náhľad|Svetová produkcia primárnej energie podľa zdroja (166 100 TWh) 2018 náhľad|Svetová produkcia elektrickej energie podľa zdroja (26 700 TWh) 2018
Obnoviteľné zdroje energie (OZE) sú také zdroje energie, ktoré sa prirodzene obnovujú v priebehu ich využívania. Ide o energetické toky, ktoré sa prirodzene vyskytujú v blízkosti zemského povrchu. Zásoby, ktoré sa obnovujú aspoň tak rýchlo, ako sú spotrebovávané. V ich čerpaní možno hypoteticky pokračovať ďalšie miliardy rokov – v podstate kým bude svietiť Slnko. Konkrétne ide o slnečné žiarenie a z toho odvodenú veternú energiu a vodnú energiu, ďalej o energiu prílivu, geotermálnu energiu, biomasu atď.
V prvej polovici roku 2025 obnoviteľné zdroje energie po prvý krát v histórii predbehli uhlie a stali sa najpoužívanejším zdrojom elektrickej energie. Svetová spotreba síce vzrástla, ale tento nárast bol na 100% pokrytý veternou a slnečnou energiou. V roku 2006 približne 18 % celkovej svetovej spotreby energie pochádzalo z obnoviteľných zdrojov energie; 13 % z tradičnej biomasy spôsobmi, akým je spaľovanie dreva. Vodná energia bola ďalším najväčším obnoviteľným zdrojom, poskytujúca 3 %, nasledovaná horúcou vodou na vykurovanie, ktorá prispela 1,3 %. Moderné technológie ako geotermálna, veterná, slnečná a energia oceánu tvorili spolu asi 0,8 % konečnej spotreby energie.(EN)Renewables 2007 Global Status Report . page 9 Technický potenciál pre ich využitie je veľký, presahujúci všetky ostatné dostupné zdroje.World Energy Assessment (2001). Renewable energy technologies , chapter 7.
Obnoviteľné zdroje sú často kritizované za ich nespoľahlivosť a neestetickosť, ale trh s obnoviteľnými zdrojmi sa napriek tomu rozrastá. Celosvetová kapacita inštalovaného výkonu až 74 223 MW je vo veternej energii, ktorá je rozšírená najmä v niektorých európskych krajinách a Spojených štátoch.Global wind energy markets continue to boom – 2006 another record year (PDF). Výroba vo fotovoltaickom priemysle dosiahla viac ako 2000 MW,Solar Energy: Scaling Up Manufacturing and Driving Down Costs (PDF), p. 30. pričom fotovoltaické elektrárne sú obľúbené najmä v Nemecku.World's largest photovoltaic power plants Fototermálne elektrárne sú typické pre USA a Španielsko, najväčším takýmto zdrojom je 354 MW blok solárnej (SEGS) elektrárne v Mohavskej púšti.Solar Trough Power Plants (PDF). Najväčším geotermálnym zdrojom je The Geysers v Kalifornii s menovitým výkonom 750 MW. Brazília disponuje jedným z najrozsiahlejších programov v odvetví obnoviteľných zdrojov na svete, zahŕňajúci výrobu bioetanolu z cukrovej trstiny. Etanol tu dokonca predstavuje až 18 % národnej spotreby pohonných hmôt v doprave.America and Brazil Intersect on Ethanol Podobne je etanol ako biopalivo rozšírený aj v USA.
Okrem využívania obnoviteľných zdrojov vo veľkých projektoch sú vhodné aj pre malé ostrovné prevádzky, často vo vidieckych a odľahlých oblastiach, kde je však energia nevyhnutná pre ľudský rozvoj.World Energy Assessment (2001). Renewable energy technologies , p. 221. V Keni sú napríklad najrozšírenejšie malé (20 – 100 W) solárne zdroje v domácnostiach – predá sa tu približne 30 000 kusov týchto systémov.What Solar Power Needs Now Renewable Energy Access, 13 August 2007.
Klimatické zmeny, rastúce ceny ropy a zvyšujúce sa vládne podpory podmieňujú neustály vznik novej legislatívy a komercializáciu. Európski lídri sa v marci 2007 zhodli na spoločnom postupe, podľa ktorého do roku 2020 dosiahne celosvetová výroba energie z obnoviteľných zdrojov 20 %. Ďalej sa zhodli na znížení emisií oxidu uhličitého, ktorý sa považuje za jednu z príčin globálneho otepľovania.news and Official EP resolution of 25 September 2007 on the Road Map for Renewable Energy in Europe Investičný kapitál putujúci do obnoviteľných zdrojov sa vyšplhal z 80 miliárd dolárov v roku 2005 na rekordných 100 miliárd v roku 2006.United Nations Environment Programme and New Energy Finance Ltd. (2007). Global Trends in Sustainable Energy Investment 2007: Analysis of Trends and Issues in the Financing of Renewable Energy and Energy Efficiency in OECD and Developing Countries (PDF), p. 3. Takáto úroveň investovania posunula to, čo bolo kedysi považované za alternatívne zdroje energie, výrazne do popredia. Veterné elektrárne boli prvé, ktoré dosiahli 1 % celkovej výroby, solárne však výrazne nezaostávajú. Do obnoviteľných zdrojov investujú aj veľké svetové spoločnosti ako BP, General Electric, Sharp, či Royal Dutch Shell.Two oil giants plunge into the wind business: Shell, BP intend to play major roleGE Energy Zdrojom energie v Novom Zélande , USA a Japonku je príliv toku
Hlavné technológie obnoviteľných zdrojov energie thumb|Tri obnoviteľné zdroje energie – slnečná, veterná a biomasa Väčšina obnoviteľných zdrojov je priamo alebo nepriamo závislá od Slnka. Systém Zem – atmosféra predstavuje rovnováhu – tepelné žiarenie vyžiarené smerom do vesmíru je rovné slnečnému žiareniu prichádzajúcemu do atmosféry Zeme. Výsledné množstvo energie v systéme Zem – atmosféra možno hrubo nazvať zemská „klíma“. Hydrosféra (voda) absorbuje majoritnú časť prichádzajúceho žiarenia. Väčšina je pohltená v zemepisných šírkach v okolí rovníka, avšak táto energia je následne rozptýlená po celej planéte vo forme vetrov a morských prúdov. Pohyb vĺn môže hrať úlohu v procese premeny mechanickej energie medzi atmosférou a oceánom prostredníctvom tlaku vetra.Renewable Energy, Sorensen, Elsevier 2004 Solárna energia je ďalej zodpovedná aj za distribúciu zrážok využívaných vodnými dielami, tak ako aj za rast rastlín využívaných pre tvorbu biopalív a biomasy.
Obnoviteľné zdroje energie zahŕňajú prírodné fenomény ako slnečné žiarenie, vietor, vlny a geotermálne teplo, ako objasňuje Medzinárodná energetická agentúra:
"Energia obnoviteľných zdrojov je odvodená z prirodzených procesov, ktoré sa neustále obnovujú. Vo svojich rozmanitých podobách, je odvodená buď priamo od Slnka, alebo od tepla generovaného v hĺbkach Zeme. Podľa definície sú elektrina a teplo vyrobené zo slnečnej, veternej, vodnej, geotermálnej energie, biomasy, biopalív a vodíka získané z obnoviteľných zdrojov".Renewable energy... into the mainstream s. 9. Každý z týchto zdrojov má unikátne vlastnosti a spôsoby technického využitia, čo ovplyvňuje ako a kde sú najviac používané.
Veterná energia thumb|Prímorské veterné turbíny tzv. offshore (Burbo Bank Offshore Wind Farm, Anglicko)
Vzdušné prúdy je možné zachytávať a využiť na pohon veterných turbín. Moderné veterné turbíny dosahujú výkony 600 kW až 5 MW, pričom turbíny s výkonom rádovo 1,5 až 3 MW sa stali najpoužívanejšie pre komerčné účely. Výkon veternej turbíny je priamo úmerný tretej mocnine rýchlosti vetra, teda aj pri miernom náraste rýchlosti vetra sa výkon stroja zvyšuje dramaticky. Oblasti s vysokými nadmorskými výškami alebo pri pobreží, kde sú vetry silné a stálejšie, sú najpreferovanejšími z hľadiska výstavby veterných fariem. Veterná energia vykazuje najrýchlejší rast spomedzi všetkých obnoviteľných zdrojov a napriek tomu poskytuje len menej ako 0,5 % celosvetovej energie.Renewables 2006 Update (PDF). Za posledných desať rokov sa celková inštalovaná kapacita zvýšila z 2 500 MW v roku 1992 na viac ako 40 000 MW koncom roku 2003, pri ročnom raste blízkom 30 percentám. S nárastom dostupnosti veterných turbín sa začínajú inštalovať aj do elektrických niektorých sietí verejných škôl s cieľom znížiť poplatky za elektrinu.Sustainable Development Committee (2007). Sustainable Energy in our public schools . Vzhľadom na nestabilný a prerušovaný charakter dodávok výkonu z veterných turbín sa pre Európu udáva priemerný výkon rovný 25 percentám inštalovaného výkonu (25-percentný faktor výkonu),Potentials and costs for renewable electricity generation (PDF). ale pri priaznivých veterných podmienkach sa lokálne udáva až 35 percent a viac. V podstate to znamená, že 5 MW turbína inštalovaná v Európe, by dodávala priemerne 1,7 MW výkonu ročne, resp. dodávala by menovitý výkon po dobu 3 mesiacov.
Globálne, dlhodobý energetický potenciál veternej energie sa odhaduje na 5-násobok súčasnej energetickej produkcie, alebo 40 násobok súčasných požiadaviek. Samozrejme by to vyžadovalo veľké množstvo pôdy pre veterné turbíny, najmä vo veterných oblastiach. Skúsenosti s prímorskými zdrojmi vykazujú až o 90 % vyššie priemerné rýchlosti vetra v porovnaní s vnútrozemskými, z čoho vyplýva, že práve tieto oblasti by mohli prispieť významnejšie v rozvoji veterných elektrární."Priemerné rýchlosti vetra prímorských veterných elektrární vo výške 80 m sú o 90% väčšie ako priemerné rýchlosti suchozemských. Evaluation of global wind power"Overall, the researchers calculated winds at 80 meters [300 feet] traveled over the ocean at approximately 8.6 meters per second and at nearly 4.5 meters per second over land [20 and 10 miles per hour, respectively]." Global Wind Map Shows Best Wind Farm Locations (URL prístup 30. január, 2006). Toto číslo možno zvýšiť aj stavaním turbín vo vyšších nadmorských výškach."High-altitude winds could provide a potentially enormous renewable energy source, and scientists like Roberts believe flying windmills could put an end to dependence on fossil fuels. At 15,000 feet, winds are strong and constant. On the ground, wind is often unreliable — the biggest problem for ground-based wind turbines." Windmills in the Sky (URL accessed January_30, 2006). thumb|Veterná elektráreň Cerová v okrese Senica Intenzita vetra blízko zemského povrchu je premenlivá a nedokáže zabezpečiť nepretržitú dodávku elektriny, pokiaľ nie je kombinovaná s inými zdrojmi energie alebo akumulačnými systémami. Niektoré odhady uvádzajú, že 1000 kW veterná turbína dokáže zaručiť len 333 kW nepretržitého výkonu. Aj keď tento fakt sa môže vývojom technológií zmeniť mierne k lepšiemu, obhajcovia veternej energie navrhujú radšej spojenie s inými zdrojmi alebo využívanie uskladňovacích technológií. Najvhodnejšie použitie by bolo v systéme s dostatočnou výkonovou rezervou akou je vodná elektráreň, alebo náhradným zdrojom, napríklad odsoľovacia elektráreň, z titulu zmiernenia ekonomického dopadu nestability vetra.
Veterná energia je, ale obnoviteľná a neprodukuje počas svojej prevádzky skleníkové plyny ako oxid uhličitý alebo metán.
Na Slovensku bolo v roku 2008 len 5,14 MW inštalovaného výkonu vo veternej energii, a to konkrétne vo Veternom parku Cerová (4x660 kW), Ostrý vrch (500 kW) a Skalité (4x500 kW), čo netvorí ani 0,1 % celkového inštalovaného výkonu. Stavba ďalších zdrojov je predmetom neustálych diskusií, hlavné prekážky tvorí najmä nesúhlas nadradených elektrizačných sústav z dôvodu nestability tohto typu energie a nedostatok regulačných zásob v iných zdrojoch.
Vodná energia thumb|Francisova turbína sa často používa najmä v malých vodných elektrárňach
thumb|Vodný tok VE Žilina
Energiu môžeme získavať aj z vody, či už na základe jej pohybu alebo teplotných rozdielov. Keďže jej hustota je približne 800-krát väčšia ako u vzduchu, aj pomaly tečúci prúd vody, alebo priemerná morská vlna, dokážu vytvoriť značné množstvo energie.
Existuje viacero foriem vodnej energie:
Veľké hrádzové vodné elektrárne – sú bežným zdrojom v energetike. Príkladmi sú napríklad Grand Coulee Dam v štáte Washington, alebo Akosombo Dam v Ghane. Na Slovensku sú takými zdrojmi Vodné dielo Žilina, Vodné dielo Orava, Kráľová, či vodné elektrárne Važskej kaskády. Malé vodné elektrárne sú typické pre menšie výkony, rádovo stovky kW. Často sa využívajú vo vodnatých oblastiach ako lokálne zdroje v ostrovnej prevádzke (tzv. RAPS). Takýchto inštalácií existuje veľké množstvo, u nás sú to najmä malé vodné elektrárne Tvrdošín, Bešeňová, Krompachy a ďalšie.