Redigerer Fornybar energi (avsnitt)

== Fornybare energikilder ==
[[Fil:Tûranor_PlanetSolar_Rabat.JPG|mini|«PlanetSolar» er verdens største båt drevet med solenergi og den første soldrevne farkosten som har foretatt en reise rundt hele jordkloden (i 2012) {{byline|Maxim Massalitin}}]]

Fornybar energi og mulighetene for [[Effektiv energibruk|energieffektivisering]] finnes over det meste av jordkloden, i motsetning til andre energikilder, som er konsentrert i et begrenset antall land i verden. Rask overgang til fornybar energi og energieffektivisering, samt bruk av mange forskjellige energikilder, vil gi betydelig økt energisikkerhet og økonomiske fordeler.<ref>{{Kilde www |url=https://webstore.iea.org/energy-technology-perspectives-2012 |tittel=Energy Technology Perspectives 2012 |utgiver=International Energy Agency |besøksdato=2021-10-31 |arkiv-dato=2020-05-28 |arkiv-url=https://web.archive.org/web/20200528013114/https://webstore.iea.org/energy-technology-perspectives-2012 |url-status=yes }}</ref> Det vil også redusere [[forurensning]], for eksempel [[luftforurensning]] forårsaket av forbrenning av [[fossilt brensel]], bedre [[folkehelse]]n og redusere [[barnedødelighet]] på grunn av mindre forurensning, og spare helsekostnader på flere hundre milliarder dollar årlig bare i USA. Flere analyser av amerikanske strategier for utfasing av fossile energikilder har funnet at helsefordelene i betydelig grad kan oppveie kostnadene med overgang til andre energikilder. Fornybare energikilder, som henter sin energi fra [[solen]], enten direkte eller indirekte, som for eksempel [[vannkraft]] og [[Vindkraft|vind]], er forventet å være i stand til å forsyne menneskeheten med energi for én milliard år fremover i tid.<ref>{{Kilde avis|etternavn=Palmer|fornavn=J.|tittel=Hope dims that Earth will survive Sun's death|url=https://www.newscientist.com/article/dn13369-hope-dims-that-earth-will-survive-suns-death.html|avis=''[[New Scientist]]''| år=2008 | besøksdato= 17. oktober 2021}}</ref><ref>{{Kilde avis|fornavn=D.|etternavn=Carrington|tittel=Date set for desert Earth|url=http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/specials/washington_2000/649913.stm|avis=BBC News|besøksdato= 17. oktober 2021 |dato=21. februar 2000}}</ref>

Summen av alle fossile energikilder benyttet i 2015 var rundt 475 EJ ([[Exa]][[Joule]]), tilsvarende en effekt på 15 TW ([[watt|TerraWatt]]) avgitt over hele året. Solenergien inn mot biosfæren utgjør 3,8 YJ ([[Yotta]]Joule) noe som tilsvarer 180 PW kontinuerlig ([[Peta]]Watt), eller omtrent {{nowrap|10 000}} ganger mer enn årlig forbruk av fossile energikilder. Om en bare ser på energimengden som treffer landjorden og trekker fra polare og subpolare områder, samt arealer som er vanskelig tilgjengelig (som fjellsider og myr), er denne solinnstrålingen på rundt 474 ZJ ([[Zetta]]Joule) (tilsvarer en kontinuerlig effekt på 15 PW), eller 1000 ganger årlig forbruk av fossile energikilder.{{sfn|Smil|2017|p=3–11}}

Det totale tekniske globale potensialet for fornybare energikilder er mye høyere enn dagens og [[prognose]]rt fremtidig energibehov. Teknisk potensial for solenergi er det høyeste, men også de andre kildene har stort teknisk potensial.{{sfn|Arvizu|2012|p=38–40}}

=== Vindkraft ===
[[Fil:Wind_energy_generation_by_region,_OWID-no.svg|miniatyr|upright=1.5|Økning av årlig energiproduksjon fra vind (1980–2019).<ref name="owd">{{Kilde www|url=https://ourworldindata.org/grapher/wind-energy-consumption-by-region|tittel=Wind energy generation by region|besøksdato= 16. oktober 2021 }}</ref>]]
[[Fil:Global_Map_of_Wind_Power_Density_Potential-no.png|miniatyr|upright=1.5|Verdens potensial for vindkraft.<ref>{{Kilde www|url=https://globalwindatlas.info/|tittel=Global Wind Atlas}}</ref>]]
[[Vindkraft]] har vært brukt av mennesker langt tilbake i historien. Vinden ble utnyttet for å drive seilskip på lange reiser, kanskje så langt tilbake som for 3000 år siden. [[Vindmølle]]r har senere blitt benyttet til maling av korn og til drift av pumper.{{sfn|Fossdal|2007|p=80–81}} Historikere har spekulert på om kineserne hadde oppfunnet vindmøller allerede rundt tidspunktet for [[Kristi fødsel]].{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1049}}

Moderne installasjoner for utnyttelse av vindkraft kalles vindturbiner.{{sfn|Fossdal|2007|p=80–81}} Fra 1970-årene av begynte man å benytte [[Elektrisitet|elektriske]] vindturbiner i større skala,{{sfn|Arvizu|2012|p=95}} og mengden energi generert på denne måten har siden vokst eksponensielt.<ref name="owd" /> Ved slutten av 2020 var kapasiteten i verdens samlede anlegg for vindkraft på 733 GW. Som enkeltland hadde Kina høyeste totale ytelse, nemlig {{nowrap|282 GW}}, dernest fulgte USA med {{nowrap|117 GW}} og Tyskland med {{nowrap|62 GW}}.<ref name="Renewable Capacity Statistics 2021">{{Kilde www|url=https://www.irena.org/publications/2021/March/Renewable-Capacity-Statistics-2021|tittel=Renewable Capacity Statistics 2021|besøksdato= 12. september 2021}}</ref>Vindkraftsanlegg er per 2017 mye større enn solenergianlegg, og gir tilsvarende større ytelse per enhet, samlet ytelse per prosjekt og total energiproduksjon.{{sfn|Smil|2017|p=154–158}}

==== Vindturbiner ====
[[Fil:Breitenlee-VESTAS-V-52 wind turbine looped.gif|mini|En vindturbin på 850 kW i Østerrike.]]

Et [[vindkraftverk]] består av én eller flere vindturbiner som omdanner vindens bevegelsesenergi til elektrisk kraft. Vindturbiner består som regel av et tårn, turbinhjul med blader og et maskinhus med gear og generator. Vinden driver turbinen rundt og bevegelsesenergien overføres til generatoren via akslingen og giret. Fra generatoren går det kabler og ledninger ut til overliggende kraftsystem. En vindturbin kan produsere energi når vindhastigheten er mellom 4 og 25&nbsp;m/s, altså fra [[bris]] til [[storm|full storm]]. I sterkere vind vil driften oftest stanses. Maksimal teoretisk virkningsgrad er rundt 60 %, men i praksis bygges anleggene for å ha en virkningsgrad på 0 %. Effekten produsert av en vindturbin er proporsjonal med vindhastigheten i tredje potens. Områder med høy gjennomsnittlig vindhastighet er derfor attraktive, for eksempel vil et område med årlig gjennomsnittlig vindhastighet på 8&nbsp;m/s gi dobbelt så stor energiproduksjon som et område med 6&nbsp;m/s.{{sfn|Fossdal|2007|p=80–81}} I 1990-årene var vindturbiner typisk i størrelsen 500–750 KW og har senere kommet opp i ytelser på over 1 MW ([[Mega]] eller {{nowrap|1 000 000}}). Per 2021 har verdens kraftigste vindturbin (GEs Haliade-X 12) en ytelse på 12 MW.<ref>{{Kilde www|url=https://www.rivieramm.com/news-content-hub/record-breaking-haliade-x-12-mw-obtains-full-type-certificate-61738|tittel=Record-breaking Haliade-X 12 MW obtains full type certificate|besøksdato=26. desember 2021|forfattere=David Foxwell|dato=13. november 2020|forlag=Riviera Maritime Media Ltd|sitat=GE Renewable Energy has confirmed its Haliade-X 12 MW prototype, the world’s most powerful wind turbine in operation to date, has received a full type certificate from DNV GL}}</ref> Danmark var det første landet som bygde vindturbiner til havs.{{sfn|Smil|2017|p=154–158}}

==== Muligheter og begrensninger for vindkraft ====
Opp til 2 % av all innstrålt solenergi mot jorden går med til å sette atmosfærens luftmasser i bevegelse.{{sfn|Smil|2017|p=3–11}} For hele verden tilsvarer det en energimengde på 100 ganger mer enn all verdens energiforbruk (2007).{{sfn|Fossdal|2007|p=81–84}} Det er ikke enighet om en måte for å estimere verdens tekniske potensial for vindenergi. Anslagene spriker fra {{nowrap|180 EJ}} per år ({{nowrap|50 P[[Kilowattime|Wh]]/år}}) for potensialet på landjorden, til {{nowrap|450 EJ}} per år ({{nowrap|125 PWh/år}}) på land og nær kysten. Det laveste estimatet tilsvarer en produksjon tilsvarende hele verdens [[Elektrisitet|elektrisitetsproduksjon]] i 2008, og det høyeste seks ganger større. Estimatene for vindenergi til havs ligger i intervallet 15–130 EJ per år (4–37 PWh/år), forutsatt installasjoner nært land. Flytende installasjoner lengre til havs vil kunne ha et enda større teknisk potensial.{{sfn|Arvizu|2012|p=95–96}}

Vindkraftpotensialet er ofte stort på avsidesliggende områder langt fra forbrukere og eksisterende [[kraftledning]]er. Det kan derfor bli nødvendig med bygging av nye linjer for slike prosjekter.{{sfn|Fossdal|2007|p=84–85}} Vindkraft på land kan også ha utfordringer med miljøproblemer og konflikter i forbindelse med arealbruk. Dessuten kan tilgjengelig vindkraft på land variere, der lange perioder med lite vind gir lav brukstid. En ser blant annet derfor også på muligheten for å utnytte vindkraft til havs, særlig i havområder grunnere enn 50 meter.{{sfn|Fossdal|2007|p=81–84}}

Vindkraft er en moden teknologi som kan konkurrere med andre energikilder hva gjelder kostnad, miljøpåvirkning og anvendbarhet. Bare vannkraft er mer kommersielt lønnsomt enn vindkraft, når en sammenligner alle de forskjellige fornybare energikildene. Miljøpåvirkninger av vindkraftverk er vanligvis forbundet med arealbruksendringer, støy, synlige endringer i landskapet og virkning på dyrelivet.{{sfn|Fossdal|2007|p=84–85}}{{sfn|Arvizu|2012|p=99–100}} For eksempel kan fugler og flaggermus skades eller dø hvis de kolliderer med vindturbinene.<ref>{{Kilde artikkel | forfattere = Jabber, Suaad Laffta | tittel = Environmental Impacts of Wind Energy | publikasjon = Journal of Clean Energy Technologies | år = 2013 | bind = 1 | hefte = 3 | sider = 251–254 | doi = 10.7763/JOCET.2013.V1.57 | url = http://www.jocet.org/papers/057-J30009.pdf | format= pdf | ISSN = }}</ref> Forskning tyder likevel på at det er et lite antall fugler som dør på denne måten, sammenlignet med andre konstruksjoner. {{nowrap|0,01–0,02 %}} av alle drepte fugler i USA døde etter kollisjon med vindturbiner i 2001, mens en andel på 55 % døde etter kollisjon med andre bygninger og vinduer.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1058}} Vindkraft til havs fører også med seg usikkerhet omkring en rekke potensielle miljøproblemer som støy, vibrasjoner, elektromagnetiske felt, og fysisk ødeleggelse av leveområder. Positive virkninger kan også oppstå, for eksempel ved at nye installasjoner kan tilby ly og gode gyteforhold for fisk.{{sfn|Arvizu|2012|p=99–100}}

Teknologien for å bygge ut vindkraftverk til havs er mindre utviklet enn den er for vindkraftverk på land. Kostnadene for vindkraft til havs er større, både når det gjelder investeringer og vedlikehold. Årsakene er utfordringer med logistikk (transport av personell og materialer) og vanskelig vedlikehold. Til tross for disse vanskene er det satt inn store ressurser på forskning og utvikling, motivert av mulighetene for større energiproduksjon, i form av energiressurser med høyere kvalitet. Fordeler med vindmøller til havs er at turbinbladene kan ha større diameter, samt at vindturbiner på land ofte er i konflikt med andre interesser. Selve vindturbinene som benyttes til havs er lik de på land, slik at den største forskjellen er fundamenteringen. Vindturbinene bygges stadig lengre fra land i takt med teknologiutviklingen.{{sfn|Arvizu|2012|p=96–97}} Konsepter med flytende vindturbiner blir også testet.{{sfn|Arvizu|2012|p=101–103}}

=== Vannkraft ===
[[Fil:An aerial view of Shasta Dam and Lake. (51046813633).jpg|mini|[[Shasta-demningen]] og tilhørende kraftverk i elven [[Sacramento (elv)|Sacramento]] i California, USA. Kraftverket produserer årlig 1 935 GWh. {{byline|[[Bureau of Reclamation]]}}]]

[[Vannkraft]] har vært utnyttet i lang tid, blant annet kjenner en til at de gamle grekerne benyttet [[vannhjul]] til maling av korn før [[Kristi fødsel]]. I [[middelalderen]] spredte kunnskapen om vannhjul seg utover i Europa. Vannkraft var også en viktig drivkraft for [[den industrielle revolusjon]] på slutten av 1700-tallet i Storbritannia. Rundt 1870 ble vannkraft tatt i bruk for elektrisitetsproduksjon, og frem til rundt 1950 var vannkraft den viktigste kilden til elektrisk kraftproduksjon. I 2006 stod vannkraft for rundt 16 % av verdens totale elektrisitetsproduksjon. For noen land i verden er vannkraft den dominerende kilden til elektrisk kraft, blant annet i Norge.{{sfn|Fossdal|2007|p=98–100}} Vannkraft er energikilden med høyest virkningsgrad, omtrent 90 % fra vanndam til kraftnett. Tilbakebetalingsgraden ([[avkastning]]en) er også høy, dessuten er levetiden for et vannkraftverk lang, normalt helt opp til 80 år.{{sfn|Arvizu|2012|p=80–82}}

Solenergi driver [[vannets kretsløp]] på jorden, der solens oppvarming sørger for at vann fra havet og landjorden fordamper og driver inn over land som skyer. Når skyene driver inn over land, stiger de opp i høyere luftlag der vannet kondenserer og faller ned som nedbør. [[Gravitasjon]]en sørger for at vannet renner mot laveste punkt, via elver og bekker tilbake i havet.{{sfn|Fossdal|2007|p=98–100}}

Ved utgangen av 2020 var hele verdens kapasitet for fornybar vannkraft {{nowrap|1332 GW}}. Kina hadde størst installert ytelse med {{nowrap|370 GW}}, dernest følger Brasil med {{nowrap|109 GW}} og USA med {{nowrap|103 GW}}.<ref name="Renewable Capacity Statistics 2021" /> I 2005 ble en energimengde på {{nowrap|2645 TWh/år}} produsert i verdens vannkraftverk, noe som dekker 2,2 % av verdens energiproduksjon og 16 % av verdens elektriske energibehov. Dermed stod vannkraft for 90 % av verdens fornybare elektrisitetsproduksjon og 16,2 % av verdens totale fornybare energiproduksjon.{{sfn|Fossdal|2007|p=103–104}}{{sfn|Arvizu|2012|p=80}}

==== Vannkraftverk ====
[[Fil:20160605-00529-Kraftwerk-Marckolsheim.jpg|miniatyr|Marckolsheim kraftverk ved [[Rhinen]] i [[Frankrike]] er et elvekraftverk, som drives av elvens vannstrøm uten å lagre vannet i en større demning. {{byline|Thomas Berwing}}]]
Et [[vannkraftverk]] tar opp strømmende vann og benytter det til å drive [[vannturbin]]er. For å samle opp vann bygges det [[demning]]er, fra disse går det tunneler og rør som leder vannet til turbinene som igjen driver generatorer som produserer elektrisk kraft. Demningene former i noen tilfeller store vannmagasiner som kan lagre vannets energi til senere bruk. Mange av vannkraftverkene i Norge har magasiner som samler opp vann i løpet av sommer og høst, til bruk om vinteren når behovet er stort.{{sfn|Fossdal|2007|p=98–100}}

Vannkraftverk deles inn i tre hovedkategorier: [[elvekraftverk|elve-]], [[magasinkraftverk|magasin-]] og [[pumpekraftverk]]. Den første kategorien kjennetegnes av en mindre inntaksdam uten lagringskapasitet. Kraftproduksjonen er dermed avhengig av vannføringen, men om elven er meget stor kan kraftverket levere elektrisk kraft for grunnlast (jevn produksjon). Magasinkraftverk kjennetegnes av store dammer som kan samle opp og lagre vann over lang tid. Disse kan levere elektrisk kraft for både grunn- og topplast (topplast betyr høy produksjon som stiger og avtar hurtig), samt lagre energi slik at kraftverket representerer en [[regulator]] for andre typer kraftverk. Pumpekraftverk er lik magasinkraftverk, men har i tillegg [[pumpe]]r slik elektrisk kraft kan tas fra nettet og lagres for senere behov.{{sfn|Arvizu|2012|p=80–82}} Hvis for eksempel vindkraftverkene i et kraftsystem produserer mye energi, men behovet er lite, kan pumpekraftverkene lagre energien til senere bruk.

==== Muligheter og begrensninger for vannkraft ====
[[Fil:MeroweDam01.jpg|mini|Vassdragsregulering og store dammer har ulemper ved at store landarealer demmes opp. Merowe-dammen over [[Nilen]] Dar al-Manasir, Sudan.]]

Globalt er det anslått at det totale vannkraftpotensialet som teknisk er mulig å bygge ut, er rundt {{nowrap|1,8 TW}} ({{nowrap|56 EJ}}),{{sfn|Smil|2017|p=3–11}} imidlertid er det økonomiske utbyggbare potensialet {{nowrap|8 PWh/år}}. Potensialet for videre utbygging finner en i Afrika, der uutnyttede resurser er estimert til 92 %, samt Asia og Sør-Amerika.{{sfn|Fossdal|2007|p=103–104}}{{sfn|Arvizu|2012|p=80}}

Vannkraftverk har egenskaper som avhjelper utfordringer med noen av de fornybare energikilder har, som variabel produksjon. Et eksempel er Danmark, der mye energi produseres fra vindturbiner (rundt 20 % av årlig energibehov), men via sjøkabler mellom Norge og Danmark, kan vannkraft fra Norge delvis balansere ut over- og underskudd i forholdet mellom produksjon og forbruk.{{sfn|Arvizu|2012|p=82–83}}

Vannkraft er en moden teknologi, det vil si at det ikke trengs noe videre forskning og utvikling for å ta den i bruk.{{sfn|Fossdal|2007|p=104}} Det er ingen skadelige utslipp fra vannkraftverk, men inngrepene i naturen kan være store om vide landarealer blir oppdemt, det kan bli endret vannføring i elver og det er nødvendig med annen infrastruktur som veier og kraftledninger. Oppdemning av landarealer kan skade det [[Biologisk mangfold|biologiske mangfoldet]] i området. Endret vannføring i elver kan påvirke fiskebestandene, faktorer som endret vannstand, vannhastighet, skjulesteder og mattilgang spiller inn, samt at gyteplasser kan bli dårligere.{{sfn|Fossdal|2007|p=109–111}}

=== Solenergi ===
[[Fil:World_GHI_Solar-resource-map_GlobalSolarAtlas_World-Bank-Esmap-Solargis.png|mini|Kartskissee over verdens gjennomsnittlige horisontale solstråling.<ref>{{Kilde www|url=https://globalsolaratlas.info/|tittel=Global Solar Atlas}}</ref> {{byline|The World Bank}}]]

Direkte eller indirekte er [[solenergi]] drivkraften bak alle andre fornybare energikilder, unntatt geotermisk energi og tidevann. De fossile energikildene er også lagret solenergi. Bruk av solenergi skjer ved produksjon og tørking av landbruksprodukter, romoppvarming, belysning, elektrisk kraftproduksjon og andre former.{{sfn|Fossdal|2007|p=20–23}}

Øverst i [[jordens atmosfære]] er effekten av solinnstrålingen {{nowrap|1367 W/m²}} {{nowrap|± 3 %}}. Endringer skyldes jordens varierende bane rundt solen, samt indre prosesser i solen. Rundt 30 % av solstrålingen reflekteres i atmosfæren før den når bakken. I tillegg spres lyset, og enkelte bølgelengder dempes ned gjennom atmosfæren. For utnyttelse av solstråling nede på bakken spiller det stor rolle om en er nært eller langt fra ekvator. Det er dessuten store variasjoner for solinnstrålingen gjennom året når en kommer langt nord eller sør. For en horisontal flate i Norge utgjør den årlige energimengden i solinnstrålingen {{nowrap|600-1000 kWh/m²}}.{{sfn|Fossdal|2007|p=20–23}} Som et gjennomsnitt for jorden sier en at solstrålingen er {{nowrap|1000 kWh/m²}} noen timer midt på dagen ved havnivå, med solen rett over bakken og klar himmel.{{sfn|Arvizu|2012|p=60}}

Teknologier for solenergi defineres bredt som enten ''passiv solenergi'' eller ''aktiv solenergi'', avhengig av måten en tar opp, konverterer og distribuerer energien på. Passiv solenergi kan utnyttes i bygninger som står slik at de får mye sollys, har massive materialer som varmes opp eller har lysspredende egenskaper. En tenker også på utforming av bygninger og rom som [[Ventilasjon|setter luften i naturlig sirkulasjon]]. Aktiv solenergi er teknologier som [[solfanger]]e for oppvarming og utnyttelse av solenergi og konvertering av sollys til elektrisitet. Slik konvertering kan enten være enten direkte, ved å bruke [[solcelle]]r, eller indirekte, ved hjelp av [[termisk solkraft]].

Ved slutten av 2020 var verdens installerte effekt for anlegg som fanger opp solenergi {{nowrap|714 GW}}. Kina med sine {{nowrap|254 GW}} var enkeltlandet med størst kapasitet, deretter kom USA med {{nowrap|76 GW}} og Japan med {{nowrap|67 GW}}.<ref name="Renewable Capacity Statistics 2021" />

==== Metoder for utnyttelse av solenergi ====
[[Fil:Earthship Zwolle.jpg|mini|Hus med store vinduer mot sør for å fange opp mest mulig sollys i Zwolle, Nederland. {{byline|Erik Wannee}}]]

Systemer for passiv solenergi, er systemer der varmeenergi fanges opp naturlig. Det kan skje så enkelt som at sollyset varmer opp en bygningskropp ved [[Elektromagnetisk absorpsjon|absorpsjon]].{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1164–1165}} En typisk måte å utnytte sollyset på er at det skinner gjennom vinduer og absorberes av vegger, gulv, møbler og tak. Når disse flatene varmes opp avgis langbølget stråling som vinduene ikke slipper ut av bygningen.{{sfn|Fossdal|2007|p=23–45}}

Systemer for aktiv solenergi går ut på at en «solfanger» varmer opp et medium som vann eller luft. Mediet kan sirkuleres slik at energien både kan transporteres og lagres. Typisk er det snakk om installasjoner for bygninger og hus, der solfangere er montert på taket og der rør, ventiler, pumper, tanker og andre innretninger transporterer energien for romoppvarming eller oppvarming av tappevann.{{sfn|Fossdal|2007|p=23–45}} Solfangere kan være en integrert del av taket på en bygning.{{sfn|Fossdal|2007|p=23–45}}

[[Fil:IvanpahRunning.JPG|mini|Ivanpah Solar Power Facility i Mojave-ørkenen, California, USA. {{byline|Sbharris}}]]

Solenergi kan brukes for å drive [[turbin]]er, som igjen driver generatorer for elektrisk kraftproduksjon, kjent som [[termisk solkraft]]. Dette kan sammenlignes med det som skjer i et [[varmekraftverk]]. Det meste av verdens elektriske kraftproduksjon foregår i varmekraftverk, der energikilden, ofte kull eller gass, produserer damp med høy temperatur og trykk, som driver en [[dampturbin]], som igjen driver en generator. Vanligvis benyttes regulerbare speil og solfangere som varmer opp vann til damp. På en stor flate settes det opp speil som konsentrerer sollyset og sender det mot en såkalt solfanger.{{sfn|Fossdal|2007|p=23–45}} Solfangeren utformes for høy absorpsjonsevne, høy [[Transmisjonsfaktor|transmittans]] og høy varmeledningsevne.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1238–1243}}

Kraftverk for å utnytte termisk solkraft har vært bygget, men få har greid å bli så vellykkede at de har kunnet produsere elektrisk kraft kommersielt. Etter at det ble opprettet offentlig støtte til slike kraftverk i 2007, har det blitt bygget 40 termisk solkraftverk i Spania og noen flere er også bygget i USA.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1238–1243}} Termisk solkraft har potensial til å levere store energimengder. Om bare 1 % av verdens potensial for termisk solkraft blir utnyttet, anslås det at klimamålene som [[FNs klimapanel]] (engelsk: Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) anbefaler kan oppnås. Tilbakebetalingstiden for den energien som går med til å bygge et anlegg, er mindre enn ett år. Anleggene kan også bygges med lagringskapasitet for termisk energi, dermed kan de produsere elektrisitet selv i perioder uten sol.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1238–1243}} Konseptene bygger på energilagring i medier som smeltet salt, keramiske partikler, grafitt og betong som tåler høy temperatur.{{sfn|Arvizu|2012|p=60–63}}

[[Fil:SolarFachwerkhaus.jpg|mini|Et lite solcelleanlegg på taket av en bygning i Bonn, Tyskland. {{byline|Túrelio}}]]

Elektriske [[solcelle]]r omdanner solenergi direkte til [[elektrisk energi]] ved hjelp av [[fotoelektrisk effekt]].{{sfn|Fossdal|2007|p=23–45}} Solcelleanlegg er robuste og krever lite vedlikehold. En annen fordel er at de kan være en integrert del av tak og vegger. Produksjonen av solceller øker hvert år, med en gjennomsnittlig årlig produksjonsøkning på 43 % per år fra 2000 til 2012.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1393–1595}} Virkningsgraden for solceller er lav, med en teoretisk beste virkningsgrad under 30 % (2016).{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1393–1595}}

==== Muligheter og begrensninger for solkraft ====
Solenergi er tilgjengelig overalt på jorden, noe som ikke er tilfelle med andre fornybare energikilder. Solinnstrålingen på et gitt sted er imidlertid variabel, dermed vil systemer for lagring av energien forbedre mulighetene for utnyttelse av solenergi.{{sfn|Fossdal|2007|p=20–23}} Om bare 1 % av den innstrålte solenergien mot jordoverflaten ble omformet til elektrisk energi med en virkningsgrad på 10 %, ville det gitt en effekt på {{nowrap|105 TW}} i året. Dette tilsvarer en mye større energimengde enn noen prognoser for fremtidig energibehov, for eksempel for år 2040 med et behov på rundt {{nowrap|9 TW}}. Imidlertid er virkningsgraden mye bedre enn 10 % for moderne systemer for utnyttelse av solenergi.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=18–20}}<ref>{{ Kilde bok | forfatter = Smil, Vaclav | utgivelsesår = 2017 | tittel = Energi transitions: global and national perspectives | utgave = 2. | isbn = 978-1-4408-5324-1 | forlag = Praeger | sted = Santa Barbara, California | url = | side = 3–11}}</ref>

Det teoretiske potensialet for solenergi er anslått til {{nowrap|3,9 YJ}} per år. Det tekniske potensialet, estimert til 1575–{{nowrap|49 837}} EJ per år, er mer interessant. Denne energimengden er omtrent 3 til 100 ganger større enn hele verdens forbruk av primærenergi i 2008.{{sfn|Arvizu|2012|p=60}}

Fremtidige konsepter for solkraft dreier seg om å unngå bruk av en varmekraftmaskin (dampturbin eller [[Stirlingmotor]]). En ser da på muligheter som utnyttelse av termoelektrisk, termionisk og magnetohydrodynamsiske effekter, kan gi. Solkraft fra verdensrommet har også blitt foreslått, der solfangere i verdensrommet sender mikrobølger ned mot en mottakerantenne på bakken.{{sfn|Arvizu|2012|p=66–68}}

Miljøpåvirkningene fra utnyttelse av solenergi er beskjedne. Det kan oppstå konflikter rundt arealbruksendringer for installasjoner som krever stor plass. Et annet problem dreier seg om bruk av miljøskadelige stoffer ved produksjon av solceller, som må tas hånd om forsvarlig. Etter bruk må dessuten anleggene destrueres og gjenvinnes.{{sfn|Fossdal|2007|p=45}}{{sfn|Arvizu|2012|p=65–66}}

=== Geotermisk energi ===
[[Fil:NesjavellirPowerPlant_edit2.jpg|mini|Damp stiger opp fra geotermisk [[Nesjavellir kraftverk]] på Island. {{byline|Gretar Ívarsson}}]]

Geotermisk energi er utnyttelse av [[termisk energi]] som både skapes og lagres i [[Jordens kjerne|jordens indre]]. Jordens geotermiske energi stammer fra den tiden planeten ble dannet og fra [[Radioaktivitet|radioaktiv nedbryting]] av mineraler (fordelingen er usikker,<ref name="Dye">{{Cite journal | last1=Dye | first1=S. T. | year=2012 | title=Geoneutrinos and the radioactive power of the Earth | journal=Reviews of Geophysics | volume=50 | issue=3 | page=3 | doi=10.1029/2012rg000400 | bibcode=2012RvGeo..50.3007D | arxiv=1111.6099}}</ref> men muligens er andelen omtrent lik fra de to delene.<ref name="Gando">{{Cite journal|last1=Gando|first1=A.|year=2011|title=Partial radiogenic heat model for Earth revealed by geoneutrino measurements|journal=Nature Geoscience|volume=4|issue=9|doi=10.1038/ngeo1205|bibcode=2011NatGe...4..647K}}</ref>) Temperaturforskjellen mellom jordens indre og overflaten fører til at det går en kontinuerlig varmestrøm opp til jordens overflate. Denne naturlige energiavgivelsen er anslått til 31 TW for hele jorden.{{sfn|Fossdal|2007|p=128–129}} Imidlertid er denne energistrømmen for liten til å kunne utnyttes kommersielt de fleste steder i verden.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1617–1618}}

Gjennomsnittlig øker temperaturen med {{nowrap|25–30 °C}} per km innover fra jordoverflaten, dog kan temperaturstigningen i noen området være ti ganger større. For geotermiske kilder som avgir damp med temperatur over {{nowrap|175 °C}} kan energistrømmen benyttes direkte i en turbin for elektrisk kraftproduksjon. Om temperaturen er lavere kan det benyttes [[varmeveksler]]e med et arbeidsmedium med lavt kokepunkt for å drive en turbin. I slike tilfeller kan en utnytte kilder med temperatur ned til {{nowrap|100 °C}}. For temperaturer i området {{nowrap|40–100 °C}} kan kilden benyttes direkte til oppvarmingsformål.{{sfn|Fossdal|2007|p=128–129}} For enda lavere temperaturer kan det benyttes [[varmepumpe]]r.{{sfn|Fossdal|2007|p=129–131}}

Ved utgangen av 2020 var den totale ytelsen for geotermiske anlegg i verden {{nowrap|14 GW}}. USA med sine {{nowrap|2,6 GW}} var enkeltlandet med størst kapasitet, dernest følger Indonesia med {{nowrap|2,1 GW}} og Filippinene med {{nowrap|1,9 GW}}.<ref name="Renewable Capacity Statistics 2021" />

==== Metoder for utnyttelse av geotermisk energi ====
[[Fil:EGS diagram.svg|mini|Skisse av et geotermisk kraftverk. 1: Reservoar, 2: Pumpehus, 3: [[Varmeveksler]], 4: Turbinhall, 5: Produksjonsbrønn, 6: Injeksjonsbrønn, 7: Varmtvann for fjernvarme, 8: Porøst fjell, 9: Brønn og 10: Fast berggrunn. {{byline|Siemens Pressebild}}]]
De mest [[Høyverdig energiform|høyverdige]] geotermiske ressursene er de som kan produsere tørr damp, som kan drive en dampturbin for kraftproduksjon. Det er to hovedtyper av slike kraftverk, der den ene typen kan utnytte naturlige varme kilder og den andre typen går ut på å lage kunstige vannstrømmer i undergrunnen. I en injeksjonsbrønn (borehull) pumpes vann ned mot det geotermiske reservoaret, damp stiger opp i en produksjonsbrønn i nærheten og denne utnyttes videre i en dampturbin. Produksjonsmønsteret for denne typen kraftproduksjon vil være stabilt, slik at den kan levere en jevn energimengde. Virkningsgraden er lav, men om spillvarmen kan benyttes til fjernvarme kan den termiske virkningsgraden bli høy, opptil 97 %.{{sfn|Fossdal|2007|p=132–133}}{{sfn|Arvizu|2012|p=73–75}}

For å utnytte den geotermiske energien i et område, er [[Permeabilitet (geologi)|permeabiliteten]], altså hvor porøs berggrunnen er, viktig. Mange steder er ikke berggrunnen særlig porøs, men en har forsøkt å skape små åpninger i berggrunnen. En metode går ut på å lage en borebrønn, for deretter å pumpe ned vann med svært høyt [[trykk]]. Hensikten er å få fjellet til å sprekke opp slik at vann og damp kan trenge gjennom. Testene som har vært gjort har ikke vært lovende, men der berggrunnen var mer porøs fra før har utfallet vært mer heldig.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1620}} Avhengig av lokale forhold kan det være nødvendig å bore ned til 3000–{{nowrap|5000 m}}.{{sfn|Fossdal|2007|p=135}}

[[Fil:Thermia Sole-Wasser-Wärmepumpe.jpg|mini|En geotermisk varmepumpe i et bolighus i Tyskland. Varmepumpen henter varme fra berggrunnen under huset og energien kan brukes til radiatorer og varmtvannsbereder. {{byline|Volkerschmidt}}]]

''Grunnvarme'' er et begrep for utnyttelse av termisk energi i grunnen med lav temperatur. Denne energien hentes ut fra fjell, grunnvann, løsmasser eller jordsmonn, der kilden kan være både solenergi og geotermisk energi lagret i grunnen. En benytter varmepumper for dette formålet.{{sfn|Fossdal|2007|p=129–131}} Slike anlegg for oppvarmingsformål i bygninger kan bestå av en såkalt energibrønn 80–{{nowrap|150 m}} ned i bakken (borehull). En rørsløyfe med væske som sirkulerer, overfører energi i en lukket krets mellom energibrønnen og varmepumpen. Anleggene kan skaleres opp til å forsyne store bygninger og industri, og desto større anlegg, desto bedre lønnsomhet.{{sfn|Fossdal|2007|p=133–135}}

==== Muligheter og begrensninger for geotermisk energi ====
Det globale potensialet for geotermisk energi er enormt, og et estimat er at {{nowrap|42 PWh}} per år er tilgjenngelig for fremtidig utvikling.{{sfn|Fossdal|2007|p=129–131}} Dog er mer detaljerte studier for å få sikrere estimater nødvendig (2010).<ref>{{Kilde artikkel | forfattere = Mongillo, M. A., Bromley C. J. og Rybach, L. | tittel = The IEA Geothermal Implementing Agreement - International Efforts to Promote Global Sustainable Geothermal Development and Help Mitigate Climate Change| publikasjon = Proceedings World Geothermal Congress 2010 | år = 2010 | bind = | hefte = | sider = | doi = | url = | format= | ISSN = }}</ref>

Selv om geotermiske prosjekter har store investeringskostnader, er en motivasjon at driftskostnadene vil være små. En annen fordel er jevn energiproduksjon.{{sfn|Arvizu|2012|p=77–78}} For geotermisk kraftproduksjon (høytemperatur geotermisk energi) har en store forhåpninger om å lykkes med billig og meget stor energitilgang. Ved å bore så langt ned at vannet vil være i form av ''[[superkritisk væske]]'' kan kostnadene reduseres, samt at en kan forvente å produsere fem til ti ganger så mye energi som i konvensjonelle geotermiske brønner. Det foregår forskning der en forsøker å bore ned på dyp med temperatur på 500–{{nowrap|600 °C}} og med svært høyt trykk. Under disse forholdene vil vannet være svært korroderende. Korrosjon skaper store vansker med å lage brønnvegger, vanligvis bestående av en foring (rør) av stål og betong. Brønnveggen skal beskytte brønnen og holde den stabil i mange år, samt at den skal beskytte utstyr (sensorer og boreutstyr).<ref>{{Kilde www | forfatter= Benjaminsen, Christina | url= https://gemini.no/2021/10/vi-er-et-steg-naermere-verdensrekord-i-jordvarme/?utm_source=RSS+Nyhetsbrev&utm_campaign=3e6719c0c3-RSS_CAMPAIGN_ALT&utm_medium=email&utm_term=0_de4d883975-3e6719c0c3-73525869 | tittel= Vi er et steg nærmere verdensrekord i jordvarme | besøksdato= 15. oktober 2021 | utgiver= gemini.no (Sintef og NTNU )| arkiv_url= | dato = 14. oktober 2021}}</ref>

Geotermisk energi er generelt en miljøvennlig energikilde, med håndterbare utfordringer relatert til mulige farlige gasser og mineraler.{{sfn|Fossdal|2007|p=135}}{{sfn|Arvizu|2012|p=74–76}} Andre fordeler er jevn produksjon gjennom døgnet. På Island produseres rundt 17 % av all elektrisk kraft fra geotermiske kraftstasjoner, og hele 54 % av den totale produksjonen av primærenergi.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1616–1617}} Verdens totale installerte effekt av geotermisk energi var i 2020 på {{nowrap|14 GW}}. USA med {{nowrap|2,6 GW}} var enkeltlandet med størst installert ytelse.<ref name="Renewable Capacity Statistics 2021" /> Et problem med geotermisk energi er at varmestrømmen reduseres over lang tid. En diskuterer derfor om energikilden virkelig er en fornybar og bærekraftig kilde. Dog kan energiutbytte være konstant i flere hundre år.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1621}}

=== Bioenergi ===
[[Fil:Etanol P1010298mod.jpg|mini|Drivstoffpumpe i Brasil som tilbyr etanol i tillegg til diesel og bensin. {{byline|JYB Devot}}]]

[[Bioenergi]] er energiutnyttelse av [[biomasse]] fra døde organismer, opprinnelig fra celler som fikk sin energi fra sollys via fotosyntese.{{sfn|Fossdal|2007|p=48}} Som oftest menes planter, trær og alger, men også treavfall, papir, våtorganisk avfall og kloakkslam.{{sfn|Fossdal|2007|p=49–53}} Biomasse kan brukes som energikilde direkte via forbrenning for å produsere varme eller indirekte ved konvertering til ulike former for [[Biobrensel|biodrivstoff]]. Konvertering til biodrivstoff kan oppnås ved ulike metoder som er grovt klassifisert i: ''termiske'', ''kjemiske'' og ''biokjemiske'' metoder. Trevirke er fortsatt den største energikilden til biomasse (2012);<ref>{{Kilde www | forfatter= Scheck, Justin og Dugan, Ianthe Jeanne | url= https://www.wsj.com/articles/SB10001424052702303740704577524822063133842 | tittel= Log In | besøksdato= 17. oktober 2021 | utgiver= The Wall Street Journal | arkiv_url= | dato = 23. juli 2012 }}</ref> eksempler er døde trær, grener og [[stubbe]]r, hageavfall og flis. Biomasse omfatter også plante- eller dyrerester som kan omgjøres til fibre eller industrielle [[Kjemisk industri|kjemikalier]], for eksempel biodrivstoff. Industriell biomasse kan dyrkes fra mange vekster, som [[gress]], [[hamp]], [[mais]], [[Poppelslekten|poppel]], [[Vierslekten|vier]], [[durra]], [[sukkerrør]] og [[bambus]],<ref>{{Kilde www | url=https://www.researchgate.net/publication/242681540 | tittel=Developing a Willow Biomass Crop Enterprise for Bioenergy and Bioproducts in the United States | besøksdato=6. september 2021 |forlag=North East Regional Biomass Program}}</ref> samt en rekke treslag som [[Eukalyptusslekten|eukalyptus]] og [[oljepalme]] ([[palmeolje]]). Bioenergi kan også fås fra avlinger dyrket til bruk som drivstoff, hvor en benytter vekster som gir stor biomasseproduksjon per arealenhet med lav innsats.<ref>{{Kilde www | forfatter= | url= https://www.forestresearch.gov.uk/tools-and-resources/fthr/biomass-energy-resources/fuel/energy-crops/| tittel= Resources – Energy crops | besøksdato= 17. oktober 2021 | utgiver= Forest Research | arkiv_url= | dato = 2021 }}</ref> En stor fordel med bioenergi er at noen former av den kan benyttes i eksisterende teknologier, som bilmotorer og fyrkjeler.{{sfn|Samset|2021|p=287–290}}

Ved utgangen av 2020 var verdens globale kapasitet for bioenergi {{nowrap|127 GW}}. Kina med sine {{nowrap|18,7 GW}} var enkeltlandet med størst kapasitet, dernest følger Brasil med {{nowrap|15,6 GW}} og USA med {{nowrap|12,3 GW}}.<ref name="Renewable Capacity Statistics 2021" />

==== Metoder for utnyttelse av bioenergi ====
Energien i biomasse benyttes til oppvarmingformål ved forbrenning (fyringsved). Varmeenergien kan brukes til en rekke formål som romoppvarming, tørkeprosesser og elektrisk kraftproduksjon, samt dampproduksjon for prosessvarme til industri.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1582–1586}} Biomasse brukt i form av fast brensel har ulemper som lavt energiinnhold og høyt fuktighetsnivå.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1597–1589}}

Flytende brensel har store fordeler fremfor faste og gassformige. Årsaken er lettvint lagring, transport og omlastning, i praksis har de også større energitetthet. Typisk har utviklingen gått mot å finne alternativer til diesel og bensin, som ikke bidrar til global oppvarming. Viktige råstoffer er [[alkoholer]], prosesserte vegetabilske eller animalske oljer, pyrolyseoljer og forskjellige syntetiske stoffer fra gassifisert biomasse. Alkoholer som benyttes som biodrivstoff, er [[etanol]] og [[metanol]] som fremstilles gjennom [[Fermentering|gjæring]] av sukkerarter. Det benyttes planter som [[sukkerrør]], [[sukkerroer]], poteter, mais, hvete og alle typer frukt. I mange land, inkludert USA og EU, benyttes biodrivstoff blandet inn i bensin.{{sfn|Fossdal|2007|p=70–76}}

Ved [[anaerob]] gjæring av fuktige organiske materialer i en reaktor kan det utvikles gass, ved at mikroorganismer bryter ned materialet i fravær av oksygen. Gassen en da får, er kjent som biogass og kan brukes som drivstoff. Den består av metan (55–75 %) og andre gasser. Biogass kan benyttes som drivstoff i kjøretøyer.{{sfn|Fossdal|2007|p=70–76}}

==== Muligheter og begrensninger for bioenergi ====
[[Fil:Holzpelletieranlage Wels.jpg|mini|Produksjon og lagring av pelets av tremasse i Tyskland. {{byline|Stefan Kasmanhuber}}]]

Av den solenergien som slipper ned gjennom atmosfæren og ned til bakken er det bare en meget liten del som kan omgjøres til biomasse.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=1093–1095}} Bioenergi er for tiden (2012) den største fornybare energikilden, noe den sannsynligvis vil fortsette å være frem til 2050.{{sfn|Arvizu|2012|p=57–60}} Det tekniske potensialet er estimert til 8–{{nowrap|13 TW}} eller 270–{{nowrap|450 EJ/år}}.{{sfn|Goswami og Kreith|2016|p=21–23}}{{sfn|Smil|2017|p=215–221}} Energiressurser fra biomasse er meget komplekse og gjør beregninger for totalt teknisk potensial vanskelige. Noen mener at det tekniske potensialet er null, fordi det ikke er noe biomasse tilgjengelig for energiproduksjon (fordi landarealer enten må brukes til matproduksjon eller må være uberørt natur), mens de mest optimistiske anslagene sier at det maksimale teoretiske potensialet for hele jorden er rundt {{nowrap|1500 EJ}} per år.{{sfn|Arvizu|2012|p=46–48}}

Solcellepaneler og vindturbiner kan produsere 12–20 ganger mer energi enn den energien som ble brukt til å produsere dem. Avlinger for biodrivstoff gir derimot mye mindre energi tilbake. Etanol basert på dyrkning av mais fordrer gjerne bruk av fossile energikilder så vel som elektrisitet, med en energigevinst på knapt det dobbelte av det som brukes til dyrking og produksjon. Biodiesel baser på soyabønner gir 2,5 til 5,6 ganger mer tilbake enn den energi som ble brukt. Det har også blitt produsert [[raps]]frø til biodiesel med et netto energitap.{{sfn|Smil|2017|p=158–164}}

Selv om det teoretisk er stort potensial for biomasseproduksjon, blant annet med hurtigvoksende trær eller andre vekster på ubrukte arealer, så må vanning, gjødsling og giftsprøyting kontrolleres nøye. Store plantasjer for biomasseproduksjon vil kunne redusere biodiversitet, føre til jorderosjon og kunne forsterke, heller enn redusere, klimaendringer.{{sfn|Smil|2017|p=215–221}} Andre utfordringer er press på land- og skogressurser og dermed stigende matvarepriser globalt. Fordeler og ulemper er vanskelige å vurdere, fordi økte priser på biomasse også kan gi muligheter for utviklingsland som kan eksportere slike ressurser. I tillegg kan land uten fossile energikilder tilgjengelig redusere sine importutgifter.{{sfn|Arvizu|2012|p=50–52}}

Ved forbrenning av biomasse, biogass og biodrivstoff oppstår en del miljøskadelige utslipp. Stoffer som svovel- (SO<sub>x</sub>) og nitrogenoksider (NO<sub>x</sub>), nitrogen- og svoveloksider og [[svevestøv]] oppstår. Verdens helseorganisasjon anslår at 7 millioner mennesker dør for tidlig hvert år på grunn av luftforurensning. Særlig bruk av ved, møkk og avfall i primitive ildsteder for matlaging i fattige land er et stort problem.<ref name="who.int">{{Kilde www|url=https://www.who.int/mediacentre/news/releases/2014/air-pollution/en/|tittel=WHO - 7 million premature deaths annually linked to air pollution}}</ref>

=== Havenergi ===
[[Fil:Rance_tidal_power_plant.JPG|mini|[[La Rance tidevannskraftverk]] i Frankrike. {{byline|Dani 7C3}}]]

[[Havenergi]] hentes fra havet i mange ulike former. Havet har et meget stort energiinnhold, tilført fra sollys, geotermisk varme og jordens rotasjon. Siden 1900 er det utviklet mange ideer for utnyttelse av havets energi, og det finnes over 1000 patenter på forskjellige systemer for energiutnyttelse. Bare et fåtall av disse patentene på tekniske installasjoner er blitt forsøkt bygget og testet.{{sfn|Fossdal|2007|p=114–115}} Havenergi omfatter utnyttelse av [[tidevann]], [[havbølge]]r, [[salinitet|saltholdighet]], [[havstrøm]]mer og [[temperatur]]. Havvindkraft regnes ikke en egen form for havenergi, ettersom vindkraft er avledet fra vinden, selv om vindturbinen er plassert over vann.<ref>{{Kilde bok | forfatter= Callaghan, John | tittel= Future Marine EnergyResults of the Marine Energy Challenge: Cost competitiveness and growth of wave and tidal stream energy | utgivelsesår= 2006 | forlag = Carbon Trust | isbn= | url= https://discomap.eea.europa.eu/map/Data/Milieu/OURCOAST_093_UK/OURCOAST_093_UK_Doc1_FutureMarineEnergy.pdf | sted = London, UK }}</ref>

Ved utgangen av 2020 var verdens globale kapasitet for havenergi {{nowrap|0,527 GW}}. Sør-Korea med sine {{nowrap|0,256 GW}} og Frankrike med {{nowrap|0,214 GW}} har nesten halvparten av hver av dette, deretter følger Storbritannia {{nowrap|0,022 GW}}.<ref name="Renewable Capacity Statistics 2021" />

==== Metoder for utnyttelse av havenergi ====
Solen og månen påvirker verdenshavene slik at det dannes tidevann. På steder langs kysten der det er sund og streder kan store vannmasser få stor hastighet som kan utnyttes som [[tidevannskraft]].{{sfn|Fossdal|2007|p=114–115}} Energipotensial kan være i området 500–{{nowrap|1000 W/m²}} i tverrsnittet av strømmen.{{sfn|Fossdal|2007|p=114–115}} Et demonstrasjonsanlegg drives av Ocean Renewable Power Company på kysten av [[Maine]] og er koblet til kraftnettet, tidevannskraftverket i [[Fundybukta|Bay of Fundy]] utnytter en av verdens sterkeste tidevannsstrømmer.<ref name="energyinformative">{{Kilde www|url=https://energyinformative.org/wave-energy/|tittel=How Does Ocean Wave Power Work?|besøksdato=27. april 2019}}</ref><ref>{{Kilde www|url=https://www.power-technology.com/features/wave-power-energy/|tittel=Top five trends in wave power|besøksdato=27. april 2019|fornavn=Jack|etternavn=Unwin}}</ref>

En annen mulighet er [[bølgekraft]], der energien fra havdønninger tas opp.<ref name="energyinformative"/> Utnyttelse av bølgekraft blir gjort på forskjellige måter, blant annet med en ''svingende vannsøyle'' i form av et tårn satt opp ved kysten, der bølgene fanges opp og ledes inn i tårnet. Når vannsøylen beveger seg opp og ned oppstår en kraftig luftstrøm inn og ut av tårnet, som driver en turbin som igjen driver en generator. Andre konsepter har også blitt satt i drift, blant annet flytende konstruksjoner festet på havbunnen. Når disse beveger seg opp og ned på vannflaten i takt med bølgene, kan energien utnyttes.<ref>{{ Kilde bok | forfatter =Arvizu, Dan m.fl. | utgivelsesår = 2012 | tittel = Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation – Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change – Technical Summary | utgave = | isbn = 978-1-107-02340-6
| forlag = Cambridge University Press | sted = Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA | url = | side = 89–90}}</ref>

[[Saltkraft]] går ut på at forskjellen i saltinnhold mellom sjøvann og ferskvann utnyttes for energiproduksjon. Om en anbringer en membran mellom to beholdere med saltvann og ferskvann, vil vannmolekyler trenge gjennom membranen og skape [[osmotisk trykk]]. Dette trykket mellom beholderne med sjøvann og ferskvann tilsvarer en [[vannsøyle]] på 270 m. Denne energien kan utnyttes i spesielle kraftverk i elvemunninger ved havet. Teoretisk kan hver {{nowrap|1 m³}} med ferskvann som renner ut i havet generere en energimengde på {{nowrap|0,7 kWh}}.{{sfn|Fossdal|2007|p=114–115}}{{sfn|Fossdal|2007|p=116}}<ref>{{snl|osmose|Osmose}}</ref>

[[Havstrømkraft]] går ut på at de store havstrømmene utnyttes til energiproduksjon. Havstrømmene oppstår på grunn av jordrotasjon, solen og månens gravitasjon, samt termiske fenomener. For eksempel har [[Golfstrømmen]] en hastighet på fem [[knop]] enkelte steder, noe som kan utnyttes av turbiner.{{sfn|Fossdal|2007|p=114–115}}

[[Havvarmekraft]] bruker temperaturforskjellen mellom kjøligere dyphav og varmere overflatevann, hvor temperaturforskjellen kan være oppimot {{nowrap|20 °C}} til energiproduksjon. Bare noen få forsøksinstallasjoner har blitt utviklet til kommersielle anlegg.{{sfn|Fossdal|2007|p=114–115}}<ref>{{ Kilde bok | forfatter = Smil, Vaclav | utgivelsesår = 2017 | tittel = Energi transitions: global and national perspectives | utgave = 2. | isbn = 978-1-4408-5324-1 | forlag = Praeger | sted = Santa Barbara, California | url = | side = 3–11}}</ref> Konseptene går i kortet ut på at varmenergien skal fordampe en gass for å drive en turbin, som igjen skal driver en generator for å produserer elektrisk kraft.

==== Muligheter og begrensninger for havenergi ====
Bølgene på alle verdens hav har en effekt på totalt {{nowrap|60 TW}}, men bare {{nowrap|3 TW}} slår inn mot verdens kyster.{{sfn|Smil|2017|p=3–11}} Den totale teoretiske energien fra bølger er estimert til {{nowrap|32 000 TWh/år}} ({{nowrap|115 EJ/år}}), men det tekniske potensialet er betydelig mindre og vil være avhengig av utvikling av ny teknologi.{{sfn|Arvizu|2012|p=87–88}}

Det teoretiske potensialet for saltkraft i hele verden er estimert til {{nowrap|1650 TWh}} per år ({{nowrap|6 EJ/år}}).{{sfn|Arvizu|2012|p=87–88}} Effekten som utvikles av all verdens tidevann utgjør {{nowrap|3 TW}}, men bare {{nowrap|60 GW}} utvikles i kystområder.{{sfn|Smil|2017|p=3–11}}{{sfn|Arvizu|2012|p=87–88}} Alle verdens havstrømmer tilsvarer en effekt på {{nowrap|100 GW}}, men bare noen få GW kan utnyttes.{{sfn|Smil|2017|p=3–11}}

Positive miljøkonsekvenser med anlegg for havenergi er at hav- og kystområder får være i fred for andre aktiviteter, noe som kan være gunstig for marint liv. Ulempen er at fiskere og andre brukere av havområdet stenges ute, dessuten mulig støy og forstyrrelse eller skader på habitater og andre lokale miljøproblemer.{{sfn|Arvizu|2012|p=82–93}}