Przełom XX i XXI wieku to okres, w którym zapotrzebowanie na energię w społeczeństwie jest ogromne i wciąż rośnie. Życie w obecnych czasach bez korzystania z energii elektrycznej jest niemalże niemożliwe. Można zaryzykować stwierdzenie, iż jest ona niezbędna do życia tak jak woda czy też powietrze. Samo słowo "energia" pochodzi z języka greckiego i oznacza działalność.

Obecna epoka charakteryzuje się ogromnym rozwojem techniki. Taki rozwój stał się możliwy dzięki energii elektrycznej. To właśnie ona jest podstawowym "paliwem" umożliwiającym funkcjonowanie różnych maszyn i urządzeń.

We wszystkich krajach energia elektryczna stanowi główną gałąź gospodarki, co wiąże się z nadmiernym jej wykorzystaniem. Przykładów zastosowania energii można by wskazywać nieskończenie wiele, począwszy od zastosowania w gospodarstwach domowych poprzez instytucje użytku publicznego, zakłady pracy aż po zaawansowane technologie, wykraczające nawet ponad kulę ziemską. Brak energii doprowadziłby do zahamowanie działania urządzeń na co dzień ratujących życie, sparaliżowania komunikacji publicznej i telekomunikacji , zahamowania dostarczania pożywienia i innych środków niezbędnych ludziom. Taki chaos, globalny paraliż doprowadziłby do ogromnych strat materialnych oraz sytuacji zagrażających ludzkości. Duże metropolie pozbawione na pewien czas dopływu energii ogłaszają stan wyjątkowy, a konsekwencje odłączenia od sieci przynoszą tragiczne skutki. Wizja takiej przyszłości nie jest już tylko domysłem. W skutek wciąż wzrastającego zużycia energii potrzeba nowych, alternatywnych źródeł jej pozyskiwania, aby nie dopuścić do sytuacji kryzysowych.

W okresie ostatnich 80 lat liczba ludzi na Ziemi wzrosła 2,5 krotnie a towarzyszył temu niemal 10 krotny wzrost zużycia energii i stosunek ten ciągle rośnie. Obecnie powszechnie wykorzystywanymi źródłami energii są: węgiel, ropa naftowa oraz gaz ziemny.

Najważniejszym spośród nich jest ropa naftowa. Znajduje ona szerokie zastosowanie. Jest czystsza i wydajniejsza niż węgiel, a w porównaniu z gazem - łatwiejsza do transportowania. Wytwarza się z niej 40% energii wytwarzanej na świecie.

Wykorzystywana jest przede wszystkim do produkcji wielu paliw(kilku rodzajów benzyny, oleju napędowego i paliwa lotniczego), a także do produkcji olejów silnikowych i niezbędnych smarów. Służy również do produkcji powierzchni asfaltowych i pośrednio związków wyjściowych do wytwarzania detergentów, lekarstw, barwników, farb, kosmetyków oraz nylonu i innych tworzyw sztucznych jak polieten i polistyren, otrzymywane po polimeryzacji. W wyniku tak szerokiego zastosowania ropy naftowej, kraje eksportujące ropę szybko się bogacą, czego przykładem mogą być państwa półwyspu arabskiego, leżące głównie nad zatoką perską, nad którą znajduje się ok.65% zasobów światowych, a w pozostałych krajach azjatyckich występuje ok. 4% zasobów. Spore złoża znajdują się także na terenie Ameryki Łacińskiej, stanowią ok. 14% światowych złóż, z czego USA ma do dyspozycji ok. 4% . Zasoby te mają jednak, zdaniem naukowców, starczyć zaledwie na ok. 40 lat.

Kolejnym źródłem pozyskiwania energii jest węgiel. Z węgla uzyskujemy także ogromna, liczącą ok. 30% część energii produkowanej na świecie. Wydobycie wiąże się z niskimi kosztami, dlatego węgiel stanowi tak powszechne paliwo. Przy niewielkim nakładzie finansowym ilość wydobywanego węgla może wzrosnąć z 910 miliardów ton do nawet 1800 miliardów. Pomimo, iż występują na Ziemi jeszcze bogate złoża tego surowca to jednak przy obecnym zużyciu powinny one wystarczyć jedynie na ok. 200 lat.

Gaz ziemny to paliwo towarzyszące często ropie naftowej i złożom węgla kamiennego. Gaz ziemny jest mieszaniną różnych związków palnych i niepalnych związków organicznych i mineralnych, z których ponad 90 % stanowi metan. W Europie największym producentem gazu ziemnego jest Norwegia, która bogaci się dzięki ogromnym złożom na morzu norweskim i północnym. Na rynku światowym największe znaczenie według danych z 2001 r. w wydobyciu mają kraje: Rosja (23 200 PJ), USA (21 100 PJ), Kanada (6 500 PJ), Algieria (3 400 PJ), Iran (2 350 PJ), Holandia (2 200 PJ), Norwegia (2 200 PJ),, Uzbekistan (2 150 PJ) i Meksyk (2 050 PJ).

Nie tylko ograniczone złoża i błyskawiczne tempo ich zużywania stanowią dla nas zagrożenie. Spalanie tych surowców wiąże się z konsekwencjami. Zużywamy znaczne ilości niezbędnego nam do życia tlenu, na rzecz wydalenia do atmosfery ogromnych ilości dwutlenku węgla oraz trującego metanu. Oba te związki przyczyniają się do zwiększania efektu cieplarnianego, a to z kolei w prostej linii skutkuje ogromnymi i bardzo niebezpiecznymi zmianami klimatycznymi na Ziemi. Poza metanem i dwutlenkiem węgla uwalniane są równie niebezpieczne tlenki azotu i siarki. Emisja tych związków wiąże się z powstawaniem kwaśnych deszczów, które niszczą faunę i florę, przyczyniają się także do przyśpieszenia korozji metali i zniszczeń budowli. Odpadki powstałe podczas przetwarzania, produkcji i innych form użytkowania, takie jak emisja pyłów, zanieczyszczenia ściekami technologicznymi, pylenie wtórne ze składowisk wtórnych także mają negatywne skutki na otoczenie. Poza hałasem i niszczeniem terenów wydobywanie tych paliw wiąże się także z ciężką i bardo niebezpieczną praca. Wciąż jesteśmy świadkami wycieków z rurociągów, gazociągów, wypadków górniczych i katastrof tankowców.

Poprzez brak podstawowej wiedzy oraz przez pogoń za tańszymi , często gorszymi dla środowiska rozwiązaniami, ludzie mogą doprowadzić do katastrofy, której wizja nie stanowi pozytywnej perspektywy dla rozwoju cywilizacji. W obliczu nieuchronnego wyczerpania się zasobów naturalnych koniecznością staje się praca nad odpowiednim uświadomieniem społeczeństwa, prowadzeniem badań nad alternatywnymi sposobami pozyskiwania energii i ich dalszym rozwojem.

Problematyka ta jest oczywiście bardzo poważna i stale trwają przeróżne badania nad możliwościami pozyskiwania energii w sposób zarówno ekonomiczny jak i ekologiczny. Powstały już nawet technologie, które te warunki w mniejszym lub większym stopniu spełniają. Mowa tu przede wszystkim o elektrowniach wodnych i wiatrowych, elektrowniach słonecznych a także wykorzystywania biomasy czy ciepła geotermalnego. Bardzo wydajne i względnie ekonomiczne są elektrownie atomowe, jednak jak powszechnie wiadomo - ich budowa i użytkowanie często budzi kontrowersje.

Źródła wymienione wyżej charakteryzują się minimalnym wpływem na środowisko pod warunkiem że są one prawidłowo eksploatowane. Do ich działania nie są potrzebne żadne z obecnie powszechnie stosowanych pali (wyeliminowano zużycie ropy, węgla i gazu ziemnego), podczas gdy źródła energii są stale odnawialne bądź też w ogóle nie wyczerpują się (jak woda, wiatr). Wyjątkiem jest energia jądrowa, której źródło jest oczywiście nieodnawialne, jednak jej zapasy, nawet w porównaniu z zapotrzebowaniem, są obecnie ogromne. Z punktu ekonomicznego istotne jest, że koszty jednostkowe uzyskiwanej energii elektrycznej są stałe. Warto również zauważyć, że są to bardzo elastyczne rozwiązania, mogące wykorzystywać różnorodne lokalne źródła energii. Może być ona pozyskiwana niemalże w dowolnym miejscu kraju, przez co eliminuje się problem transportu energii oraz strat spowodowanych jej dystrybucją. Nie potrzebne są więc inwestycje na dalekosiężne linie przesyłowe co pozwala znacznie obniżyć koszty energii. Mimo tak wielu zalet spora część alternatywnych źródeł energii wciąż nie spotyka się a aprobatą jej odbiorców, przez co dalszy ich rozwój jest systematycznie hamowany.

Od wielu lat w różny sposób wykorzystywana jest energia wody. Już w I wieku n.e. wykorzystywano koła wodne w młynach do napędzania żaren. W okresie średniowiecza zaczęto wykorzystywać tę energię do napędzania pił w tartakach, ciężkich młotów w kuźniach i innych podobnych urządzeń. Obecna technologia pozwala znacznie efektywniej wykorzystywać tę energię. Tradycyjne koła zastąpiono specjalnymi turbinami, które napędzają potężne generatory w elektrowniach. Aby hydroelektrownie były bardziej wydajne wykorzystuje się szereg pomocniczych budowli, jak tamy i zbiorniki wodne. Uzyskuje się dzięki nim znaczne różnice poziomów i stale spadająca woda dostarcza odpowiedniej ilości energii. Istnieje także koncepcja aby w hydroenergetyce wykorzystywać energię jakiej ogromne ilości są niesione poprzez wielkie fale oceaniczne. Wciąż jednak na przeszkodzie stoją problemy technologiczne, gdyż efektywność pracy urządzeń wykorzystujących energię fal jest zbyt niska. W opinii wielu ekspertów zajmujących się tą gałęzią energetyki, gdyby wykorzystać maksymalnie energię wód Ziemi, można by uzyskać aż 2,25 mld. kW energii elektrycznej, podczas gdy jedna z najnowszych elektrowni wodnych, wybudowana w szkockim mieście Islay, oparta właśnie na pozyskiwaniu energii fal morskich, ma moc zaledwie 180 kW. Już teraz wiadomo, że największe zasoby tego rodzaju energii znajdują się w Afryce, Ameryce Południowej oraz Azji. To właśnie na tych trzech kontynentach znajdują się obecnie największe elektrownie rzeczne: na granicy między Paragwajem a Brazylią w Paranie (zbudowana tam elektrownia uzyskuje moc 12,6 mln. kW), elektrownia Kolumbia w Stanach Zjednoczonych oraz w Rosji na rzecze Jenisej.

Podobnie jak w przypadku energii wodnej, możliwość wykorzystywania energii z wiatru została zauważona dość dawno. Persowie mogli wykorzystywać młyny wiatrakowe już w VI wieku n.e. a w Europie pierwsze wiatraki powstały w Holandii prawie 200 lat później. Znaczny rozwój tej techniki przypadł na przełom wieków XVI i XVII, a Holandię od tamtej pory zwano krainą wiatraków. Wynalezienie maszyny parowej w znacznym stopniu przyćmiło ich znaczenie, jednak pod koniec wieku XX wiatraki ponownie wróciły do łask. Jest to obecnie jedna z najszybciej i najprężniej rozwijających się gałęzi energetyki, szczególnie elektrycznej. W Danii liczba wiatraków sięga 4000 sztuk i są one zarazem trzecim głównym produktem eksportowym tego państwa.

Zaletą energii elektrycznej pozyskiwanej tą drogą jest jej ekologiczna czystość - w trakcie jej wytwarzania nie dochodzi do jakiegokolwiek użycia paliw. Minusem jest natomiast efektywność turbin. Otóż aby zastąpić nimi konwencjonalną elektrownie, osiągająca moc nawet do 1000 MW trzeba użyć dość znaczącą ilość wiatraków. W ten sposób powstają, składające się z wielu turbin ustawionych obok siebie, elektrownie wiatrowe, którym nieprzychylna jest lokalna społeczność. Argumentem przemawiającym przeciwko takim inwestycjom jest w tym przypadku niszczenie naturalnego krajobrazu a wręcz jego oszpecenie. W związku z tym wizja wykorzystywania wiatru jako jednego z głównych źródeł energii jest w dalszym ciągu bardzo odległa. Pojedyncze turbiny sprawdzają się jednak w miejscach odległych od cywilizacji, szczególnie tam gdzie wciąż nie ma połączeń z krajową siecią energetyczną. Taka sytuacja ma miejsce między innymi w Australii i Stanach Zjednoczonych, gdzie wiatraki są od kilkudziesięciu już lat wykorzystywane przez rolników. Obecnie na świecie wykorzystuje się ponad milion urządzeń tego typu. Niewątpliwie na sukces tych urządzeń wpłynęły niskie koszty pozyskiwanej energii oraz ekologiczność ich stosowania. Nowoczesne wiatraki są już całkowicie zautomatyzowane, więc niskie są także koszty ich obsługi. Warto również zauważyć, że początkowy koszt jakie trzeba ponieść w przypadku takiej inwestycji jest stosunkowo niski w porównaniu z innymi urządzeniami produkującymi energię. Skuteczność turbin zależy jednak od siły wiejącego wiatru - maksymalna wydajność jest uzyskiwana przy prędkości 15 - 20m/s, ale wiatraki mogą pracować nawet przy wietrze wiejącym z prędkością 3,5 m/s

Jedną ze stosunkowo mało docenianych metod pozyskiwania energii jest wykorzystywanie biomasy, czyli suchych roślin, najczęściej w postaci słomy bądź drewna z szybko rosnących drzew. Biomasa jako paliwo jest stosunkowo wydajna - wagowo potrzeba jej tylko dwukrotnie więcej od węgla kamiennego aby uzyskać tę samą ilość energii. Koszt wytworzenia energii przy jej pomocy jest jednak niższy o ponad 200%, więc pod względem ekonomicznym jest to paliwo lepsze i w przypadku inwestycji w piec na biomasę, koszty zwrócą się już po kilku latach. Względy ekologiczne również przemawiają za tą metodą. Mimo że przy spalaniu biomasy emitowany jest CO2 to jego ilość jest równa ilości tego związku pobranego w trakcie wzrostu rośliny, więc końcowy bilans wychodzi na zero. Jako że pozostający popiół jest znakomitym nawozem, nie istnieje problem utylizacji odpadów. Przy racjonalnej gospodarce, biomasa jest energią odnawialną

Początki wykorzystywania energii słonecznej jako źródła energii sięgają już IV w. p.n.e. kiedy to Grecy wykorzystywali promienie słoneczne skupione w szklanej kuli wypełnionej wodą do rozniecania ognia. Od drugiej połowy XX wieku na rozwój tej metody kładziony jest wielki nacisk, co przynosi wymierne efekty. Wciąż jednak panele fotowoltaiczne muszą zajmować dość sporą powierzchnię - aby pokryć zapotrzebowanie w energię całej ludzkości na Ziemii potrzeba by 745 tys. km2. Jedną z możliwości ominięcia tego problemu jest pokrywanie dachów budynków takimi panelami, aby mogły one pokryć zapotrzebowanie tylko tego budynku. Niewątpliwie wadą tej metody jest duża zależność między efektywnością a warunkami pogodowymi. O ile w krajach gdzie przeważnie panuje ładna pogoda problem ten nie istnieje, to w strefach okołobiegunowych są one już prawie bezużyteczne. W strefach umiarkowanych należałoby stosować odpowiednie urządzenia magazynujące zapas energii latem i umożliwiające jej wykorzystanie zimą. Zaletą energii słonecznej jest fakt, iż jest ona niewyczerpywalna, zaś jej pozyskiwanie - całkowicie nieszkodliwe dla środowiska.

Pozyskiwanie energii z wnętrza Ziemi, czyli energii geotermalnej, występującej pod postacią naturalnego ciepła wnętrza naszej planety (zgromadzonego w skałach i wodach je wypełniających), zostało po raz pierwszy zastosowane do produkcji elektryczności dopiero w roku 1904. Ponad Pol wieku później w Nowej Zelandii rozpoczęto eksploatację geotermalnych studni. Najwięcej takich studni powstało w latach 70 i 80 XX w i stanowią one większość obecnie wykorzystywanych budowli tego typu, a najsłynniejsza znajduje się w USA w Los Alamos, gdzie na głębokości 2000m skały osiągają temperaturę ok. 200oC. Ponieważ dostanie się na tak duże głębokości jest nie tyle problemem, co wymaga nie małych nakładów finansowych, opracowana technologię, która pozwala na korzystanie z energii geotermalnej niskotemperaturowej, występującej już na głębokościach 1 - 1,5m. Umożliwiają to specjalne pompy cieplne, które uruchamiane są za pomocą energii gazowej lub elektrycznej podwyższenie temperatury pozyskiwanej z Ziemii do takiej, którą można wykorzystać w ciepłownictwie (40-80oC). W wielu rozwiniętych krajach świata (w szczególności Szwecji, Szwajcarii i Stanach Zjednoczonych), technologia ta jest niezwykle popularna i staje się jednym z głównych źródeł ogrzewania budynków wolnostojących, dla których nie istnieje dostęp do większych systemów ciepłowniczych.

Niestety technologia ta jest na tyle niedoskonała, że powoduje ona wciąż poważne ekologiczne problemy. W wyniku eksploatacji energii geotermalnej z geopyłu uwalniane są szkodliwe gazy, a szczególnie niebezpieczna jest emisja siarkowodoru. Można oczywiście ograniczyć tę eksploatację poprzez zastosowanie odpowiednich instalacji, jednakże spowoduje to znaczące podniesienie kosztów zarówno początkowych jak i eksploatacyjnych. Wciąż nie wiadomo jednak jak ograniczyć oddziaływanie radioaktywnego uranu a także radonu, który powstaje w wyniku jego rozpadu. Substancje te również wydobywają się ze studni geotermalnych wraz z parą.

Problem z przechowywaniem odpadów radioaktywnych istnieje również przy pozyskiwaniu energii atomowej. W tym przypadku jednak niezwykła wydajność elektrowni tego typu pozwala na stosowanie zaawansowanych technik minimalizujących wpływ takich odpadów bez istotnego wpływu na jednostkowy koszt produkcji.

Przeciwnicy tej metody pozyskiwania energii wciąż mają w pamięci dwa historyczne wydarzenia jakie miały miejsce w XX w. i z pewnością spowodowały ogromne szkody.

Jednym z nich była awaria reaktora w elektrowni atomowej w Czarnobylu na Ukrainie 26 kwietnia 1986. Na skutek błędu człowieka, jednego z operatorów elektrowni, nastąpiło wyłączenie systemów awaryjnych w trakcie eksperymentu badającego wydajność elektrowni i de facto mającego zaowocować poprawą bezpieczeństwa. W wyniku utraty kontroli nad reaktorem nastąpiła eksplozja. Zarówno pracownicy jak i tysiące osób żyjących w rejonie elektrowni zostali silnie napromieniowani, dla wielu z nich skutki były śmiertelne. Radioaktywna chmura rozprzestrzeniła się nad Białorusią, Rosją, Ukrainą, Polską a nawet krajami skandynawskimi i państwami Europy Środkowej. Do dnia dzisiejszego przekonujemy się jak wielu ludzi w wyniku napromieniowania cierpi na straszliwe choroby ( w tym głównie nowotwory). Strefa o powierzchni 300tys ha, zwana strefą śmierci, została tak silnie skażona, że ewakuowano stamtąd wszystkich mieszkańców i do dziś mieszkają tam tylko jednostki, które nie mogą rozstać się z ojczystą ziemią.

Trudno nie zgodzić się z faktem, że broń masowego rażenia również kojarzy się nam z energią atomową. Zrzucenie 4-tonowej uranowej bomby atomowej przez Stany Zjednoczone na Hiroszimę 6 sierpnia 1945 roku spowodowało natychmiastową śmierć ponad 78 tyś mieszkańców, ciężko raniąc prawie 40 tysięcy i napromieniowując kolejne kilkadziesiąt tysięcy okolicznej ludności.

Mimo wszystko istnieje znaczna liczba zwolenników energii atomowej, gdyż niewątpliwie jest to bardzo ekonomiczne rozwiązanie. Wykorzystując tylko jedną tonę uranu 235 można uzyskać znacznie więcej energii niż z prawie 2 mld litrów ropy naftowej!. Złoża uranu są dodatkowo tak liczne, że nawet przy ciągłym wzroście zapotrzebowania na energię elektryczną wystarczyły by one na pełne jego zaspokojenie przez tysiące lat. Rozwój tej technologii jest obecnie tak zaawansowany, że prawidłowa obsługa elektrowni zapewnia całkowite bezpieczeństwo. Warto podkreślić fakt, że nawet w samej Japonii, gdzie pamięć o ofiarach ataku na Hiroszimę jest każdego roku powodem wielu manifestacji przeciwko broni nuklearnej, istnieje ponad 50 reaktorów atomowych i ich liczba ma stale wzrastać.

Z przedstawionych faktów odnosimy wrażenie, że ludzkość znajduje się na słusznej drodze rozwoju alternatywnych metod pozyskiwania energii. Najlepiej funkcjonują one jednak lokalnie, szczególnie w państwach których poziom rozwoju ekonomicznego nie jest wystarczający i wiązał by się początkowo ze znacznym podniesieniem kosztów energii elektrycznej. Wciąż wiele metod, choć systematycznie udoskonalanych- nie jest wystarczająco skutecznych bądź też stosowane w nich skomplikowane technologie są zależne od warunków atmosferycznych lub po prostu nieopłacalne. Trudno więc stwierdzić ile czasu jeszcze potrzeba aby te metody znalazły powszechne zastosowanie i zdominowały metody konwencjonalnego pozyskiwania energii elektrycznej.