Als erneuerbare Energien werden Energiequellen bezeichnet, die praktisch unerschöpflich zur Verfügung stehen oder sich verhältnismäßig schnell erneuern. Dagegen sind fossile Energiequellen endlich, beziehungsweise sie brauchen Millionen von Jahren, bis sie wieder zur Verfügung stehen. Die Nutzung fossiler Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas ist für einen Großteil der Treibhausgasemissionen und damit für die Erderwärmung verantwortlich. Den Einsatz der „Erneuerbaren“ auszubauen, bedeutet daher, das Klima zu schützen.
Ein Mutmacher: Die auf die Erde eingestrahlte Sonnenenergie deckt den aktuellen menschlichen Energiebedarf mehrere tausend Mal. Will sagen: Mit Innovationskraft und Erfindergeist könnten sich – technische – Wege finden lassen, dieses schier unerschöpfliche Reservoir zu nutzen. Ein weiterer Mutmacher: Ende 2022 haben die USA einen Durchbruch bei der Kernfusion, einer potenziellen Energiequelle der Zukunft, verkündet. Beim Verschmelzen von Atomkernen ist erstmals mehr Energie gewonnen als verbraucht worden.
Erde
Biomasse lässt sich auf vielfache Weise energetisch verwenden. Holz wurde schon von den Urmenschen zum Feuern benutzt. Aus Feldfrüchten wie Zuckerrohr, Zuckerrüben, Weizen, Roggen, Mais oder Raps lassen sich Biokraftstoffe herstellen. Sie stehen dann allerdings nicht mehr als Nahrungsmittel zur Verfügung. Zur Biogasproduktion können Grünschnitt, kompostierbare Abfälle, Gülle und Klärschlamm verwendet werden. Biogas kann direkt verstromt werden.
Bei der Geothermie wird Erdwärme aus dem Erdreich genutzt: die Erde als Heizung. Bei der oberflächennahen Geothermie liegt die Temperatur der dem Erdboden entzogenen Wärme in der Regel nicht auf dem benötigten Temperaturniveau. Dieses wird durch den zusätzlichen Einsatz elektrischer Wärmepumpen erreicht. Das ist bei der tiefen Geothermie, die mehrere Kilometer in die Erde eindringt, nicht nötig. Sie wird nicht nur zum Heizen, sondern auch zur Stromerzeugung eingesetzt. Umgekehrt werden beim Geocooling die – im Sommer – vergleichsweise frischen Temperaturen oberflächennaher Erdschichten zum Kühlen eingesetzt: die Erde als Klimaanlage.
Wind
Seit dem Altertum wird in Windmühlen die Bewegungsenergie des Windes genutzt, um Maschinen zum Mahlen, Sägen oder Fördern anzutreiben. Heute wird in Windkraftanlagen diese Bewegungsenergie auf eine rotierende Achse übertragen. Sie treibt einen Generator an, der elektrische Energie erzeugt. Errichtet werden die Anlagen zumeist auf dem Land (onshore), zunehmend auch auf dem Meer (offshore).
Sonne
Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Lichtenergie mittels Solarmodulen in elektrische Energie, sprich Strom. Dagegen wandeln thermische Solarkollektoren Sonnenstrahlung in Wärmeenergie um. Zum Beispiel auf dem heimischen Dach, um Warmwasser zu gewinnen. Oder in solarthermischen Kraftwerken: entweder mit Parabolspiegeln oder mit unzähligen verstellbaren Spiegeln, die auf einer großen Fläche Sonnenlicht auffangen und auf einen einzigen Punkt reflektieren („Brennglaseffekt“). Bei der Kernfusion werden Atomkerne bei extremen Temperaturen mit Hilfe von Lasern zu neuen, größeren Kernen verschmolzen. Dabei werden enorme Mengen Energie freigesetzt – ohne radioaktiven Abfall wie bei der Kernspaltung. Ein ähnlicher Prozess findet auch in der Sonne statt.
Wasser
Bis Anfang des 20. Jahrhunderts wurde Wasserkraft hauptsächlich in Mühlen genutzt. Heute wird mit ihr fast immer elektrischer Strom mittels Turbinen und Generatoren erzeugt. Unterschieden werden verschiedene Typen, unter anderem Laufwasserkraftwerke mit Stauwehren in fließenden Gewässern oder Gezeitenkraftwerke, die den Tidenhub zur Stromgewinnung nutzen. In Pumpspeicherwerken wird das Wasser zwischenzeitlich in Becken oder Stauseen gepumpt, um später abgelassen zu werden und für den Antrieb von Turbinen zur Stromerzeugung zur Verfügung zu stehen.
