bélyegkép|jobbra|350px|Napelemek egy lakóházba építve (Finnország, Helsinki, Viikki)
Az emberiségnek szüksége van energiára a létfenntartáshoz, aminek biztosítása az energiafejlesztés feladata. Az energiafejlesztés nemcsak a minél több energia megtermelését, hanem a felhasználás észszerűsítését, a takarékoskodást is jelenti, az élhető környezet megőrzése érdekében.
A külső energiaforrásoktól való függés
Minden biológiai életnek szüksége van a fenntartásához külső energiára. A legtöbb növény képes fotoszintézisre, néhány baktérium képes természetes kémiai energiát használni. A többi szervezet pedig többnyire a tápláléklánc által szolgáltatott energián él.
Az ember biológiai szükségletein túl, az energia lényeges komponense a technológiailag fejlett társadalmak áruinak és szolgáltatásainak. Ez az energia általában lehetővé teszi, hogy különböző éghajlati körülmények között éljünk nagy létszámban, és gyakran komfortos körülmények között. A külső energiától való függés mértéke társadalmanként más, ahogy az éghajlat, a komfort és a kibocsátás is.
A növekvő komfort növekvő külső energiát igényelhet, azonban az energiahatékonyság növelésével ez a folyamat lassítható. Az energiafejlesztés koncepciója ezért magában foglalja a növekvő hatékonyságú és felelősségteljes energiagyűjtő és felhasználó sémák útján növekvő emberi komfortot és szabadságot.
Az energiafejlesztés határai
Bármely energiaforrás emberi felhasználása a mennyiségi növekedés határaiba ütközik. A 21. század elején ennek nézőpontja globális dimenziókat nyert. Az elsődleges fosszilis energiaforrások, mint a kőolaj és földgáz, a kimerülés felé tartanak, ami bekövetkezhet egy generáción belül (ld. Hubbert-csúcs hipotézis). Az energiafejlesztéshez szorosan kötődnek az energiafelhasználás környezeti hatásaival, mint például az éghajlatváltozással kapcsolatos aggodalmak. Az energiafelhasználás területei részei a sokat vitatott fenntartható fejlődés problematikájának. Technikailag az energiafejlesztés bizonyos energiamennyiség bevitelével, a vonatkozó hatásfokkal, ill. körfolyamat esetén a kapott teljesítménnyel jellemezhető. Az átalakítás veszteségekkel jár, melyek általában hulladékhőben jelentkeznek. Az energia hasznos része a kívánt cél, munka elérése után nagyrészt hővé alakul, ami szintén a környezetnek adódik át.
Energiaforrások
Az energiaforrások olyan anyagok vagy folyamatok, amelyek elég nagy koncentrációjú energiával rendelkeznek ahhoz, hogy könnyű legyen őket magasabb energiájú állapotból alacsonyabb energiájú állapotba vinni, emberi ellenőrzés mellett, és hogy így a különbség felhasználható legyen emberi célokra. Az árapály-energia – ami a Naprendszer mechanikájából ered –, a nukleáris fűtőanyag és a szintén belőle eredő geotermikus energia – amelyek pedig régi, szupernóvaként felrobbant csillagok belsejében magfúzióval keletkezett nehéz atommagok bomlásából származnak – kivételével minden földi energia forrása a Nap, amiben szintén nukleáris folyamatok játszódnak le az energiatermelés során.
Fosszilis tüzelőanyagok 350px|bélyegkép|Olajkút: Sarnia, Ontario, Kanada
A fosszilis tüzelőanyagok alatt a bányászott szenet és szénhidrogéneket – kőolajat vagy földgázt – értjük, amelyek lebomlott növények és állatok maradványai. Ezek elégetése gőzt fejleszt, ami egy turbinát hajt meg, ami egy hozzákapcsolt generátor útján elektromosságot fejleszt.
Érvek mellette
Viszonylag kis mennyiségű tüzelőanyag nagy mennyiségű elektromosságot tud fejleszteni. A gáztüzelésű erőművek hatékonyak, a széntüzelésűek hatékonysága sokat fejlődött az utóbbi időkben. A fosszilis tüzelőanyagok könnyen elérhetőek és jelenleg nagy mennyiségben állnak rendelkezésre. Ha több energiára van szükség, akkor egyszerűen több tüzelőanyagot kell felhasználni. A fosszilis tüzelőkhöz kitermeléssel könnyű hozzájutni. Szállításuk problémamentes, különösen ha az erőmű közel van a forráshoz. A fosszilis tüzelőanyagok más energiaforrásokkal összehasonlítva olcsók. Mivel nagy készletek vannak belőlük világszerte, a fajlagos költségük viszonylagosan alacsony. A technológia kiaknázásukra létezik, ezért nem kell pénzt költeni más technológiák kidolgozására.
Érvek ellene
Nem megújuló források, amelyek végül elfogynak majd. Történetesen a fosszilis energiaforrások folyamatosan képződnek, de mi ennél kb. 100 ezerszer gyorsabban használjuk őket. Kitermelésük bonyolultabb lesz, ha a legelérhetőbb lelőhelyeket kimerítettük. A kitermelés drágább és veszélyesebb lesz, ahogy a bányászat egyre mélyebbre hatol és az olajfúrótornyok egyre kijjebb mennek a tengerre. Elégetésük szennyezőanyagokat juttat az atmoszférába. Egyes ilyen anyagok, mint a szén-dioxid hőfogó gázok, amelyek a sugárzási kényszerrel erősítik az üvegházhatást, ami globális felmelegedéshez, erősebb viharokhoz, és a szélsőséges időjárás miatt növekvő költségekhez vezet. Más szennyezők, mint a kén-dioxid, jelen vannak a savas esőkben, az olajfúrás és olaj szállítása pedig olajszennyezéssel átitatott területeket hagy maga után. Az erőművek közelében élőkre egészségügyi kockázatot jelentenek a füstgázok, és a por A legtöbb fejlett ország készletei kimerültek, ami könnyen vezethet függőséghez vagy diktatórikus rendszerek támogatásához/tűréséhez Korlátozott mennyisége miatt háborúk kiváltó oka is lehet
Szélenergia 350px|thumb|Darrieus-szélgenerátor, Gaspésie, Québec, Kanada
Ez az energiafajta a szél energiáját fogja be a szélturbinák lapátjaival. A turbinák hajtják a generátorokat, amik áramot fejlesztenek. A széltornyokat általában csoportosan, szélfarmokon telepítik.
Érvek mellette
A szélerőmű nem okoz víz- vagy légszennyezést, mivel benne nem mennek végbe kémiai folyamatok, nincsenek melléktermékek, mint a szén-dioxid. Megújuló energiaforrás, azaz sohasem fog elfogyni. A széltornyok előnyösek a félreeső területeken élőknek, ahová bonyolult elvezetni az elektromos távvezetéket egy erőműtől. Egy széltornyot könnyű bárhol felállítani. A szélturbina alatt továbbra is lehet földet művelni vagy legeltetni. A jövő generációira nem hagyunk környezeti költséget.
Érvek ellene
A szélenergia rapszodikus, nem jósolható meg, mikor fúj a szél. Mivel állandó szélerősségre lenne szükség az állandó teljesítményhez, a csökkenő szélerősség csökkenő energiatermeléshez vezet, így a szolgáltatott energia mennyisége nem tervezhető. Egy szélturbina teljesítménye általában kisebb 10 megawattnál, ami sokkal kisebb, mint a legtöbb erőműé. Kereskedelmi mennyiségű áramfejlesztéshez egy szélfarmnak nevezett mező kell. A szélfarmok lerombolhatják a táj természeti szépségét, jelentősen átalakítják a tájképet. Mivel a szolgáltatott energia mennyisége nem tervezhető, a szélerőművek mellett azonos teljesítményű forgó tartalékot kell készenlétben tartani. A szélfarmok akadályozzák az éjszakai lehűlést, ezért helyi felmelegedést okoznak, elősegítve a bolygó további melegedését.Impacts of wind farms on land surface temperature nature.com, 2012. április 29.
Biomassza 350px|thumb|Biogáz fejlesztésére alkalmas trágya (Dánia)
A biomassza alkalmazása a biológiai eredetű hulladék vagy megújuló energiaforrások – például növényzet, mint kukorica, energiafű, faBiomassza kiserőmű Szentendrén National Geographic Magyarország 2006. május 17. vagy állati trágya – felhasználását jelenti – biogáz, bioetanol vagy közvetlen hő- vagy elektromos energia termelése céljából. A szemét és a trágya metán fejlesztésére használható, amit csővezetéken lehet az erőművekbe ill. háztartásokba szállítani. Gabonából bioetanolt lehet erjeszteni, repcéből,Biodízel üzem kezdte meg a termelést Bécs mellett National Geographic Magyarország 2006. május 17-i cikke az üzemről és a repcéről, mint bioenergia forrásról napraforgóból olajat lehet sajtolni járművek hajtására.
Érvek mellette
A szerves hulladékot jól fel lehet így használni. Ez az újrahasznosítás erősíti a filozófiát, miszerint semmit sem szabad a Földön elpazarolni. Az eredmény kevesebb igény a Föld erőforrásaira, és a Föld kapacitásának megnövelése, mivel a nem megújuló forrásokra kisebb az igény. A biomassza bőséges és általánosan megújul. Elméletileg soha nem fogy el, mint üzemanyag, mivel állandóan újratermeljük. A Földön bárhol fellelhető, ezért enyhítheti az energianyomást a harmadik világon és az egyéb energiában szegény országokon. Ha nem elégetjük, hanem más módszerrel aknázzuk ki – mint erjesztés és pirolízis – a környezeti hatás kicsi lesz. Az így termelt alkohol tisztán ég és kevésbé terheli a környezetet, mint a fosszilis energiaforrások. Az eladási gondokkal küszködő mezőgazdaságnak új piacot jelent. A közvetlen égetés kisebb környezeti terhelést jelent, mint a fosszilis energiaforrásoké, a szén-dioxid pedig nem járul hozzá az üvegházhatáshoz, mivel olyan ciklus részeként termelődik, ami fel is használja ezt a szén-dioxidot a vegetáció éves megújulásakor.
Érvek ellene
A bizonytalan eredetű szemét égetése légszennyezést okozhat. A metán elégetve színtelen, szagtalan, és nem szennyezi a környezetet, mivel a Co^2 megkötik a növények, ha ugyanannyi fát égetünk el, mint amennyit ültetünk, akkor a fa megköti az elégetett fa által keletkezett szén-dioxidot. energiatermelés. Jelenleg ez az energiatermelési forma meglehetősen drága, a növények termelése, az alkohol erjesztése és lepárlása többe kerül, mint a kőolaj bányászata, szállítása és lepárlása. Kis mennyiségű termelése nem gazdaságos, mivel a növények termelése több energiát igényel, mint amennyi elektromos energiát nyerünk belőle. Az ideális a nagy léptékű termelés. Viszont metánt kiválóan lehet előállítani a háztartási hulladékból, amit főzésre lehet használni.(és így már megéri) Mivel a fa is a biomasszák közé tartozik, és mivel a fák általában 20-40 éves megújulási ciklusúak, a fa alapú biomassza tüzelés kellő kontroll hiányában az adott területen az erdősültség átmeneti, vagy huzamos csökkenését okozhatja, ennek összes hátrányával együtt... Az energiatermelést célzó mezőgazdaság élelmiszerhiányt okozhat. Ha nem tartjuk be a 20%-os korlátozást...
Hidrogén tüzelőanyag 350px|thumb|Mazda RENESIS Wankel-motor kettős, hidrogén-benzin hajtással
Más energiaforrásoktól eltérően a hidrogén a Földön nem gyűjthető, vagy fogható be. A hidrogént gyártani kell, nettó energiaveszteséggel. Mint olyan, kémiai energiatárolót képvisel, és nem elsődleges energiaforrást. Energiaforrásként használni vagy a) üzemanyagcellára van szükség a hidrogén és az oxigén vízzé alakítására, közvetlenül elektromosságot termelve vagy b) a hidrogén elégethető (kevésbé hatékonyan, mint az üzemanyagcellában) egy belső égésű motorban (például Mazda RX-8-ban található Wankel-motor).
Érvek mellette
A hidrogén színtelen, szagtalan, nem szennyező anyag. Egyetlen égésterméke a tiszta víz. Ez kiküszöböli a szmogot képző kipufogógázok keletkezését, valamint a szén-dioxid-kibocsátást, ami hozzájárulhatna a globális felmelegedéshez. A hidrogén a legkönnyebb kémiai elem és az üzemanyagok közül a legjobb az energia-tömeg aránya. Emiatt gazdaságilag versenyképes a benzinnel és a gázolajjal. A hidrogén bárhol előállítható, még házilag is a legbőségesebb földi kémiai anyagból, a vízből. Következésképpen az emberek nem szorulnak az OPEC-országok fosszilis üzemanyagaira. Az elektrolízis az üzemanyagcellában történő áram-újratermeléssel több, mint 50% hatékonyságú, ez hatékonyabb, mint a pumpált víz- vagy más mechanikai alapú tárolás. Kettős falú tankban az állandó tárolás hosszú ideig megbízható, a belülről kiszivárgó gáz visszapumpálható.
Érvek ellene