Возобновляемые источники энергии восполняют себя естественным путем, не истощаясь в недрах Земли. К ним относятся биоэнергетика, гидроэнергетика, геотермальная энергия, солнечная энергия, энергия ветра и океан (энергия приливов и волн).
Тестер (2005 год) определяет устойчивую энергетику как "динамическую гармонию между равноправным доступом всех людей к энергоемким товарам и услугам и сохранением Земли для будущих поколений".
Растущая потребность в энергии в мире наряду с ростом численности населения привела к постоянному использованию источников энергии на основе ископаемого топлива (угля, нефти и газа), что стало проблематичным в силу ряда причин, таких как истощение запасов ископаемого топлива, выбросы парниковых газов и другие экологические проблемы, геополитические и военные конфликты, а также постоянные колебания цен на топливо.
Эти проблемы создадут неустойчивые ситуации, которые в конечном итоге приведут к потенциально необратимой угрозе для человеческого общества.
Несмотря на это, возобновляемые источники энергии являются наиболее выдающейся альтернативой и единственным решением растущих проблем. В 2012 году возобновляемые источники энергии обеспечили 22% мирового производства энергии (Управление энергетической информации США, 2012), что не представлялось возможным десять лет назад.
Надежное энергоснабжение необходимо во всей экономике для отопления, освещения, промышленного оборудования, транспорта и т.д. (Международное энергетическое агентство, 2014 год).
Возобновляемые источники энергии значительно сокращают выбросы парниковых газов, если их заменить ископаемым топливом. Поскольку возобновляемые источники энергии получают естественным путем из текущих потоков энергии в нашем окружении, они должны быть устойчивыми.
Для того чтобы возобновляемые источники энергии были устойчивыми, они должны быть безграничными и обеспечивать бесперебойное снабжение экологическими товарами и услугами.
Например, устойчивое биотопливо не должно приводить к увеличению чистых выбросов CO2, не должно отрицательно сказываться на продовольственной безопасности и угрожать биоразнообразию.
Это правда то, что происходит сегодня? Наверное, нет.
Несмотря на выдающиеся преимущества возобновляемых источников энергии, существует ряд недостатков, таких как: разрыв производства из-за сезонных колебаний, поскольку большинство возобновляемых источников энергии зависят от климата, поэтому их эксплуатация требует сложных методов проектирования, планирования и оптимизации контроля.
К счастью, постоянные технологические достижения в области компьютерного оборудования и программного обеспечения позволяют научным исследователям справляться с этими трудностями оптимизации с помощью вычислительных ресурсов, применимых к возобновляемым и устойчивым источникам энергии.
Возобновляемые источники энергии и изменение климата
В настоящее время термин "изменение климата" представляет большой интерес для всего мира, как научных, так и политических дискуссий.
Климат меняется с самого начала своего создания, но вызывает тревогу скорость изменения климата в последние годы, и это может быть одной из угроз, с которыми сталкивается Земля.
За 36 лет (1979-2014 годы) темпы роста содержания двуокиси углерода возросли, "составляя в среднем около 1,4 ppm в год до 1995 года и 2,0 ppm в год после этого" (Лаборатория исследования систем Земли, 2015).
В Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата изменение климата определяется как прямо или косвенно связанное с деятельностью человека, которая изменяет состав глобальной атмосферы и которая, в свою очередь, проявляет изменчивость природного климата, наблюдаемую в течение сопоставимых периодов времени.
В течение более десяти лет задача удерживать глобальное потепление ниже 2 °C находилась в центре внимания международных дискуссий по климату.
С 1850 года мировое использование ископаемого топлива стало доминировать в энергоснабжении, что привело к быстрому росту выбросов углекислого газа. Данные по состоянию на конец 2010 года подтвердили, что потребление ископаемого топлива является основной частью глобальных антропогенных выбросов парниковых газов (ПГ), где концентрации превысили доиндустриальные уровни более чем на 390 ppm (39%).
Возобновляемые технологии рассматриваются как чистые источники энергии, и оптимальное использование этих ресурсов снижает воздействие на окружающую среду, создает минимум вторичных отходов и является устойчивым с учетом текущих и будущих экономических и социальных потребностей.
Технологии использования возобновляемых источников энергии предоставляют исключительную возможность для снижения выбросов парниковых газов и снижения глобального потепления за счет замещения традиционных источников энергии (на основе ископаемого топлива).