاده قرار می‌دهد. در مورد هر خانه تکنولوژی‌های ریز تولید مختلف ممکن است برای تأمین گرما و الکتریسیته برای ساختمان به وسیلهٔ سلول‌های خورشیدی یا توربین‌های بادی برای ا لکتریسیته و سوخت‌های فسیلی یا جمع‌کننده‌های گرمای خورشیدی مرتبط با مخزن انرژی گرمایی فصلی (STES) برای گرم کردن فضای آزاد مورد استفاده قرار بگیرد. یک مخزن انرژی گرمایی فصلی را می‌توان برای سرماسازی در تابستان به وسیلهٔ ذخیره کردن سرمای زیرزمین در زمستان مورد استفاده قرار داد. برای سرو کار داشتن با نوسانات مورد نیاز، ساختمان‌های انرژی صفر غالباً به شبکه الکتریسیته متصل می‌شوند و الکتریسیته را به شبکه منتقل می‌کند البته در زمانی‌که مازاد باشد و زمانی‌که الکتریسیته کافی تولید نمی‌شود الکتریسیته را به طرف خود می‌کشد. ساختمان‌های دیگر ممکن است به‌طور کامل خودکار باشند. مصرف انرژی غالباً زمانی مؤثرتر می‌باشد که در یک منطقه ولی در مقیاس ترکیبی به عنوان مثال یک گره خانه‌ها، مسکن‌های گروهی، منطقه، روستا و غیره. به جای خانه به خانه انجام شود. یک بهرهٔ انرژی از چنین مصرف منطقه‌ای از انرژی، حذف مجازی افت انتقال و توزیع الکتریسیته می‌باشد. مقدار این اتلاف‌ها در حدود ۲/۷ تا ۴/۷ درصد از انرژی منتقل شده می‌باشد. مصرف انرژی در کاربردهای تجاری و صنعتی بایستی از نقشه‌برداری هر منطقه بهره‌مند شود. تولید کالا تحت مصرف انرژی فسیلی صفر به موقعیت منابع حرارت مرکزی زمین، نیروی میکرو محرکه آب، خورشیدی و باد برای حفظ این مفهوم نیازمند می‌باشد. انرژی حرارتی خورشیدی
در نیروگاه‌های حرارتی بر اثر سوختن سوخت‌های فسیلی مانند مازوت، آب موجود در سیستم بسته نیروگاه، در داخل دیگ بخار (بویلر) به بخار تبدیل می‌شود و بدین ترتیب؛ انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. توان اسمزی
این ایده با مشاهده جریان رودخانه به درون دریای اردن به ذهن پروفسورloeb رسید. اومی خواست از انرژی ترکیب۲معلول آبی) یکی رودخانه jordan ودیگری دریای مرده (بهره‌برداری کند که در این فرایند ترکیب طبیعی به هدر می‌رفت. پروفسور Loeb در سال ۱۹۷۷موفق به ابداع یک روش تولید نیرو به وسیله موتور حرارتی الکترو دیالیزمعکوس شد. این تکنولوژی‌ها در شرایط آزمایشگاهی تأیید شده‌اند. آن‌ها در Norway(PrO),Netherlands(RED) به لحاظ استفاده تجاری توسعه یافتند هزنیه غشار یک مانع بود. یک غشای جدید کم هزینه تر، بر مبنای یک پلاستیک پلی اتیلن تعدیل یافته به لحاظ الکتریکی، برای استفاده تجاری بالقوه آماده شد. روش‌های دیگر مطرح شده‌اند واخیرا توسعه یافته‌اند. در بین آن‌ها روشی بر مبنای تکنولوژی خازن دو لایه الکتریکی و روشی بر مبنای اختلاف فشار بخار وجود دارند. فناوری انرژی
بیوانرژی به بحث از گردآوری، فرآوری و استفاده از زیست توده‌هایی می‌پردازد که در تولید بیولوژیکی، کشاورزی و جنگلداری پرورش می یاد و نیروگاه‌ها می‌توانند از آن‌ها سوخت خود را تأمین کنند. اتانول، متانول (هردو بحث بر انگیز) یا هیدروژن برای سلول‌های سوختی را می‌توان به کمک این فناوری‌ها به دست آورد و برای تولید الکتریسیته به کار برد. تولید الکتریسیته
۶-  روش‌های تولید الکتریسته الکتروشیمیایی هم وجود دارند که اهمیت ویژه ای برای کاربردهای قابل حمل نقل دارند. انرژی الکتریکی می‌تواند به وسیلهٔ سلول‌های بسته تولید می‌شوند که مانند باتری‌ها کار می‌کنند. این روش بیشتر برای ذخیره انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرد تا تولید انرژی الکتریکی. اما سلول‌های باز الکتروشیمیایی که با نام پیل سوختی یا سلول سوختی شناخته می‌شوند بیشتر برای تولید انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند. امروزه تحقیقات زیادی روی توسعه پیل‌های سوختی انجام شده‌است که سبب پیشرفته تر شدن و کاراتر شدن آن‌ها شده‌است. پیل‌های سوختی می‌توانند الکتریسیته را هم از سوخت طبیعی و هم از سوخت‌های ترکیبی فراهم کنند و همین‌طور می‌توان از آن‌ها برای تولید الکتریسیته و هم برای ذخیره الکتریسیته استفاده کرد. انرژی پتانسیل
تغییرات انرژی پتانسیل ممکن است به پیدایش انرژی جنبشی، انرژی الکتریکی، یا انرژی گرمایی منجر شود. فناوری نوین بر همین پایه استوار است، دستیابی به چنین تغییری به پایداری انرژی ذخیره شده بستگی دارد. برای انرژی پتانسیل سه نوع منحنی می‌توان در نظر گرفت: اگر چه این سخنها معرف همه حالتها نیستند، اما نشان می‌دهند که چگونه انرژی پتانسیل ممکن است با مکان تغییر کند. الکتروریسی
تولید و ذخیره‌سازی انرژی ذخیره‌سازی هیدروژن
برق به گاز تکنولوژی ای است که نیروی الکتریکی را به سوخت گاز تبدیل می‌کند. دو متد وجوددارد:مورد اول از الکتریسیته به منظور انشعاب آب و تزریق هیدروژن حاصل به شبکهٔ گاز طبیعی بهره می‌گیرد؛ مورد دوم، متدی است بابازده کمتر که جهت تبدیل دی‌اکسید کربن و هیدروژن به متان (گاز طبیعی را مشاهده کنید) با به‌کارگیری الکترولیز و فعل و انفعال ساباتیه (نام شیمیدان فرانسوی) استفاده می‌شود. سپس نیروی مازاد تولیدشده توسط ژنراتورهای بادی یا صفوف خورشیدی جهت ترازمندی و متعادل‌سازی مقدار بار در شبکهٔ انرژی بکارگرفته می‌شود. سیستم گاز طبیعی موجود برای سازنده پیل سوختی هیدروژن توزیع‌کنندهٔ گاز طبیعی اِن بریج و هیدروژنیک متحدشد اندتا چنین سیستم برق به گاز را درکانادا به وجود بیاورند و توسعه بخشند. ذخیره‌سازی خط لولهٔ هیدروژن شبکهٔ گاز طبیعی جهت ذخیره‌سازی هیدروژن استفاده می‌شود است. قبل از تبدیل به گاز طبیعی شبکه‌های گاز آلمانی بهره‌گیری از گاز شهری که براب اغلب قسمت‌ها (۶۰تا۶۵درصد) متشکل از هیدروژن هستند راه‌اندازی شده‌اند. ظرفیت ذخیره‌سازی برای شبکهٔ گاز طبیعی آلمانی بالغ بر GW.h 200000 است که برای چندماه نیاز به انرژی، کافی است. از راه مقایسه درمی یابیم که ظرفیت تمامی تجهیزات و ماشین آلات برقی ذخیره‌سازی تنها به میزان حدوداً GW.h40 است. انتقال انرژی از طریق یک شبکهٔ گازی با تلفات کمتر (%۱/۰>) درمقایسه با یک شبکهٔ برق(۸درصد) است. کاربرد خط لوله‌های گاز طبیعی موجود برای هیدروژن توسط نچرال اچ وای Natural Hy مورد مطالعه قرارگرفته‌است. فناوری زیست‌محیطی
انرژی تجدید پذیر، انرژی ای است که می‌تواند به سادگی تجدید شود. ما برای سال‌ها از منابعی مانند چوب، خورشید، آب و غیره برای تولید انرژی استفاده کرده‌ایم. انرژی ای که می‌تواند با چیزهای طبیعی مانند چوب، خورشید، باد و غیره تولید شود، تجدید پذیر گفته می‌شود. تبدیل انرژی
تبدیل انرژی، فرایند تغییر انرژی از یک شکل به دیگری است. در فیزیک، انرژی کمیتی است که ظرفیت انجام کار را فراهم می‌کند (مانند بلندکردن یک چیز) یا گرما فراهم می‌کند. علاوه‌بر تبدیل‌شدن، بنابر قانون پایستگی انرژی، انرژی قابل انتقال به یک مکان یا شی دیگر است، اما نمی‌توان آن را ایجاد یا نابود کرد. تاثیر محیطی صنعت انرژی
تبدیل انرژی بازیافت انرژی
فناوری‌های فعال سازی: پمپ‌های حرارتی و ذخیره‌سازی انرژی حرارتی دسته‌هایی از فناوری هستند که زمانی که[بخاطر درجه حرارت خیلی پایین یا فاصلهٔ زمانی بین موقعی که انرژی در دسترس است و موقعی که به آن نیاز است] بازیافت انرژی در دسترس نباشد، این کار را ممکن سازند. هنگام افزایش دمای انرژی حرارتی تجدید پذیر در دسترس، پمپ‌های حرارتی با اعمال قدرت الکتریکی (یا در برخی موارد قدرت مکانیکی یا حرارتی) انرژی اضافی را از یک منبع با کیفیت پایین استخراج می‌کنند (مانند آب دریا، آب دریاچه، زمین، هوا، یا گرمای تلف شده از یک فرایند). گازی‌سازی
گازی سازی فرایندی است که زیست‌توده یا سوختِ سنگواره‌ایِ بر پایهٔ کربن را به کربن مونوکسید، هیدروژن و کربن دی‌اکسید تبدیل می‌کند. اگر ترکیباتِ گازی از "زیست‌توده" به‌دست آمده باشد، نیروی به دست آمده از گازی‌سازی و احتراق آن عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر در نظر گرفته می‌شود. در حال حاضر، گازی‌سازی از سوخت‌های فسیلی به‌طور گسترده‌ای در مقیاس صنعتی برای تولید برق یا تولید سوخت‌های مایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. مهندسی قدرت
هزینه‌های تولید انرژی الکتریکی در بیشتر روش‌ها به‌طور مشخص تابعی از قیمت سوخت مصرفی و بهره‌وری در نیروگاه است و در همین راستا برای هر نیروگاه یک تابع هزینه تعریف می‌شود که می‌توان آن را با یک معادله درجه دوم تقریب زد که تابعی از هزینه سوخت نیروگاه است. امروزه دانشمندان به دنبال منابع جدید برای تولید انرژی الکتریکی هستند که در آن به جای استفاده از سوخت‌های متداول از انرژی‌های تجدید پذیر و نو که به صورت رایگان در اختیار ما قرار دارند، استفاده شود تا با جایگزینی این منابع وابستگی قیمت انرژی الکتریکی به قیمت سوخت را کاهش دهند. انرژی موج
بخش بزرگی از انرژی موج توسط حرکات آب زیر سطح آب منتقل می‌شود. فناوری‌های مختلف از این روش استفاده می‌کنند. WaveRoller شرکت فنلاندی AW-Energy از این فناوری برای استفاده از حرکت موج زیر آب در مجاورت ساحل استفاده می‌کند. در اعماق ۸ تا ۲۰ متری، صفحات فلزی عمودی متحرک (مانند مبدل موج‌شکن نوسانگر)، بر روی یک پنل فلزی نصب می‌شوند. جریان آب باعث می‌شود که این صفحات فلزی به عقب و جلو حرکت کنند. یک سیستم هیدرولیکی در یک موتور هیدرولیکی باعث گشتاور و تولید انرژی الکتریکی می‌شود. انرژی برق از طریق کابل ارتباطی زیردریایی به شبکه برق متصل می‌شود. انتقال انرژی الکتریکی
با استفاده از ترانسفورماتور امکان اتصال مولدها به خطوط انتقال ولتاژ بالا و همچنین امکان اتصال خطوط ولتاژ بالا به شبکه‌⁬های محلی توزیع فراهم شد. با انتخاب فرکانسی مناسب امکان تغذیه انواع بارها از جمله روشنایی‌⁬ها و موتورها ایجاد می⁬‌شد. مبدل گردان و بعدها لامپ⁬‌های قوس جیوه و دیگر یکسوکننده⁬‌های جریان امکان اتصال مصرف‌کننده‌⁬های DC را با استفاده از یک نوع یکسو ساز به شبکه مهیا می‌ساختند. حتی مصرف‌کننده⁬‌های با فرکانس⁬‌های متفاوت هم می⁬توانستند با استفاده از مبدل‌های گردان به شبکه متصل شوند. با استفاده از نیروگاه‌⁬های متمرکز برای تولید برق همچنین امکان صرفه⁬‌جویی به وسیله تولید انبوه فراهم شد و ضریب بار در هر نیروگاه امکان تولید با راندمان بالاتر را نیز ایجاد کرد به‌طوری‌که امکان استفاده از برق با قیمت کمتری برای مصرف‌کننده⁬‌ها فراهم شد. بدین ترتیب امکان به وجود آمدن یک شبکه بزرگ برای تغذیه انواع مختلفی از مصرف‌کننده‌ها پدید آمد. تاریخچه انرژی تجدیدپذیر
این عنصر در تولید آمونیاک به عنوان یک گاز بالا برنده یک سوخت جایگزین و اخیراً به عنوان منبع انرژی مورد استفاده پیل‌های سوختی قرار می‌گیرند. در آزمایشگاه از واکنش اسیدها بر فلزهایی مثل روی به دست می‌آید. برای تولید در حجم زیاد از الکترولیز آب که معمولی‌ترین روش است استفاده می‌شود. اکنون دانشمندان سعی دارند تا روش جدیدی را برای به وجود آوردن هیدروژن از جلبک‌های سبز اختراع کنند. هیدروژن تنها شامل یک پروتون و الکترون است. هیدروژن در اتمسفر زمین بسیار رقیق است در حدود یک ذره در هر میلیون. در صنعت خودروسازی در ایران برای هیدروژن هنوز کاری انجام نشده‌است. در تولید هیدروژن به روش الکترولیز با عبور جریان الکتریسیته از آب (معمولاً به صورت الکترولیت) تولید هیدروژن به همرا اکسیژن می‌شود که نسبت هیدروؤن تولیدی ۲ برابر اکسیژن است (با توجه به فرمول شیمیایی آب که H2O می‌باشد و تعداد اتم‌های هیدروژن دو برابر اکسیژن است) (منبع: «بررسی انرژی‌های نو و نیاز کشور به تولید هیدروژن» نوشته شده توسط عمار قاسمیان عزیزی) سوخت
سوخت ماده‌ای است که در اثر تغییرات (معمولاً شیمیائی) تولید انرژی مفید می‌کند که بعداً می‌تواند تبدیل به انرژی مکانیکی شود. این تغییرات معمولاً با سوختن (یعنی ترکیب با اکسیژن) همراه است. فرایندهای مورد استفاده برای تبدیل سوخت به انرژی عبارتند از: واکنش‌های شیمیایی مختلف و گرمازا واکنش‌های هسته‌ای مانند شکافت هسته‌ای یا گداخت هسته‌ای. هیدروکربن‌ها تا حد زیادی شایع‌ترین منبع سوخت مورد استفاده توسط انسان است، اما در بسیاری از موارد فلزات رادیو اکتیو نیز استفاده می‌شوند. هزینه‌های تولید هوای فشرده
اگر در تأسیسات تولیدی یا فرایندی خود از جریان الکتریکی، گاز یا نفت برای هر نوع گرمایش استفاده می‌کنید، دلائل خوبی برای بررسی امکان جایگزینی کلی یا جزئی انرژی با مازاد انرژی حاصله از تاٌسیسات هوای فشرده وجود دارد. عوامل قطعی شامل ارقام جایگزین موجود در SEK / kWh هستند که این ارقام مربوط به مازاد انرژی، میزان مصرف و مقدار سرمایه‌گذاری اضافی می‌باشند. یک سرمایه‌گذاری برنامه‌ریزی شده خوب در بازیافت انرژی فقط بین ۱ تا ۳ سال بازگشت خواهد شد. بیش از %۹۰ انرژی ذخیره شده در کمپرسور را می‌توان به شکل انرژی گرمایی با ارزشی بازیافت کرد. میزان درجه حرارت انرژی بازیافتی، حوزه‌های کاربردی احتمالی و ارزش بازیافت را تعیین می‌کند. بیشترین مقدار بازدهی معمولاً از دستگاه‌های آب خنک بدست می‌آید، که در این موارد آب خنک‌کننده که از دستگاه کمپرسور خارج می‌شود را می‌توان مستقیماً به مصرف‌کننده مستمر گرمایش متصل ساخت، به عنوان مثال مدار برگشت دیگ گرم کن؛ بنابراین مازاد انرژی را می‌توان به‌طور مؤثری در سرتاسر سال به کار برد. طرح‌های مختلف کمپرسور پیش نیازهای متفاوتی را طلب می‌نماید. در شرایطی که جریان حرارتی زیادی مورد نیاز می‌باشد، مسیرهای جابجائی طویل به نقاط مصرف، نیازهای عمده کم یا نیازی که در طول سال متغیر است، این می‌تواند جالب باشد که امکان فروش انرژی بازیافتی مورد نظر واقع گردد. زیست‌توده
زیست توده قابلیت تولید برق، حرارت، سوخت‌های مایع، سوخت‌های گازی و انواع کاربردهای مفید شیمیایی را دارد. زیست توده سهم بزرگی در میان دیگر انواع منابع انرژی‌های نو دارا است به‌طوری‌که پس از زغال‌سنگ، نفت و گاز طبیعی، چهارمین منبع بزرگ انرژی در دنیا است. این منبع حدود ۱۴ درصد از انرژی اولیه جهان را تأمین می‌نماید و در حال حاضر بیش از ۵/۱۱٪ از انرژی اولیه جهان توسط منابع زیست توده تأمین می‌گردد؛ و این در حالی است که در ایالات متحده آمریکا ۳–۴ درصد از انرژی اولیه مورد نیاز فقط از منابع زیست توده تأمین می‌شود. قابلیت‌های زیست توده تنها در تولید حرارت نیست، بلکه در تولید سرما، سوخت‌های مورد نیاز برای حمل و نقل و تولید انرژی الکتریکی نیز استفاده دارد. در سال ۲۰۰۵حدود ۴۴ گیگا وات نیروگاه تولید برق (با انواع فناوری‌ها) و ۲۲۵گیگا وات حرارتی نیروگاه مدرن تولید حرارت با منبع زیست توده احداث شده‌است که فقط حدود ۱۰گیگا وات آن در ایالات متحده بوده‌است (حدود ۵۸ درصد از بازار تولید انرژی از منابع تجدید پذیر در آمریکا). همچنین بیش از ۵۰ میلیارد لیتر سوخت تجدیدپذیر از منابع زیست توده تولید و مصرف می‌گردد. انرژی حرارتی خورشیدی
در نتیجه، روی محل تمرکز پرتوها، انرژی گرمایی زیادی به دست می‌آید، که این انرژی به وسیلهٔ سیال عامل که داخل دریافت‌کننده در حرکت است، جذب می‌شود و به وسیلهٔ مبدل حرارتی به سیستم آب و بخار مرسوم در نیروگاه‌های سنتی، منتقل شده و بخار فوق گرم در فشار و دمای طراحی شده، برای استفاده در توربین ژنراتور، تولید می‌شود. انرژی الکتریکی
فرایند تولید انرژی الکتریکی از سایر صورت‌های انرژی، تولید الکتریسیته نام دارد. مایکل فارادی، سازوکار پایه‌ای این فرایند را در آغاز قرن نوزدهم میلادی کشف کرد. انرژی از زباله
روش استفاده از سوزاندن برای تبدیل ضایعات جامد شهری (MSW) به انرژی یک روش نسبتاً قدیمی تولید زباله به انرژی است. فرایند تبدیل زباله به انرژی به‌طور کلی مستلزم سوزاندن زباله به منظور جوشیدن آب که در ژنراتورهای بخار باعث ایجاد انرژی الکتریکی و حرارتی می‌شود، می‌باشد. یکی از مشکلات مرتبط با سوزاندن MSW به منظور ایجاد انرژی الکتریکی، پتاسنیل الایندهٔ آن با تولید گازهای حاصل از دیگ بخار است. این الاینده‌ها می‌توانند اسیدی باشند و با ترکیب با باران و ایجاد باران اسیدی سبب آلودگی محیط زیست شوند؛ لذا صنعتگران این مشکل را با استفاده از ساییدن آهکی و رسوب الکترواستاتیک در دودکش حل کرده‌اند، به این صورت که با گذشت دود از طریق ساییدن آهکی، هر اسیدی که ممکن است در دود باشد را جدا کرده و مانع از رسیدن آن به جو می‌شود. بسیاری از دستگاه‌های دیگر مانند فیلتر پارچه‌ای، رآکتورها و کاتالیست‌ها در نابود کردن یا جذب مواد آلاینده مؤثر می‌باشند. مولد الکتریکی
تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی به وسیله موتور الکتریکی صورت می‌گیرد. موتورها و مولدهای الکتریکی از جهات مختلفی دارای شباهت‌های زیادی با یکدیگر هستند. نیروگاه
هیدروالکتریک یا تولید انرژی الکتریکی از انرژی پتانسیل گرانشی آب، فرایندی است که در آن با استفاده از نگه داشتن آب پشت یک سد و افزایش انرژی پتانسیل آن، از این انرژی پتانسیل برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌شود. در این فرایند از توربین‌های آبی برای انتقال انرژی آب به مولدها استفاده می‌شود. تولید الکتریسیته
وظیفه اصلی یک نیروگاه تبدیل انرژی از دیگر شکل‌های آن مانند انرژی شیمیایی، انرژی هسته‌ای، انرژی پتانسیل گرانشی و … به انرژی الکتریکی است. وظیفه اصلی در تقریباً همه نیروگاه‌ها بر عهده مولد یا ژنراتور است، ماشین دواری که انرژی جسم سیال را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. انرژی مورد نیاز برای چرخاندن یک ژنراتور از راه‌های مختلفی تأمین می‌شود و غالباً به منظور حداکثری راندمان و حداقل نمودن هزینه هاو همچنین میزان دسترسی به منابع مختلف انرژی در آن منطقه و دانش فنی گروه سازنده بستگی دارد. تولید هیدروژن
می‌توان تولید هم‌زمان گرما و برق داشت به عبارت دیگر از انرژی بدست آمده از کارخانهٔ اصلاح بخار در تولید توان الکتریکی استفاده کرد و این دو کارخانه را یکی کرد. این کار بازدهی بیشتری نسبت به کارخانه‌های جدا جدای تولید هیدروژن، بخار و برق دارند. تولید هم‌زمان گرما و برق در پورت آرتر، تگزاس در حال انجام است. علی کاوه
- روش‌های انرژی در مکانیک سازه‌ها، مرکز انتشارات علمی و فرهنگی، 1379. حامل‌های انرژی
شکل‌های انرژی طبقه‌بندی انواع مختلف انرژی مانند کار و گرما انرژی پتانسیل و... است و بررسی کردن هر کدام به صورت جداگانه است. اما حامل‌های انرژی تعریف کلی از انرژی است که انواع مختلف انرژی مانند کار و گرما و ... را شامل می‌شود بنا براین با این تعریف دیگر قادر به بررسی پدیده‌هایی مانند پدیده‌های ترمودینامیکی که شامل قانون اول و دوم ترمودینامیک هستند که در آن‌ها گرما، کار انرژی درونی و پارامترهای دیگری دخیل هستند نمی‌باشیم. گرما و توان میکروترکیبی
سیستم‌های میکروترکیبی گرما و توان، عموماً برای تولید الکتریسیته و گرما از گاز طبیعی به عنوان سوخت استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها معمولاً از یک سلول سوختی کوچک یا موتور حرارتی برای راه‌اندازی یک ژنراتور استفاده می‌کنند. خروجی این سیستم‌ها توان الکتریکی و حرارتی است که برای گرمایش و تهویه مطبوع یک ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر در یک سیستم میکروترکیبی، تولید حرارت هدف اصلی باشد، الکتریسیته نیز به عنوان فراورده تولید خواهد شد د اگر هدف اصلی سیستم تولید الکتریسیته باشد، گرما به عنوان محصول جانبی سیستم شناخته می‌شود. سیستم میکروترکیبی با هدف اصلی تولید حرارت، نمونه‌ای کوچک از روش‌های تولید توأم است که در نیروگاه‌های الکتریکی بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. دلیل روی آوردن به سیستم‌های میکروترکیبی این است که موتورهای حرارتی، مانند نیروگاه‌های بخار که برای تولید انرژی الکتریکی موردنیاز برای مصرف روزانه از سوزندان سوخت استفاده می‌کنند، معمولاً بازدهی بالایی ندارند. چراکه بنابه نظریه کارنو، بازده یک موتور گرمایی هرگز نمی‌تواند ۱۰۰ درصد بشود، بدین ترتیب هرگز نمی‌توان تمام انرژی حاصل از سوزاندن یک سوخت را به انرژی مفید نظیر انرژی الکتریکی تبدیل نمود. از این رو موتورهای گرمایی همواره مقداری زباله حرارتی یا گرمای ثانویه تولید می‌کنند. امروزه نیروگاه‌های مدرن بازدهی بین ۳۳ تا ۶۰ درصد دارند، بنابراین نزدیک به ۴۰ تا ۶۷ درصد از انرژی به صورت زباله‌های حرارتی تلف می‌شود. در گذشته این زباله‌های حرارتی در طبیعت تخلیه می‌شدند. اما امروزه به کمک سیستم‌های تولید توأم، که در ابتدا برای کشورهای با اقلیم سرد طراحی شده بودند، از این زباله‌های حرارتی برای لوله‌کشی آب گرم به نواحی اطراف نیروگاه‌ها استفاده می‌شود. انرژی پتانسیل
انرژی به شکل‌های مختلف پدیدار می‌شود. یکی از آن‌ها انرژی پتانسیل یا انرژی ذخیره‌ای است. این شکل انرژی چه شباهت‌ها یا چه تفاوت‌هایی با صورتهای دیگر انرژی دارد؟ چگونه می‌توانیم از آن بهره‌گیری کنیم؟ انرژی شیمیایی به انرژی هسته‌ای، انرژی گرانشی، انرژی الکتریسته ساکن و انرژی مغناطیسی، نمونه‌هایی از انرژی پتانسیل هستند. انرژی پتانسیل می‌تواند برای ما اهمیت زیادی داشته باشد. مبدل انرژی کشندی
این دستگاه‌ها اولین بار در اواسط ۱۹۷۰ و پس از بحران نفت توجهات را به خود جلب کرد. در بین سه روش اصلی تولید برق از جزر و مد، مولد الکتریکی جریان جزر و مدی ارزان‌ترین روش است و کمترین آسیب به محیط زیست دریایی می‌رساند. ذخیره انرژی
ذخیرهٔ انرژی، نگه‌داری از انرژی برای استفاده در آینده است. دستگاهی که انرژی را ذخیره و انبار می‌کند، گاهی آکومولاتور خوانده می‌شود. در ذخیره‌سازی انرژی، تبدیل انرژی به شکلی از انرژی که آسان‌تر ذخیره و انبار می‌شود از شکلی که ذخیره کردن آن دشوار است؛ صورت می‌گیرد. انرژی انواع و گونه‌های مختلفی دارد و شکل‌های متعددی داراست. از جملهٔ این انواع، انرژی شیمیایی، انرژی گرانشی (حاصل از نیروی گرانش)، انرژی پتانسیل الکتریکی، انرژی جنبشی، انرژی آبی، انرژی هسته‌ای و گرمای نهان را می‌توان نام برد. ذخیرهٔ انرژی، روش‌ها و شیوه‌های گوناگونی دارد و برای آن از ابزارها و وسایل مختلفی استفاده می‌شود. پیل خشک، انواع باتری، خازن، مخزن (تانکر)، سیلندر، سد و بسیاری ابزارها و وسایل دیگر از آن جمله‌اند. انرژی از زباله
تعدادی از فناوری‌های جدید و در حال ظهور، قادر به تولید انرژی از زباله و سایر سوخت‌ها بدون احتراق مستقیم است. بسیاری از این فناوری‌ها در این روش قادر به تولید برق بیشتری نسبت به روش تولید برق از سوزاندن مستقیم هستند. در طی سال‌های ۲۰۰۷–۲۰۰۱، ظرفیت تولید زباله به انرژی حدود چهار میلیون تن در سال افزایش یافته‌است که این چین چندین کارخانه که براساس در ذوب مستقیم یا در احتراق بستر سایل از مواد زاید جامد را ایجاد کرده‌اند. در چین حدود ۵۰ کارخانه در تلوید زباله به انرژی وجود دارد. ژاپن بزرگریتن کاربرد در زمینه حرارتی MSW در جهان با ظرفیت ۴۰ میلیون تن است. تعدادی از این کارخانه‌ها استفاده فناوری استفاده از استوکر (stoker) و دیگران با استفاده از فناوری‌های پیشرفته نی سازی اکسیژن را به کار می‌برند. هم چنین بیش از یک صد کارخانه که باروش حرارتی و نیز با استفاده از فرایندهای نسبتاً بهتری استفاده می‌نمایند مانند ذوب مستیم، روند تبدیل به مایع شدن (Ebara) روش ترمو که در آن با این روش به گاز تبدیل می‌شود (JFE) و هم چنین فرایند ذوب مستقیم نیز وجود دارد. در منطقه Patras (پاتراس) یونان، یک شرکت یونانی فقط آزمایش سیستم را به اتمام رساند که در این آزمایش انرژی بالقوه‌ای را که ایجاد می‌شد به وضوح بدست می‌آمد. با این ورش، آن‌ها ۲۵ کیلووات برق و ۲۵ کیلووات گرما از طریق زباله مایع (اب غیرقابل مصرف) حاصل می‌شد در هند مرکز زیستی علم انرزی برای اولین بار وابستگی خود را نسبت به سوخت‌های فسیلی کاهش داد و در خانه‌ها از سوخت سبز استفاده نمودند. همان‌طور که از ژوئن سال ۲۰۱۴، کشور اندرونزی در مجموع ۵/۹۳ مگاوات ظرفیت تولید زباله به انرژی دست پیدا کردند و با یک خط لوله روزه در مراحل آماده‌سازی‌های مختلف با هم به مقدار ۳۷۳ مگاوات ظرفیت نایل گردیدند. شرکت تولید انرژی از سوخت‌های زیستی دنور، دو کارخانه سوخت زیستی جدید در منطقه وود – ریور (wood-river)، فرمونت (Fairmont)، نبراسکا (NE) مینوستا (MN) در ژوئیه ۲۰۰۸ ایجاد کردند این کارخانه‌ها با استفاده از روش تقطیر به سوخت اتانول برای استفاده از وسایل نقلیه موتوری و موتورهای دیگر ایجاد نمودند. این دو کارخانه، در حال اضافه گزارش‌های مبتنی بر ظرفیت تولید بیش از ۹۰ درصد براساس انرژی‌های زیست‌محیطی گزارش شده‌است. فهرست کشورهای استفاده‌کننده از برق هسته‌ای
انرژی هسته‌ای روشی برای تولید انرژی الکتریکی است که در آن با استفاده از به کنترل درآوردن روند زنجیره‌ای شکافت هسته‌ای اقدام به تولید گرما و سپس تولید انرژی الکتریکی می‌کنند. شکافت هسته‌ای زمانی رخ خواهد داد که هسته ماده‌ای قابل انشقاق مانند اورانیم-۲۳۵ مورد اصابت یک نوترون قرار گیرد. در جریان فرایند شکافت هسته‌ای مقدار زیادی انرژی آزاد خواهد شد که موجب خشک شدن آب، چرخش توربین بخار و در نهایت تولید انرژی الکتریکی خواهد شد. این فرایند همچنین موجب آزاد شدن تعدادی نوترون نیز خواهد شد که این نوترون‌ها نیز به نوبه خود موجب به وجود آمدن شکافت‌های دیگر می‌شوند. انرژی تجدیدپذیر
سامانه‌های فتوولتائیک متمرکز (CPV) از نور خورشید متمرکز بر روی سطوح فتوولتائیک به منظور تولید برق استفاده می‌کنند. دستگاه‌های ترموالکتریک یا «ترموولتائیک» اختلاف دما میان مواد غیر مشابه را به جریان الکتریکی تبدیل می‌کنند. انرژی هیدروژن
هیدروژن را می‌توان با حرارت دادن مولکول‌های هیدرو کربن، در فرایندی تحت عنوان «تبدیل» هیدروژن به دست آورد. در این فرایند هیدروژن از گاز طبیعی گرفته می‌شود. با استفاده از جریان الکتریکی نیز می‌توان آب را در فرایندی به نام الکترولیز به اجزای سازنده خود یعنی اکسیژن و هیدروژن جداسازی نمود. برخی از جلبک‌ها و باکتری‌ها، از نور خورشید به عنوان منبع انرژی استفاده کرده و تحت شرایط خاصی هیدروژن آزاد می‌کنند. گرما و توان میکروترکیبی
البته به جهت آن که انتقال گرما به وسیله لوله‌کشی در مسافت‌های طولانی به سبب اتلاف حرارتی در لوله‌ها، عملی و منطقی نیست و نیز به سبب این که انتقال الکتریسیته کاری عملی و شدنی است، بهتر آن است که جریان برق در حوالی محل تولید زباله‌های حرارتی تولید شود. به همین جهت در سیستم‌های میکروترکیبی گرما و توان، نیروگاه‌های کوچک در خود ساختمان‌ها، یعنی محل تولید زباله‌های حرارتی به کار گرفته شوند. بر اساس تعریف EC، سیستم میکروترکیبی گرما-توان، می‌بایست خروجی الکتریکی ای کمتر از ۵۰ کیلووات داشته باشد. در برخی نیروگاه‌ها ممکن است میزان زباله‌های تولیدی بیش از نیز گرمایی منطقه باشد. در این صورت اگر نتوان میزان تولید توان خروجی نیروگاه را کاهش داد، می‌بایست گرمای مازاد در برج‌های خنک‌کننده یا سرمایش دریایی از بین برود. یکی از راه‌های جلوگیری از تولید زباله حرارتی اضافه تزریق سوخت کمتر به نیروگاه است که مسلماً علاوه بر کاهش تولید زباله حرارتی طبیعتاً کاهش توان تولیدی را نیز در پی خواهد داشت. در نیروگاه‌های حرارتی سنتی، حدوداً ۳۰٪ از انرژی اولیه سوخت، که می‌تواند زغال سنگ، گاز طبیعی، زیست توده، نفت یا اورانیوم باشد، به انرژی مفید تبدیل می‌شود. هرچند این رقم برای نیروگاه‌های قدیمی حدود ۲۰٪ و برای نیروگاه‌های جدیدتر در حدود ۴۵ درصد می‌باشد. از سوی دیگر، یک سیستم میکروترکیبی ۱۵تا ۴۲ درصد انرژی اولیه را به الکتریسیته و بیشتر انرژی حرارتی اضافی را نیز صرف تولید آب داغ یا گرمایش فضا می‌نماید. در مجموع در شرایطی که گرمای تولیدی بیشتر از نیاز نباشد، حدود ۹۰٪ گرمای منبع انرژی حرارتی به استفاده مفید می‌رسد. به‌طور کلی سیستم‌های میکروترکیبی امکان افزایش فرآوری منبع اصلی انرژی که می‌تواند سوخت یا انرژی خورشیدی باشد را فراهم می‌سازد. سیستم‌های میکروترکیبی در چند مدت اخیر به سبب افزایش قیمت برق و سوخت‌های فسیلی و البته نگرانی‌های ریست محیطی بسیار نظیر تغییر اقلیم در اکثریت بخش‌های اقتصادی مرتبط با انرژی با اقبال عمومی روبرو شده‌اند. طرح جنگل صحرا
"طرح صحرا جنگل" با استفاده ازگلخانه‌های سرد شده به وسیله آب دریا، آن را با فناوری سبز کردن مجدد محیط اطراف گلخانه و انرژی متمرکز خورشیدی (سی اس پی) ترکیب می‌کند. انرژی متمرکز خورشیدی شکلی از نیروی تجدید پذیر است که از نور خورشید با استفاده از توربین‌های بخار، الکتریسیته تولید می‌کند. گفته می‌شود که ترکیب این فناوری‌ها منبعی قابل دوام و سودآور را از انرژی، غذا، گیاهان سبز و آب شیرین فراهم می‌کند. اندازه پروژه باید در حدی باشد که حجم عظیمی از آب دریا به صورت بخار در آید و پروژه باید در محل‌هایی انتخاب شود که به منظور کاستن هر چه بیشتر هزینه تلمبه آب به محل، ارتفاع محل از سطح دریا زیاد نباشد. تولید در فضا
انرژی خورشیدی یک منبع انرژی در دسترس برای فرایندهای حرارتی فراهم می‌کند. با استفاده از گرمای انرژی خورشید، می‌توان موادی را ذوب کرد و از حرارت آن‌ها برای ساخت سازه‌های پایدار استفاده کرد. خاک انبوه از ماه یا سیارک‌ها میزان آب بسیار کمی دارد، لذا با ذوب کردن آن‌ها می‌توان مواد شیشه ای بسیار مقاوم تولید کرد. برای ساخت محل‌هایی برای سکونت روی ماه یا سایر سیاره‌ها می‌توان از این جامدات شیشه ای مقاوم استفاده کرد. انرژی خورشیدی را با استفاده از مجموعه ای از آینه‌های قابل هدایت می‌توان در مکان مورد نیاز متمرکز کرد. انرژی حرارتی خورشیدی
روش دیگر برای تولید انرژی الکتریسیته از انرژی خورشید، استفاده از برج نیرو یا دودکش‌های خورشیدی می‌باشد. در این سیستم، از خاصیت دودکش‌ها استفاده می‌شود، به این صورت که با استفاده از یک برج بلند، به ارتفاع حدود ۲۰۰ متر و تعداد زیادی گرم خانه‌های خورشیدی که در اطراف آن است، هوای گرمی که به وسیلهٔ انرژی خورشیدی در یک گرم‌خانه تولید می‌شود و به طرف دودکش یا برج که در مرکز گلخانه‌ها قرار دارد، هدایت می‌شود. تولید هم‌زمان
از گرمای اتلافی بازیافتی از این سیستم‌ها، می‌توان برای مصارف گرمایشی، سرمایشی و بسیاری از فرایندهای صنعتی استفاده کرد. تولید هم‌زمان برق و گرما، می‌تواند علاوه بر افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت، باعث کاهش انتشار گازهای آلاینده شود. در CHP، از انرژی گرمایی تولیدی به عنوان منبع انرژی در فرایند تولید قدرت استفاده می‌شود. مصرف کنندگانی که به مقدار انرژی گرمایی زیادی در طول روز نیاز دارند (صنایع تولیدی، بیمارستان‌ها، ساختمان‌ها، دفاتر بزرگ، خشک‌شویی‌ها و…) می‌توانند برای کاهش هزینه‌های خود به نحوی مطلوب از CHP بهره ببرند. انرژی بادی
آز آنجایی که منابع فسیلی مانند نفت و گاز تجدید ناپذیر بوده و روزی به پایان می‌رسند، باد به عنوان یک منبع انرژی پاک محسوب شده و هزینه تولید برق به وسیلهٔ آن کمتر از تولید برق با استفاده از سوخت‌های فسیلی است و همچنین آلودگی و گاز گلخانه ای کمتری تولید می‌کند. انرژی پتانسیل الکتریکی
میدان ایجاد شده ناشی از باری که در حال جابه‌جا شدن است و مقدار بار سایر بارهای نقطه‌ای برای محاسبهٔ کار، مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. هرچند در بسیاری از محیط‌ها از نظر ریاضی ساده‌تر است که تمام انرژی‌های ایجاد شده از تمام جفت‌بارها را با هم جمع کنیم (مانند زیر). الکتروستاتیک، تئوری بدست آمده در قرن‌های ۱۸ و ۱۹ است و فرضیاتی مانند بارهای نقطه‌ای مربوط به دانش آن دوران است. الکتروستاتیک یک تئوری کامل برای تمام ذرات باردار فیزیکی که جهان فیزیکی را می‌سازد نیست؛ ذراتی که در اصل عدم قطعیت هایزنبرگ و سایر قوانین در مکانیک کوانتومی مورد بحث قرار می‌گیرند. دریا
دریا حجم عظیمی از انرژی را فراهم می‌کند که به وسیله امواج سطح دریا، جزر و مد، تفاوت‌های شوری، اختلاف دمای اقیانوسی اتفاق می‌افتد و می‌توان آن را برای تولید انرژی الکتریکی مهار کرد. اشکال انرژی پایدار شامل انرژی کشندی، انرژی جریان اقیانوسی، توان اسمزی، انرژی گرمایی اقیانوس و انرژی موج می‌باشد. نیروگاه کشندی سیهوا
تولید برق از طریق انرژی جزر و مد که با استفاده از گرانش ماه ۲ بار در روز رخ می‌دهد یک انرژی تجدیدپذیر است و گازهای گلخانه‌ای تولید نمی‌کند. دریاچه سیهوا بهترین مکان برای تولید برق جزر و مد است که در آن جزر و مد قوی رخ می‌دهد. در دریاچه سیهوا حداکثر اختلاف سطح آب ۵٫۶ متر است. انرژی پتانسیل این اختلاف سطح آب تبدیل به انرژی مکانیکی در پره‌ها و در نهایت تبدیل به انرژی الکتریکی می‌شود. ظرفیت تولید نیروگاه ۲۵۴ مگاوات است. این مقدار انرژی در سال ۵۵۲٬۷۰۰ مگاوات ساعت است که می‌تواند برق حدود ۵۰۰ هزار خانواده را تأمین کند. تولید الکتریسیته
تولید الکتریسیته فرایندی است که طی آن از یک منبع انرژی استفاده می‌شود تا انرژی الکتریکی تولید شود. اصول پایه برای تولید الکتریسیته توسط دانشمند انگلیسی مایکل فارادی در دهه ۱۸۲۰ تا اوایل دهه ۱۸۳۰ میلادی کشف شد. روش پایه او هنوز هم برای تولید الکتریسیته مورد استفاده قرار می‌گیرد: الکتریسیته با حرکت یک دور سیم یا یک استوانه مسی بین قطب‌های یک آهنربا (ژنراتور) تولید می‌شود. برای شرکت‌هایی که در زمینه الکتریسیته فعال هستند تولید الکتریسیته اولین مرحله در رساندن الکتریسیته بدست شما است و در مراحل بعدی انتقال و توزیع قرار دارند. الکتریسیته معمولاً در نیروگاه توسط ژنراتورها تولید می‌شود. ژنراتورها برای تولید الکتریسیته نیاز به یک محرک مکانیکی نیاز دارند این محرک می‌تواند یک توربین یا یک موتور دیزل باشد ژنراتورهای بزرگ به وسیلهٔ توربین‌ها دور می‌گیرند. بسته به نوع انرژی در دسترس توربینی متناسب با آن طراحی و ساخته می‌شود. تمرکز مولدهای الکتریکی از زمانی ممکن شد که با رشد علم امکان تغییر ولتاژ الکتریکی متناوب و در نتیجه افزایش آن در طول خطوط انتقال انرژی و کاهش آن در انتهای خطوط به وسیله ترانسفورماتورها فراهم شد فناوری انرژی
انرژی زمین گرمایی در جایی که امکان آن باشد، برای گرم کردن و تولید الکتریسیته مورد استفاده قرار می‌گیرد. مولد الکتریکی
امروزه به ندرت می‌توان مولدهای دینامی بزرگی را دید که برای تولید انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار گیرند و این به دلیل عدم استفاده از جریان مستقیم است. امروزه استفاده از جریان متناوب به علت بهره‌وری بالا در حین تولید، توزیع و انتقال به شدت گسترش یافته و برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم نیز معمولاً از مدارات الکترونیکی و الکترونیک قدرت استفاده می‌شود. اما پیش از کشف اصول جریان متناوب تولید انرژی الکتریکی تقریباً فقط با استفاده از تعداد زیادی مولد دینامی ممکن بود. امروزه مولدهای دینامی تنها به عنوان ابزاری نمادین برای نشان دادن تاریخ تولید برق مورد استفاده قرار می‌گیرند. انرژی حرارتی خورشیدی
این تأسیسات بر اساس انواع متمرکزکننده‌های موجود و بر حسب اشکال هندسی متمرکزکننده‌ها، به سه دسته تقسیم می‌شوند:در هر نیروگاهی اعم از نیروگاه‌های آبی، نیروگاه‌های بخاری و نیروگاه‌های گازی، برای تولید برق از ژنراتورهای الکتریکی، استفاده می‌شود، که با چرخیدن این ژنراتورها، برق تولید می‌شود. انرژی کشندی
سدهای جزر و مدی از انرژی پتانسیل موجود در اختلاف ارتفاع بین کشند بالا و پایین استفاده می‌کنند. هنگامی که از سد جزر و مدی برای تولید برق استفاده می‌شود، انرژی پتانسیل یک کشند با قرار دادن راهبردی سدهایی ویژه ذخیره می‌شود. هنگامی که سطح دریا افزایش می‌یابد و کشند شروع می‌شود افزایش موقتی انرژی جزر و مدی به یک حوض بزرگ در پشت سد هدایت می‌شود و مقدار زیادی انرژی پتانسیل ذخیره می‌شود. با عقب‌نشینی کشند انرژی این آب آزاد شده و با حرکت توربین‌های بزرگی انرژی آن به انرژی مکانیکی تبدیل شده و به واسطه ژنراتورهایی تولید برق انجام می‌شود. این سدها در طول ساحل در تمام طول دهانه رودخانه یا خلیج امتداد دارند. نیروی جزر و مدی دینامیک یک فناوری آزمایش نشده اما نویدبخش است که از کنش متقابل بین انرژی‌های پتانسیل و جنبشی در جریان‌های جزر و مد استفاده می‌کند. این فناوری پیشنهاد می‌کند سدهای بسیار طولانی (برای نمونه به طول ۳۰ تا ۵۰ کیلومتر) از ساحل مستقیم (بدون محوطه‌سازی) به سمت دریا یا اقیانوس ساخته شود بدون آنکه ناحیه‌ای را دربر گیرد. اختلافات فاز جزر و مد ایجاد شده در دو سوی سد به تفاوت قابل توجهی در سطح آب دریاهای ساحلی کم عمق می‌انجامد. انرژی تجدیدپذیر
زیست‌توده یک ماده زیستی است که از موجودات زنده یا به‌تازگی زنده گرفته شده‌است. این عبارت بیشتر به گیاهان یا مواد مشتق شده از گیاهان اطلاق می‌شود که به‌طور خاص زیست‌توده لیگنوسلولزیک نامیده می‌شوند. به یک عنوان منبع انرژی، از زیست‌توده می‌توان مستقیماً از طریق سوزاندن برای تولید گرما استفاده کرد، یا به‌طور غیرمستقیم پس از تبدیل آن به اشکال مختلف سوخت‌زیستی استفاده کرد. تبدیل زیست‌توده به زیست‌سوخت را می‌توان با روش‌های مختلفی انجام داد که به‌طور کلی به سه گروه دسته‌بندی می‌شوند: روش‌های "حرارتی"، روش‌های "شیمیایی" و روش‌های "بیوشیمیایی". چوب امروزه همچنان بزرگترین منبع زیست‌توده باقی مانده‌است؛ نمونه‌های آن شامل بقایای جنگل - مانند درختان مرده، شاخه‌ها و کنده‌های درختان -، شاخه‌های درختان هرس شده باغچه‌ها، تراشه‌های چوب و حتی زباله‌های جامد شهری می‌شود. در یک تعریف دیگر، زیست‌توده شامل مواد گیاهی یا جانوری است که می‌تواند به الیاف یا دیگر مواد شیمیایی صنعتی از جمله سوخت‌های زیستی تبدیل شود. زیست‌توده صنعتی را می‌توان از گونه‌های مختلفی از گیاهان، از جمله میسکانتوس، چمن‌ترکه، کنف صنعتی، ذرت، صنوبر، بید، سورگوم، نیشکر، بامبو، و گونه‌های مختلف درختان، از اوکالیپتوس تا نخل روغنی تولید کرد. انرژی کشندی
انرژی کشندی یا انرژی جزر و مد شکلی از انرژی آبی است که از تبدیل نیروی جزر و مد به تولید انرژی الکتریکی بدست می‌آید. انرژی جزر و مد یک منبع تجدیدپذیر است. انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی یک منبع اساسی از انرژی تجدیدپذیر است و بسته به نحوه جذب و توزیع انرژی خورشیدی یا تبدیل آن به برق خورشیدی، فناوری‌های آن به دو دسته خورشیدی غیرفعال و خورشیدی فعال تقسیم می‌شوند. تکنیک‌های خورشیدی فعال شامل استفاده از سیستم‌های فتوولتائیک، انرژی خورشیدی متمرکز و گرمایش آب خورشیدی برای مهار انرژی است. تکنیک‌های غیرفعال خورشیدی شامل جهت‌دهی ساختمان به سمت خورشید، انتخاب موادی با جرم حرارتی مطلوب یا دارای خصوصیات پراکندگی نور و طراحی فضاهایی است که به‌طور طبیعی هوا را به گردش درمی‌آورند. الکتریسیته
در این رابطه تولید انرژی الکتریکی اغلب به وسیله مولد الکتریکی صورت می‌گیرد، اما این اتفاق می‌تواند به وسیله باتریهای شیمیایی یا سایر انواع متنوع منابع انرژی نیز اتفاق افتد. توان الکتریکی لازم برای کسب و کار و استفاده خانگی به وسیله صنعت نیرو تولید می‌شود. واحد فروش برق کیلووات ساعت (۳٫۶مگاژول) است که حاصل ضرب نیرو با واحد کیلووات در زمان با واحد ساعت است. شرکت‌های برق، میزان الکتریسته مصرفی را به وسیله کنتور اندازه‌گیری می‌کنند، که انرژی الکتریکی مصرفی مشتریان را نمایش می‌دهد. منابع انرژی جهانی
منابع انرژی جهانی () به حداکثر ظرفیت تخمین زده شده برای تولید انرژی، با توجه به مجموع منابع انرژی موجود در زمین، اطلاق می‌گردد. این منابع به سوخت‌های سنگواره‌ای، سوخت‌های هسته‌ای و منابع تجدیدپذیر تقسیم می‌شوند. کرومیسم
جذب نور و انتقال انرژی (یا تبدیل انرژی) شامل مولکول‌های رنگی است که می‌توانند انرژی الکترومغناطیسی را، معمولاً به شکل منبع نور لیزر ، به مولکول‌های دیگر در شکل دیگری از انرژی، مانند حرارتی یا الکتریکی، منتقل کنند. این رنگ‌های آدرس‌پذیر لیزری که جاذب‌های نزدیک به فروسرخ نیز نامیده می‌شوند، در تبدیل انرژی حرارتی، حساس‌سازی نور واکنش‌های شیمیایی و جذب انتخابی نور استفاده می‌شوند. نرم افزار‌ها عبارتند از ذخیره سازی داده نوری ، به عنوان طبیعی نوررسانها، به عنوان تحریک کننده در فوتوپزشکی ، مانند درمان فتودینامیک و درمان گرمانوری در درمان سرطان، در تشخیص عکس و فوتوترانوستیک و در غیر فعال سازی نوری از میکروب ها، خون و حشرات. جذب نور طبیعی خورشید توسط مواد/کروموفورهای کرومیک در سلول‌های خورشیدی برای تولید انرژی الکتریکی از طریق سلول‌های خورشیدی ، با استفاده از فتوولتائیک‌های معدنی و مواد آلی ( فتوولتائیک‌های آلی ) و سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ (DSSC) و همچنین در تولید مواد شیمیایی مفید از طریق فتوسنتز مصنوعی استفاده می‌شوند. یک گرایش در حال توسعه، تبدیل نور به انرژی جنبشی است که اغلب تحت عنوان کلی ماشین های نور محور/مولکولی توصیف می‌شود. انرژی الکتریکی
انرژی الکتریکی، یکی از گونه‌های انرژی است و به انرژی حاصل از انرژی پتانسیل الکتریکی گفته می‌شود. در یک مدار الکتریکی، این انرژی با جریان الکتریکی و پتانسیل الکتریکی مرتبط است. انرژی الکتریکی می‌تواند در فرایندهایی مانند تولید نور یا گرما به دیگر صورت‌های انرژی تبدیل شود و اساس کار آن مکانیکی است . انرژی خورشیدی
در روش ذخیره برق‌آبی تلمبه‌ای انرژی مازاد با پمپاژ آب به یک مخزن در ارتفاع بالا و آزاد کردن آن در زمان‌های اوج مصرف انجام می‌شود. توسعه انرژی
توسعه انرژی () فرایندی در جهت بازیابی و استفاده مجدد از انرژی است، که در زمینه ساخت منابع انرژی اولیه و تولید حامل‌های انرژی ثانویه با هدف پاسخگویی به نیازهای جامعه، متمرکز می‌باشد. فعالیت‌هایی چون استفاده از منابع انرژی نو و انرژی تجدیدپذیر گونه‌هایی از توسعه انرژی بشمار می‌آیند. انرژی خورشیدی
می‌توان انرژی خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل کرد برای این کار دو روش اصلی وجود دارد. یک روش استفاده از حرارت خورشیدی و روش دیگر استفاده از صفحات خورشیدی فتوولتاییک است. برج انرژی (فروباد)
برج انرژی دربارهٔ تولید نیروی برق توسط ایجاد فروباد (جریان هوا به سوی پایین) است. این فروباد به وسیله تبخیر آب پاشیده شده بر بالای یک استوانه بلند تو خالی به وجود می‌آید. انرژی
برای افزایش عمومیت اصل بقای انرژی در مکانیک، ما به کار بالاخص به عنوان شکلی از انرژی می‌نگریم. این به‌طور وضوح مجاز است زیرا تغییرات انرژی جنبشی و پتانسیل معادل کار انجام گرفته در تولید آنهاست (معادلات ۱ و ۲). در هر حال کار انرژی در انتقال است و هرگز در یک جسم باقی نمی‌ماند. هنگامیکه کاری انجام گیرد لکن هم‌زمان جای دیگری کار ظاهر نشود، به‌شکل دیگری از انرژی تبدیل می‌شود. ذخیره انرژی حرارتی
چندین کاربرد در حال توسعه هستند من جمله درجایی که یخ در طول دوره‌های غیر اوج بار مصرف، تولید می‌شود و بعداً برای خنک سازی استفاده می‌شود. مثلاً درشب برای تبدیل آب به یخ، با استفاده از هزینه برق کم، تهویه مطبوع می‌تواند به لحاظ اقتصادی تر ارائه شود، با استفاده از ظرفیت خنک‌کننده یخ در بعدازظهر برای کاهش مصرف برق مورد نیاز برای تهویه مطبوع موردنیاز بکارگرفته شود. انرژی گرمایی ذخیره شده یخ با استفاده از ظرفیت گرمایی زیاد آب قابل توجیه است. از لحاظ تاریخی، یخ از کوه به شهرها منتقل شد تا به عنوان یک خنک‌کننده استفاده شود. یک تن آب (= یک متر مکعب) می‌تواند ۳۳۴ میلیون ژول (MJ) یا 317000 BTU (۹۳ کیلو وات ساعت) انرژی ذخیره دارد. یک ذخیره ساز نسبتاً کوچک می‌تواند یخ کافی برای یک ساختمان بزرگ را در یکروز یا یک هفته نگه دارد. علاوه بر استفاده یخ در برنامه‌های سرمایش مستقیم، در سیستم‌های پمپی گرمای مبتنی بر حرارت نیزاستفاده می‌شود در این برنامه‌ها، انرژی تغییر حالت یک عامل بسیار مهم از ظرفیت حرارتی را فراهم می‌کند که در نزدیکی محدوده دمای کم قرار دارد که پمپ‌های گرمای منبع آب می‌توانند در آن کار کنند تا به سیستم اجازه دهند تا از سخت‌ترین شرایط گرمایش بار خارج شود و زمانی که انرژی عناصر منبع بتوانند به سیستم بازگردند، گسترش یابد. ذخیره انرژی فریزر این از مایع سازی هوا یا نیتروژن به عنوان یک فروشگاه انرژی استفاده می‌کند. یک سیستم انرژی خورشیدی کریوژنیک که به عنوان انرژی ذخیره ز هوا مایع استفاده می‌کند و کمترین مقدار اتلاف حرارت وکمترین افزایش دما هوا برای راه اندازی دوباره را داردکه از سال ۲۰۱۰در نیروگاه Sloughدر انگلستان به کاربسته شده‌است. هزینه تولید برق
فناوری‌های تولید برق یا انرژی بسیار گسترده و متنوع می‌باشند. این هزینه‌ها نیز در هر منطقه و کشور می‌تواند متفاوت باشد. هزینه‌های مربوط به ساخت جاده و سایر زیرساختهای مورد نیاز نیز معمولاً در این گروه قرار می‌گیرد. ساختمان انرژی صفر
مفهوم انرژی صفر به علت گزینه‌های زیاد برای تولید و نگهداری انرژی همراه با روش‌های متعدد اندازه‌گیری انرژی (مرتبط با هزینه، انرژی یا انتشار کربن) برای روش‌های متعددی پذیرفته می‌شود. ذخیره انرژی با هوای فشرده
ذخیره انرژی با هوای فشرده () یا (CAES)، یکی از راه‌های ذخیرهٔ انرژی تولید شده در یک زمان، برای استفاده از آن در زمان دیگری با استفاده از هوای فشرده است. در مقیاس ابزاری و کاربردپذیری، انرژی تولید شده در طول دوره‌های تقاضای کم انرژی (خارج از دوره‌های اوج مصرف) انرژی می‌تواند برای برآورده شدن تقاضای بالای (بار اوج مصرف) آزاد شود. این شیوه به‌ویژه در زمانی که منابع انرژی تجدیدپذیر متناوب (گاهگاهی) مانند انرژی باد و خورشید باشد به عنوان مهمترین وسیلهٔ ذخیرهٔ انرژی تبدیل شده و دارای اهمیت است. سیستم‌های CAES می‌توانند در ایجاد اطمینان از نیازهای برق در ساعت‌های پیک تأثیر مهمی داشته باشند. چنین سیستم‌هایی مقیاس کوچک از مدت‌ها پیش در برنامه‌های کاربردی مانند موتورهای «لوکوموتیو معدن» استفاده شده‌اند. در برنامه‌های کاربردی در مقیاس بزرگ لازم است انرژی گرمایی مرتبط با هوای فشرده را نگهداری و از آن استفاده شود؛ تنها گرمازدایی، باعث کاهش کارایی انرژی سیستم ذخیره‌سازی می‌شود. انرژی خورشیدی بر پایه فضا
برای اجرای چنین طرحی موانعی وجود دارد، در درجه اول مشکل انتقال انرژی از مدار به زمین برای استفاده از انرژی، از آنجا که انتقال انرژی به واسطهٔ سیم از ماهوارهٔ در حال چرخش در مدار، به سطح زمین نه عملی است و نه امکان‌پذیر است با تکنولوژی‌های امروزی، انتقال انرژی در طرح توان فضایی به‌طور کلی عبارت است از: استفاده از برخی از شیوه‌های انتقال بی‌سیم انرژی؛ ماهوارهٔ گیرنده، انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی بر روی یک تخته تبدیل می‌کند، تأمین انرژی یک فرستنده مایکروویو یا ساطع‌کننده لیزر، و تمرکز پرتو خود را به سمت گیرنده (آنتن یکسوساز) در سطح زمین انجام می‌دهد. همچنین تشعشع و آسیب ریزشهاب‌وار ها می‌تواند برای توان فضایی نگرانی ایجاد کند. البته موانع دیگری مانند هزینه‌های طرح هم بر سر راه است. اکسرژی
انرژی به شکل‌های مختلف یافت می‌شود (انرژی الکتریکی، انرژی مکانیکی و انرژی گرمایی) که می‌توان آن‌ها را با محدودیت‌هایی به یکدیگر تبدیل کرد (ر.ک. قانون اول ترمودینامیک). برخی انواع انرژی هنگام تبدیل به نوعی دیگر فقط با در نظر گرفتن شرایط محیطی و تأثیر کیفی برمحیط قابل بحث می‌باشند که این خود مفهوم قانون دوم ترمودینامیک در سیستم‌های ترمودینامیکی می‌باشد. در نتیجه می‌توان گفت، شکل‌های مختلف انرژی دارای کمیت‌ها و کیفیت‌های متغیر هستند. دانش اکسرژی به ما کمک می‌کند تا این تغییرات را به خوبی تعریف کنیم و بهینه‌سازی بیلان مصرف انرژی را تحت نظر داشته باشیم. انرژی الکتریکی و مکانیکی را می‌توان اکسرژی ناخالص نامید، در صورتی که انرژی گرمایی در راه تبدیل به نوع دیگر انرژی‌ها، ضایعاتی بهمراه دارد. در واقع اکسرژی نوعی مدل کردن انرژی بر اساس قانون اول و دوم ترمودینامیک می‌باشد. کاربرد تحلیلی اکسرژی به ما کمک می‌کند تا میزان هدرروی انرژی را در فرایندهایی که به تعادل می‌رسند پیدا کنیم. قدرت همجوشی
قدرت همجوشی یک شکل نظری از تولید انرژی است که در آن انرژی با استفاده از واکنش‌های همجوشی هسته‌ای برای تولید حرارت و در نتیجه تولید برق تولید می‌شود. در یک فرایند تلفیقی دو هسته اتمی سبک‌تر ترکیب می‌شوند تا یک هسته سنگین را تشکیل دهند و در عین حال انرژی را آزاد کنند. این همان فرایندی است که به ستاره‌هایی مانند خورشید قدرت می‌دهد. دستگاه‌های طراحی شده برای مهار این انرژی به عنوان رآکتورهای همجوشی شناخته می‌شوند. فرایندهای همجوشی نیاز به سوخت و یک محدوده بسیار کم با دمای بالا و فشار دارد تا پلاسمایی را ایجاد کند که در آن همجوشی می‌تواند رخ دهد. در ستارگان هیدروژن سوخت رایج است، و گرانش دمای بالای مورد نیاز برای همجوشی را ایجاد می‌کند. رآکتورهای همجوشی به‌طور کلی از ایزوتوپ‌های هیدروژن مانند دوتریوم و تریتیوم استفاده می‌کنند که به راحتی واکنش نشان می‌دهند و پلاسمای محدودی از میلیون‌ها درجه را با استفاده از روش‌های مرسوم (لیزر) یا روش‌های مغناطیسی (توکاماک و مشابه) ایجاد می‌کنند. چالش اصلی در تحقق قدرت همجوشی عبارت است از: مهندسی سیستم که بتواند پلاسما را به اندازه کافی در دما و چگالی بالایی داشته باشد تا واکنش طولانی مدت رخ دهد. انتظار می‌رود که همجوشی هسته‌ای به عنوان یک منبع انرژی چندین مزیت نظری نسبت به شکافت هسته‌ای داشته باشد. این مزیت شامل کاهش میزان واپاشی هسته‌ای، کم شدن ضایعات هسته‌ای، منابع سوختی فراوان و افزایش ایمنی است. با این حال همجوشی کنترل شده به لحاظ عملی و اقتصادی بسیار دشوار است. تحقیق در رآکتورهای همجوشی در دهه ۱۹۴۰ میلادی آغاز شد اما تا به امروز هیچ طرحی تولید بیش از توان الکتریکی در همجوشی تولید نکرده‌است. انرژی زمین‌گرمایی
انرژی زمین‌گرمایی به انرژی حرارتی که در پوستهٔ جامد زمین وجود دارد گفته می‌شود. این‌گونه انرژی اغلب در جهت تولید الکتریسیته زمین‌گرمایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که به چرخه تولید انرژی الکتریکی از انرژی زمین‌گرمایی گفته می‌شود. فناوری مورد استفاده در طرح‌های تولید برق از انرژی زمین‌گرمایی شامل نیروگاه‌های بخار خشک، نیروگاه‌های تبدیل بخار سیال و نیروگاه چرخه دوگانه است. منابع آب
آب در تولید برق تجدیدپذیر مورد استفاده قرار می‌گیرد. نیروی برق آبی، از نیروی آب جاری در سرازیری که یک توربین متصل به یک ژنراتور را به حرکت درمی‌آورد، انرژی دریافت می‌کند. این (نیروی) برق آبی یک منبع انرژی کم هزینه، غیر آلاینده و تجدیدپذیر است. به‌طور چشمگیری، نیروی برق آبی همچنین می‌تواند برخلاف اکثر منابع انرژی تجدیدپذیر که هستند برای مورد استفاده قرار گیرد. در نهایت، انرژی در نیروگاه برق آبی توسط خورشید تأمین می‌شود. گرمای خورشید، آب را تبخیر می‌کند که به عنوان باران در ارتفاعات بالاتر متراکم و سرازیر می‌شود. نیز وجود دارند که زمانی که تقاضا کم است، از برق شبکه برای پمپاژ آب به بالا و هنگامی که تقاضا بالاست، از آب ذخیره شده برای تولید برق، استفاده می‌کنند. ساختمان انرژی صفر
یکی از موضوعات اصلی از مناظرهٔ طرح ساختمان انرژی صفر در مورد تعادل بین ذخیره انرژی و مصرف توزیع شدهٔ انرژی تجدید شدنی (انرژی خورشیدی و انرژی باد) می‌باشد. اکثر خانه‌های انرژی صفر از ترکیب این دو استراتژی استفاده می‌کنند. در نتیجهٔ کمک‌های مالی قابل توجه دولت برای سیستم‌های الکتریکی خورشیدی فتو ولتائیک (قدرت زای نوری) توربین‌های بادی و غیره کسانی هستند که می‌گویند ساختمان انرژی صفر یک خانهٔ معمولی با تکنولوژی‌های مصرف انرژی تجدید توزیع شده می‌باشد. چنین خانه‌هایی در مکان‌هایی پدیدار شده‌اند که کمک‌های مالی قدرت زایی نوری (pv) قابل توجه می‌باشد ولی بسیاری از خانه‌های به اصطلاح انرژی صفر همچنان صورتحساب خدمات همگانی دارند. این نوع مصرف انرژی بدون ذخیرهٔ مازاد انرژی ممکن است از لحاظ هزینه با قیمت فعلی الکتریسیته تولید شده با تجهیزات قدرت زای نوری (بسته به قیمت محلی شرکت نیروی برق) مؤثر نباشد و همچنین ممکن است به انرژی و منابع بیشتر نیاز داشته باشند بنابراین این روش کمتر بوم‌شناسی می‌باشد. خوشه‌های آهن-نیکل
در جستجوی یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر برای جایگزینی سوخت‌های فسیلی، هیدروژن به عنوان یک سوخت احتمالی برای آینده توجه زیادی را به خود جلب کرده‌است. یکی از چالش‌هایی که برای تحقق این امر باید برطرف شود، روشی کارآمد برای تولید و مصرف هیدروژن است. در حال حاضر، ما فناوری تولید هیدروژن از زغال سنگ، گاز طبیعی، زیست توده و آب را داریم. اکثر هیدروژن تولید شده در حال حاضر از اصلاح گاز طبیعی حاصل می‌شود و از این رو به حذف سوخت فسیلی به عنوان منبع انرژی کمکی نمی‌کند. انواع روش‌های پایدار برای تولید هیدروژن در حال حاضر در حال تحقیق هستند، از جمله تولید هیدروژن خورشیدی، زمین گرمایی و کاتالیزوری. گیاه‌پالایی
سوزاندن و تولید گاز از روش‌های مهم برای تولید انرژی گرمایی و الکتریکی است که می‌توان از گیاهان آلوده استخراج شوند. بازیافت این انرژی از بیومس به وسیله سوزاندن یا تولید گاز می‌تواند ارزش اقتصادی داشته باشد؛ زیرا آن را نمی‌توان به عنوان علوفه یا کود مصرف کرد. تولید الکتریسیته
۵-  روش‌های دیگری هم برای تولید انرژی الکتریسته وجود دارند که به کمک علم الکترونیک انرژی الکتریکی تولید می‌کنند و کمتر به تجهیزات مکانیکی نیاز دارند و بیشتر در مقیاس کوچک و برای وسایل الکترونیکی و وسایل قابل حمل مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ که از آنجمله می‌توان به قطعات ترمو الکتریک، ترمو یونیک و تومو ولتاییک که با گرما تولید الکتریسیته می‌کنند اشاره کرد. معمولاً از سلول‌های ترمو الکتریک در دماهای پایین‌تر استفاده می‌شود. همچنین سلول‌های پیزوالکتریک که در نتیجه بار یا فشار مکانیکی تولید الکتریسیته می‌کنند. مثلاً اخیراً با نصب این سلول‌ها در پیاده‌روها توانسته‌اند از قدم زدن افراد الکتریسته تولید کنند؛ و نوع دیگر از قطعات الکترونیکی بتاولتاییک‌ها هستند که با تابش رادیو اکتیو تولید الکتریسیته می‌کنند. روش دیگری که موسوم به نیروگاه MHD است و در دست مطالعه قرار دارد روش تولید انرژی الکتریکی از رآکتورهای هسته ای است که بر اساس دینامیک مایع کار می‌کند؛ و نوع دیگر روش تولید انرژی روش اسموتیک است که و در جایی امکان‌پذیر است که آب شور و شیرین با یکدیگر ترکیب می‌شوند. (دلتاها از این محل‌ها هستند) انتقال انرژی الکتریکی
با استفاده از نیروگاه‌⁬های چند برابر بزرگ‌تر که به منطقه بزرگی اتصال داده شده بودند، قیمت تمام شده تولید برق کاهش یافت و امکان استفاده از نیروگاه⁬‌های با راندمان بالاتر فراهم شد که می⁬توانستند بارهای مختلف را تغذیه کنند. همچنین بدین ترتیب ثبات تولید برق افزایش پیدا کرد و هزینه سرمایه‌گذاری در این بخش کاهش یافت و در نهایت امکان استفاده از منابع انرژی دور افتاده مثل نیروگاه⁬‌های هیدروالکتریک یا زغال سنگ معادن دور دست، بدون نیاز به پرداخت هزینه حمل و نقل سوخت⁬‌ها فراهم شد.