Energija  je  ključni  dejavnik  človekovega  razvoja  in  zagotavlja  ţivljenjske  ravni  skozi  čas.  V  vsakdanjem  ţivljenju  potrebujemo  poleg  tekočih  goriv  za  pogon  vozil  predvsem  toploto  in  električno energijo.  Njuna poraba v svetu narašča glede na raven in hitrost druţbenogospodarskega  razvoja.  Na  drugi  strani  se  razpoloţljivi  viri  primarne  energije,  na  osnovi  katerih  pridobivamo  električno  in  toplotno  energijo,  krčijo  ali  pa  so  ţe  v  veliki  meri  izkoriščeni.  Smiselno  je  torej  izkoriščati vse razpoloţljive vire.

Okoljske  zahteve  pri  proizvodnji  električne  energije  iz  klasičnih  termoelektrarn  so  vedno  večje.  Onesnaţevanje zračne atmosfere s škodljivimi plini postaja globalni problem. Zanesljivost oskrbe  porabnikov  z  električno  energijo  postaja  vse  resnejše  vprašanje  za  nacionalna  gospodarstva,  saj  električne  energije  ni  moţno  uvaţati  v  neomejenih  količinah,  zato  je  visoka  stopnja  samooskrbe  nujna.  Električno  energijo  pridobivamo  v  elektrarnah  iz  različnih  virov,  kot  so  fosilna  goriva  (premog,  nafta, plin), jedrska goriva (uran, plutonij, torij), voda, veter, biomasa, sonce  idr.

Tako za Slovenijo  velja, da ima  ustrezno in uravnoteţeno strukturo virov, ki jo je smiselno ohranjati tudi v bodoče. Tudi v Sloveniji elektrogospodarski razvoj in izrabo virov vse bolj zaznamujejo domače danosti in  evropske smernice, ki so strnjene v skrb za okolje, trajen razvoj, stopnjo sprejemljive energetske  odvisnosti, deregulacijo in privatizacijo proizvodnega sektorja.

Danes  poznamo  vrsto  tehnologij,  ki  obnovljive  vire  energije  pretvarjajo  v  električno  in  toplotno  energijo, kar opisujemo v nadaljevanju.

Obnovljivi viri energije so po Energetskem zakonu viri energije, ki se v naravi ohranjajo in v celoti  ali preteţno obnavljajo, zlasti pa energija vodotokov, vetra, biomase, geotermalna in neakumulirana  sončna energija ter ostali viri, ki se izkoriščajo z ustreznim izkoristkom. Kvalificiran proizvajalec je  proizvajalec,  ki  v  posameznih  proizvodnih  objektih  proizvaja  električno energijo  z  nadpovprečno  dejansko doseţenim izkoristkom pri soproizvodnji toplotne in električne energije, ali če izkorišča  obnovljive vire energije na način, ki je skladen z varstvom okolja (HE Gorenjske elektrarne, 2011). Obnovljivi viri energije vključujejo vse vire energije, ki jih zajemamo iz stalnih naravnih procesov  in nastajajo iz treh glavnih primarnih virov:

–  sončno  sevanje,  ki  ga  lahko  spremenimo  v  toploto  ali  elektriko,  v  naravi  pa  povzroča  nastanek vetra, valov, vodne energije in biomase,
–  teţnostna  sila  Lune  in  Sonca  skupaj  s  kinetično  energijo  Zemlje  povzročata  periodično  nastajanje plime in oseke,
–  toploto iz notranjosti Zemlje, kjer nastaja z radioaktivnim razpadom snovi v  jedru in prehaja  na površje kot geotermalna energija.

Sonce  v  vesolje  stalno  pošilja  toplotni  tok,  ki  ga  imenujemo  sončno  sevanje,  ki  se  preko  elektromagnetnega  valovanja  prenese  v  vesolje,  torej  tudi  na  Zemljo.  Sončno  sevanje  naš  planet  segreva  in  se  spreminja  v  druge  oblike  energije.  Spreminja  se  v  kinetično  energi jo  vetra  ter  v  potencialno in kinetično energijo vodotokov (poganja vodni krog). Del sončnega sevanja porabijo  rastline za biosintezo  –  fotosintezo, preko katere nastane organska snov  –  biomasa. Sončno sevanje  je tako vir različnih oblik obnovljivih virov  energije. Izkoriščamo lahko vsako izmed teh, lahko pa  tudi kar neposredno sončno sevanje, ki ga preko različnih naprav spreminjamo v električno energijo  in toploto. Za njihovo delovanje je značilno, da:

–  imajo minimalen vpliv na okolje,
–  so viri energije zastonj in na razpolago vsem,
–  imajo  naprave za pretvarjanje sončnega sevanja v druge oblike energije  razmeroma veliko  učinkovitost. Vendar pa ima izkoriščanje sončne energije tudi nekatere slabosti:
–  sončno sevanje se spreminja tekom leta in tekom dneva, prav  tako je odvisno od trenutnega  vremena, zato za neprestano oskrbo z energijo potrebujemo hranilnike energije, –  gostota sončnega sevanja na enoto površine je nizka, zato potrebujemo velike naprave,
–  izgradnja naprave predstavlja visok finančni vloţek (Medved, 2009, Babuder s sod., 2009).

S pomočjo sončne energije nastaja biomasa, v kateri ostane energija vezana vse do razpada zaradi  biološkega ali toplotnega procesa. Za proizvodnjo biomase se porabi le 0,01 % sončne energije, ki  jo  sprejme  zemlja  na  vrhu  atmosfere,  vendar  je  to  še  vedno  eden  izmed  najpomembnejših  energetskih pretvorb (Pretvorba sončne energije v biomaso preko procesov fotosinteze je opisana v  strokovni  literaturi:  Taiz,  L.,  Zeiger,  E.,  Plant  Physiology,  2 nd edition.  Sinauer  Associates,  USA,  1998).  Biomasa  kot  energetski  vir  predstavlja  predvsem  les  in  lesne  ostanke,  z  razvojem  novih  tehnologij pa se povečuje deleţ drugih oblik biomase za energetske vire, kot so kmetijski ostanki in  odpadki  (slama,  ţivalski  gnoj),  energetske  rastline  in  drugo.  Za  uporabo  in  predelavo  biomase  v  goriva ločimo štiri postopke, in sicer:

–  gorenje  (gorljive  snovi  v  biomasi  oksidirajo  v  CO 2 in  vodno  paro  ter  pri  tem  oddajajo  toploto),
–  biološka pretvorba (anaerobno vrenje, fermentacija idr.),
–  toplotno-kemična pretvorba (piroliza),
–  utekočinjanje in uplinjanje (biodizel, bioplin ipd.). Goriva, ki jih pridobimo iz biomase z navedenimi postopki, razvrstimo v tri skupine:
–  trdna biomasa (lesna biomasa, kmetijske rastline, energetske rastline),
–  tekoča goriva (bioetanol, biometanol, biodizel),
–  plin (lesni plin, bioplin, odlagališčni plin) (Medved, 2009, Babuder s sod., 2009).

Danes  izmed  vseh  obnovljivih  virov  energije  največ  energije  pridobimo  iz  energije  vode.  Voda  pokriva pribliţno 70,8 % Zemlje, od tega je 97 % morske vode in 3 % sladkih voda, kamor štejemo  tudi ledenike in polarni led. Reke in jezera pokrivajo le 0,02 % Zemlje. S pomočjo sončne energije  voda stalno izhlapeva in se na Zemljino površino vrača v obliki deţja. Del padavin izhlapi ţe na  poti  do  površine  tal,  del  ponikne  v  podtalnico,  del  pa  odteče  v  obliki  površinskih  vodotokov.  Slednje  izkoriščamo  za  proizvodnjo  mehanskega  dela  (pogon  mlinov,  ţag  in  električnih  generatorjev). Prednosti pridobivanja energije z vodnimi elektrarnami so sledeče:

–  proizvodnja ne onesnaţuje okolja,
–  elektrarne imajo dolgo dobo trajanja, –  proizvodnja električne energije poteka pri nizkih obratovalnih stroških. Vendar ima ta vir energije tudi nekatere pomanjkljivosti:
–  gradnja velikih vodnih elektrarn pomeni velik poseg v okolje,
–  proizvodnja  električne  energije  je  odvisna  od  količine  vode  v  vodotoku  in  se  spreminja  tekom leta,
–  izgradnja elektrarne je draga (Medved, 2009, Babuder s sod., 2009).

 

Med  okolju  najbolj  prijazne  vire  električne  energije  spada  energija  vetra.  Električno  energijo  proizvajamo brez odpadkov ali nevarnih snovi. Sodobne vetrne elektrarne so tišje in bolj zanesljive  od starejših, zato se močno povečuje njihova uporaba. Poleg ekološke sprejemljivosti je prednost  vetrnih  elektrarn  tudi  nizka  cena  kilovatne  ure  proizvedene  električne  energije  (Medved,  2009,  Babuder s sod., 2009).

Svojo energijo ima tudi Zemlja. Shranjena je v njeni notranjosti. Izkoriščamo jo lahko neposredno z  zajemom toplih vodnih ali parnih vrelcev ali s hlajenjem vročih kamenin. Pri visokotemperaturnih  geotermalnih  virih  je  temperatura  vode  preko  150  °C  in  se  uporabljajo  preteţno  za  pridobivanje  električne energije. Vire z niţjo temperaturo uporabljamo preteţno za neposredno ogrevanje.  Glede  na  veliko  površino  na  Zemlji  predstavljajo  neizmeren  vir  energije  tudi  morja  in  oceani.  Njihovo  energijo  izkoriščamo  preko  predvidljivih  in  stalnih  pojavov  v  njih,  kot  je  na  primer  plimovanje  morja.  Slednje  je  periodičen  proces  in  je  posledica  privlačnih  sil  Lune  in  Sonca  ter  vrtenja  zemlje.  S  podvodnimi  vetrnicami  lahko  izkoriščamo  tudi  morske  tokove.  Morja  predstavljajo tudi izjemen hranilnik toplote, ki jo lahko izkoriščamo skozi vse leto za pridobivanje  toplote za ogrevanje (Medved, 2009, Babuder s sod., 2009). Uporaba obnovljivih virov energije lahko predstavlja negativne učinke na okolje, ki jih je potrebno  pred pričetkom uporabe skrbno pretehtati.