Photovoltaik (auch Fotovoltaik) ist die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie mittels Solarzellen. Seit 1958 wird sie bei der Energieversorgung von Raumflugkörper eingesetzt.
Inzwischen wird sie auf der Erde zur Stromerzeugung eingesetzt.
Sie findet Anwendung auf Dachflächen, bei Parkscheinautomaten, in Taschenrechnern, an Schallschutzwänden und auf Freiflächen.

Die Windenergie-Nutzung mittels Windmühlen – heute zur Stromerzeugung mit Windkraftanlagen – ist eine seit dem Altertum bekannte Möglichkeit, um Energie aus der Umwelt für technische Zwecke verfügbar zu machen.

Windenergieanlagen können überall auf der Welt zur Stromerzeugung eingesetzt werden. Das Einsatzgebiet der Windenergieanlagen ist unabhängig vom Klima oder der Vegetation. Aufgrund von verschiedenen Windstärken kann die Windenergieanlage jedoch keine stetige Energiebereitstellung (keine Grundlastfähigkeit) gewährleisten. Deshalb wird die elektrische Energie nur im Verbund mit anderen Energiequellen oder Speichern genutzt. Die schwankende Stromerzeugung der Windenergieanlagen wird durch den Einsatz von Kraftwerken ausgeglichen.

Da der Wind jedoch aufgrund der Sonneneinstrahlung tagsüber meistens stärker weht als nachts, passt er sich somit auf natürliche Art unserem Konsumverhalten an.

Bei der Biomasse oder Bioenergie wird die Sonnenstrahlung in Pflanzen durch Photosynthese in organische Materie umgewandelt. Damit ist Biomasse oder Bioenergie gespeicherte Sonnenenergie. Und anders als bei anderen regenerativen Energien gibt es keine Schwankungen des Energieangebotes, wie z.B. durch Windstille bei Windkraft oder die Dunkelheit bei der solaren Nutzung.

Vorteile der Biomasse sind:
+ Die Kraft-Wärme-Kopplung (ökologisch und ökonomisch)
+ Nachhaltigkeit bei den Energieressourcen
+ Die Grundlastfähigkeit bei der Energieeinspeisung

Was bedeutet Grundlastfähigkeit:
Durch diese Fähigkeit kann 24 Stunden am Tag, 365 Tage im Jahr - Strom, Wärme, Kälte und Gas produziert werden. Die produzierte Energie ist somit allzeit verfügbar und kann daher bedarfsgerecht verbraucht werden.

Die Nutzung von Biomasse oder Bioenergie ist auch deshalb von großem Vorteil, weil diese erzeugte Energie bei der Produktion CO2-neutral ist. Es wird dabei nur das Kohlendioxid freigesetzt, dass zuvor bei der Entstehung der Biomasse der Atmosphäre entnommen wurde.

Mit der EG-Richtlinie 2002/91/EG Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) kam der Begriff Energieeffizienz (Energy Performance) in den gängigen deutschen Sprachgebrauch.

In deutsches Recht umgesetzt wurde diese Richtlinie mit dem Energieeinspargesetz (EnEG) und darauf basierend mit der Energieeinsparverordnung (EnEV), worin in §20 die Verbesserung der energetischen Eigenschaften zur verbesserten Energieeffizienz führt. Dabei ist der Endenergiebedarf das Maß für die Energieeffizienz.

Konventionelle Stromerzeugung durch Dampfkraftwerke, bei der die anfallende Wärme als Abwärme entweicht, ist zu typischerweise gut 30? % bis günstigstenfalls 60? % effizient.

Durch Kraft-Wärme-Kopplung, bei der Wärme und Strom beide verwendet werden, nutzt man bis zu 90? % der Energie.

Verbesserte Kessel und Brenner können bei höheren Temperaturen arbeiten und gleichzeitig weniger Brennstoff verbrennen. Dadurch sind sie effizienter bei geringerer Schadstoffemission.

In der Solarthermie wird die thermische Energie der Sonnenstrahlung nutzbar gemacht.

Hier gibt es zwei Möglichkeiten, die Wärme der Sonne nutzbar zu machen.

Bei der passiven Nutzung erwärmt die Sonne ohne technische Apparate ein Gebäude, z.B. durch entsprechend ausgerichtete Fensterflächen.

Bei der aktiven Nutzung werden durch entsprechend konstruierte Absorberflächen Sonnenwärme gesammelt und diese mit Hilfe eines Mediums z.B. zu einem Wärmespeicher transportiert.

Genauso wie die Windenergie ist die Wasserkraft eine Energie, die seit Jahrhunderten zum Beispiel bei Mühlen genutzt wird. Es handelt sich in wasserreichen Ländern um eine erneuerbare Energiequelle. Einsatzgebiete sind ? Flüsse und Staudämme, wo in Wasserkraftwerke, in denen das Wasser durch mehrere Turbinen strömt, einen Generator antreiben, der dann die Energie des Wassers in Elektrizität umwandelt.

Ca. 20 % der weltweiten Energiegewinnung wird heute durch dieses System gedeckt. Die größte Anstrengung ist, die erheblichen Eingriffe in die Natur soweit zu reduzieren, dass diese nicht zu Überschwemmungen, Austrocknung oder anderes führen.