Ūdens enerģija ir viens no senāk izmantotajiem enerģijas veidiem un visbiežāk tā tiek iegūta hidroelektrostacijās (HES). Tajās ūdens plūsma krīt uz turbīnām, iegriež tās un griešanās procesā rada elektroenerģiju.

2019. gadā aptuveni 16 % no visas pasaulē patērētās elektroenerģijas tika saražota izmantojot hidroenerģiju. Savukārt Latvijā 2020. gadā, izmantojot hidroenerģiju, tika saražoti aptuveni 44 % no kopējā saražotā elektroenerģijas apjoma.

Pastāv trīs veidu hidroelektrostacijas (HES):

• ar ūdens uzkrāšanas rezervuāru,
• upes noteces,
• sūkņu elektrostacijas.

Visbiežāk tiek veidoti HES ar ūdens uzkrāšanas rezervuāru. Tas dod iespēju uzkrāto ūdeni izmantot laikā, kad ir liels elektroenerģijas pieprasījums vai ir piegādes traucējumi no citām valstīm. Ūdens uzkrāšanas rezervuārs samazina atkarību no upes hidroloģiskā režīma, kas var mainīties dažādu laikapstākļu dēļ. Upes ūdens plūsmas apjomu īpaši slikti ietekmē ekstremāls karstums, ievērojami samazinot ūdens daudzumu tajā. Visvairāk elektroenerģijas no HES iespējams iegūt pavasara mēnešos, kad kūst sniegs un upēs palielinās ūdens krājumi.

Lai gan HES tiek uzskatīta par vienu no attīstītākajām atjaunīgās enerģijas tehnoloģijām, tomēr joprojām ir iespējams palielināt tajos izstrādāto elektroenerģijas apjomu, nepalielinot ūdens uzkrāšanas rezervuāra izmēru. HES efektivitāti iespējams uzlabot izmantojot modernākas turbīnas, palielinot ūdens plūsmas spēku, kas krīt uz turbīnām, kā arī veicot HES digitalizāciju.

Latvijā AS "Latvenergo" lielāko elektroenerģijas daļu saražo trijos Daugavas HES – Pļaviņu, Ķeguma un Rīgas HES, kuru kopējā uzstādītā jauda 2020. gadā bija 1558 MW.

Saules enerģijai piemīt visaugstākais potenciāls elektroenerģijas un siltumenerģijas nodrošināšanā salīdzinājumā ar citiem AER. Saules enerģiju iespējams izmantot ēku apsildei bez papildu tehnoloģijām, kā arī to iespējams pārvērst siltumenerģijā un elektroenerģijā ar īpašām šim mērķim paredzētām tehnoloģijām.

Salīdzinot ar citiem AER, saules enerģijas izmantošana ir relatīvi moderns risinājums enerģijas ieguvei. Plaša saules enerģijas tehnoloģiju attīstība un saules paneļu uzstādīšana pasaulē uzsākās vien ap 2005. gadu, savukārt Latvijā vēl vēlāk – ap 2012. gadu. Taču šobrīd saules enerģija ir trešais plašāk izmantotais AER pasaulē. Lai gan ir sācies saules enerģijas uzplaukums, tikai 1 % no visas 2019. gadā pasaulē saražotās elektroenerģijas bija saražota, izmantojot saules enerģijas tehnoloģijas.

Latvijā saules enerģijas izmantošana straujāk attīstās kā mikroģenerācijas risinājums mājsaimniecībās un atsevišķās saules stacijās uzņēmumiem, kas galvenokārt paredzētas sava pašpatēriņa nodrošināšanai.

Saules enerģijas tehnoloģijas pārveido uz Zemes nonākušo saules gaismu un saules siltumu enerģijas iegūšanai. Lai iegūtu elektroenerģiju, izmanto saules paneļus, kas uztvert fotoelementus no saules gaismas. Siltumenerģiju iespējams iegūt ar saules kolektoriem, kas uz Zemes nonākušo saules siltumu padara izmantojamu mājas apsildē vai karstā ūdens sagatavošanai.

Visas saules enerģijas ieguves tehnoloģijas darbojas ar līdzīgu principu – pamata tehnoloģija uztver saules starojumu (siltumu vai gaismu), koncentrējot to kādā punktā un pārveidojot attiecīgi siltumenerģijā vai elektroenerģijā. Īpaši svarīga ir pareiza tehnoloģiju novietošana, lai saule tās apspīdētu pēc iespējas ilgāku laika periodu. Visbiežāk saules paneļus un saules kolektorus iesaka novietot dienvidu virzienā ar 42˚ slīpumu pret horizontu.

Saules enerģijas tehnoloģijas arvien tiek attīstītas, lai palielinātu izstrādātās enerģijas apjomu vai arī pašu iekārtu padarītu videi draudzīgāku un vieglāk pārstrādājamu. Tiek veidoti arī saules paneļi un kolektori, kas seko līdz saules stariem, lai iespējami ilgāku laiku tie atrastos perpendikulārā stāvoklī pret saules stariem. Šādi, sekojot līdzi saules gājumam, iespējams saražot līdz pat 30 % vairāk elektroenerģijas nekā ar statiski novietotu saules paneli.

Elektrum Solārais – tā ir iespēja lietot patstāvīgi saražotu elektroenerģiju, izmantojot saules gaismu.

• Ja jums ir īpašums, kur uz jumta vai uz zemes ir iespēja uzstādīt saules paneļus, jūs varat patstāvīgi ražot zaļu elektroenerģiju un to bez maksas izmantot vismaz 25 gadus no pirmās saules paneļu uzstādīšanas dienas. Par Elektrum Solārais risinājumu vairāk uzzini šeit

Līdzīgi kā hidroenerģija arī vējš ir viens no senāk izmantotajiem enerģijas avotiem. Sākotnēji tas tika izmantots vēja dzirnavu darbināšanai, bet nu jau ir viena no vadošajām atjaunīgās elektroenerģijas ražošanas tehnoloģijām, neskatoties uz vēja nepastāvīgo dabu un problēmām vēja intensitātes prognozēšanai ilgtermiņā. Enerģijas ieguves ziņā ir skaidrs – jo lielāks ir vēja ātrums, jo vairāk enerģijas var iegūt. Tāpēc visvairāk elektroenerģiju no vēja iespējams iegūt tieši rudens un ziemas mēnešos.

Vēja enerģijas apjoms kopējā saražotajā elektroenerģijas apjomā ir ļoti atkarīgs no reģiona vēlmes izmantot un attīstīt vēja enerģijas nozari. Kopumā pasaulē vien 5 % elektroenerģijas tiek saražoti no vēja. Eiropas Savienībā (ES) vēja enerģijas īpatsvars ir lielāks, nodrošinot aptuveni 16 % no kopējā ES saražotā elektroenerģijas apjoma. Visvairāk vēja enerģijas ES iegūst Vācijā un Dānijā. Latvijā vēja enerģija nodrošina vien 3 % no kopējā radītā elektroenerģijas apjoma.

Vēja enerģija tiek iegūta ar vēja turbīnām jeb vēja ģeneratoriem. Tirgū ir pieejamas gan vertikālās ass, gan horizontālās ass vēja turbīnas. Horizontālās ass vēja turbīnas visbiežāk uzstāda vēja parkos gan uz sauszemes, gan atklātā jūrā. Atklātā jūrā esošos vēja parkus sauc par atkrastes vēja parkiem. Tiem ir vislielākais izaugsmes potenciāls, jo to uzstādīšanu neierobežo noteikumi attiecībā uz zemes lietojumu, aizsargjoslu zonas vai arī zemes piederība. Salīdzinājumā ar sauszemes vēja parkiem atkrastes vēja parkos iegūtais elektroenerģijas apjoms ir lielāks, jo ir iespēja uzstādīt augstākas vēja turbīnas un atklātā jūrā vēja ātrums ir daudz lielāks nekā uz sauszemes.

Katru gadu tiek atklāti arvien vairāk jaunu vēja parku gan sauszemē, gan atklātā jūrā. Latvijā visas vēja elektrostacijas (VES) ir uzstādītas uz sauszemes, turklāt kopš 2017. gada nav uzstādītas jaunas vēja jaudas. Lielākā daļa VES atrodas Kurzemes piekrastē, kas arī ir viens no vēja resursiem bagātākajiem reģioniem Latvijā. Līdzvērtīgs vēja ātrums ir pieejams arī citur Latvijas teritorijas augstienēs, taču kopējā platība lietderīgai enerģijas ieguvei ir mazāka. Vienlaikus tiek attīstīti arī pieci atkrastes VES projekti, taču līdz šim neviens no tiem nav nodots ekspluatācijā.

Vēja plūsma iegriež turbīnas propelleru jeb rotoru, kas griežoties ģenerē elektroenerģiju. Vēja ģeneratora izstrādāto elektroenerģijas apjomu iespējams palielināt, paaugstinot vēja turbīnas rotora augstumu vai arī uzlabojot lāpstiņu aerodinamiku. Uzlabotā lāpstiņu aerodinamika ļaus tām sākt griezties pie zemāka vēja ātruma, padarot turbīnas piemērotas arī valstīs, kur vēja apjoms ir neliels.

Ģeotermālā enerģija ir zemes dzīlēs esošā siltumenerģija karsta ūdens vai ūdens tvaika formā. Ir dažāda veida tehnoloģijas ģeotermālās enerģijas pārveidei par elektroenerģiju vai siltumenerģiju, kas izmantojama apsildē. Šīm tehnoloģijām ir atšķirīgs gatavības līmenis.

Zemes siltuma enerģija ir viens no visneizpētītākajiem atjaunīgās enerģijas veidiem. Atšķirībā no citiem resursiem nav zināms ģeotermālās enerģijas potenciāls un ieguvumi, turklāt karstā ūdens un tvaika rezervuāri visbiežāk atrodas dabas liegumos, rezervātos vai dabas parkos, liedzot enerģijas ieguves iespēju. Šo iemeslu dēļ ģeotermālā enerģija nav plaši izplatīta komerciālai enerģijas ieguvei. Visvairāk ģeotermālo enerģiju izmanto ASV, Turcijā, Indonēzijā un Filipīnās. Ģeotermālās enerģijas ieguves lielākā priekšrocība attiecībā pret citiem enerģijas veidiem ir relatīvi nelielais zemes platības patēriņš tehnoloģiju uzstādīšanai.

Vispopulārākā tehnoloģija ģeotermālās enerģijas ieguvei mājsaimniecībās ir zemes siltumsūkņi. Siltumsūkņus izmanto ne tikai dzīvojamo māju apsildei, bet arī komerciālo un publisko ēku apsildei. Siltumsūkņi sastāv no vairākām daļām: sūkņa, apsildes sistēmas caurulēm (atrodas mājā), siltumenerģijas ieguves caurulēm (atrodas zem zemes), iztvaicētāja, kompresora, izplešanās vārsta un siltumnesēja. Pati galvenā daļa siltumsūknī ir sūknis, kas nodrošina siltuma avotu sūknēšanu no zemes uz māju, kā arī siltumnesēja cirkulāciju apkures sistēmā. Zem zemes izvietotās caurules siltuma ieguvei iespējams izvietot vairākos veidos – vertikāli, horizontāli un cilpās.

Zemes siltumsūkņu darbināšanai karsto ūdeni vai tā tvaiku nav nepieciešams sūknēt ārā no zemes dzīlēm. Šie siltumsūkņi uzņem pazemē, precīzāk, augsnē esošo siltumu. Siltumsūkņu darbības princips ir līdzīgs kā ledusskapjiem – siltums tiek saņemts no zemes un ar to tiek uzsildīts mājoklis (ledusskapī – siltums tiek paņemts no produktiem un izvadīts virtuvē pa ledusskapja aizmugurē esošo dzesēšanas elementu). Vasarās siltumsūknis var nodrošināt arī ēkas dzesēšanu.

Lai siltumsūknis darbotos un nodrošinātu siltumnesēja plūsmu apkures sistēmā, ir nepieciešama elektroenerģija. Visefektīvāk darbojas siltumsūkņi, kuriem ir augstāks lietderības koeficients jeb COP. COP parāda, cik vienības siltuma ierīce rada, patērējot vienu vienību elektroenerģijas. Jāatceras, ka, pazeminoties āra gaisa temperatūrai, pazeminās arī siltumsūkņa darbības efektivitāte.

Tāpat svarīgi arī izvēlēties reģionam atbilstošu siltumsūkņa modeli. Latvijas klimatam vispiemērotākie ir Skandināvijas reģionam paredzētie siltumsūkņi – tie turpinās darboties arī ļoti bargās ziemās un mitrā laikā. Lai pārliecinātos, vai iegādātais siltumsūknis darbosies arī īpaši aukstās ziemās, pirms tā iegādes jāiepazīstas ar ražotāja sniegto tehnisko informāciju par ierīci.

Bioenerģija ir atjaunīgās enerģijas veids, kas tiek iegūts no augiem, atkritumiem un dzīvnieku atkritumproduktiem. Bioenerģija ir viens no visparedzamākajiem atjaunīgās enerģijas veidiem, jo to iespējams pietiekoši viegli uzkrāt dažādās formās – gan cietā, gan šķidrā, gan gāzveida stāvoklī.

Cietā biomasa ir viens no visplašāk izmantotajiem bioenerģijas veidiem visā pasaulē. Cietā biomasa tiek izmantota gan mājsaimniecībās, gan rūpniecībā. Mājsaimniecībās biomasa galvenokārt tiek izmantota tikai siltuma nodrošināšanai. Rūpniecībā biomasu izmanto gan siltumenerģijas, gan elektroenerģija ražošanai. Īpaši aktīva biomasas izmantotāja ir Eiropas Savienība (ES), kas ne vien ir lielākā koksnes granulu ražotāja, bet arī patērētāja pasaulē.

Latvijā centralizētās siltumapgādes sistēmā piegādātais siltums lielākoties (apmēram 80 %) tiek ražots no cietās biomasas, galvenokārt šķeldas. Vienlaikus siltums tiek iegūts arī dedzinot malku, koksnes granulas, briketes, koksnes atlikumus un biomasu, kas nav iegūta no koksnes. Koģenerācijas stacijās, kur vienlaikus tiek iegūta gan siltumenerģija, gan elektroenerģija, biomasas patēriņš ir vien 11 % – šajās stacijās vēl joprojām efektīvāk ir izmantot fosilos resursus.

Bioenerģija ir pieejama arī gāzveida stāvoklī. Visplašāk šobrīd izmantotā biogāze ir biometāns. To galvenokārt iegūst no lauksaimniecības kūtsmēsliem, tos fermentējot. Iegūto gāzi attīra no dažādiem gāzu piemaisījumiem, iegūstot gandrīz tīru metānu. Biogāze ir iegūstama arī no citiem resursiem: aļģēm, notekūdeņu dūņām un bioloģiskās izcelsmes atkritumiem.

Arī biometāna lielākais ražotājs pasaulē ir ES. Ņemot vērā, ka kopumā pasaulē biogāze tiek izmantota krietni mazākos apjomos nekā cietā biomasa, arī Latvijā tā tiek izmantota mazākos apjomos, turklāt tikai koģenerācijas stacijās.

Biometāns ir izmantojams jau pieminētās siltumenerģijas un elektroenerģijas ražošanai. To iespējams pievienot kā piemaisījumu dabasgāzei, samazinot tās ietekmi uz vidi, kā arī transporta sektorā gāzes automašīnu darbināšanai.

Pasaulē nav viennozīmīga uzskata par bioenerģiju. Attieksme pret bioenerģiju galvenokārt ir atkarīga no resursa. Lai bioenerģiju uzskatītu par videi draudzīgu, tai jābūt ražotai no izejvielām, no kurām nav iespējas iegūt augstvērtīgāku produktu, kā arī tam ir jāpalīdz samazināt radītais SEG emisiju apjoms. Biometāns ES normatīvajos aktos šobrīd atbilst ilgtspējīgas enerģijas avotam. Šī iemesla dēļ vairākos ES un Latvijas plānošanas dokumentos ir paredzēts attīstīt biometāna ieguvi no kūtsmēsliem, samazinot SEG emisijas lauksaimniecības un enerģijas sektorā.

Enerģiju no ūdens var iegūt ne tikai upēs, šobrīd aktīvi tiek izmantota arī plūdmaiņu enerģija un okeāna viļņu enerģija. Tiesa, šīs tehnoloģijas netiek izmantotas Latvijā. Plūdmaiņu enerģijas ieguves tehnoloģijas ir līdzīgas hidroelektrostacijām (HES). Izteiktās paisuma-bēguma zonās tiek ierīkoti dambji ar turbīnām. Ūdenim atkāpjoties no krasta vai tieši pretēji – tam tuvojoties, turbīnas tiek iegrieztas un tiek radīta elektroenerģija. Lai nevajadzētu būvēt dambjus, ir radītas arī plūdmaiņu straumes tehnoloģijas, kas atgādina zemūdens vēja ģeneratorus. Līdzīgi kā dambjos esošās turbīnas, arī šīs tiek iegrieztas ūdens plūsmas rezultātā un rada elektroenerģiju.

Viļņu enerģijas tehnoloģijas visbiežāk izskatās pēc liela izmēra bojām. Šīs bojas pēc izskata un uzbūves atšķiras atkarībā no vietas, kur notiks enerģijas ieguve: uz krasta līnijas, piekrastē vai atklātā jūrā. Jebkuras viļņu enerģijas pārveides ierīce kustās līdzi ūdens virsmas svārstībām, svārstību mehānisko enerģiju pārveidojot par elektroenerģiju.

Viļņu enerģiju visizdevīgāk būtu iegūt uz krasta līnijas vai piekrastē, turklāt tā ir pieejama vairāk kā 300 diennaktis gadā. Viļņu enerģijas izmantošanu visvairāk ierobežo pieejamība – tā ekonomiski izdevīgi iegūstama vien 2 % no visas kopējās pasaules krasta līnijas.

Lai AER iekļaušanu kopējā enerģijas sistēmā padarītu elastīgāku, nepieciešami dažādi inovatīvi risinājumi. Jau šobrīd diezgan plaši izmanto enerģijas akumulācijas iespējas. Ir iespēja akumulēt gan elektroenerģiju, gan siltumenerģiju.

Pašlaik lielākās elektroenerģijas rezerves tiek uzkrātas tieši HES rezervuāros, kā arī hidroakumulācijas elektrostacijās (HAES). HAES darbojas līdzīgi kā HES, papildus ūdeni pārsūknējot no apakšējā rezervuāra uz augšējo. Lai enerģijas sistēmās labāk integrētu saules un vēja enerģiju, hidroakumulācijas iespējas nederēs. Pagaidām elektroenerģija tiek uzkrāta akumulatoros. Lai gan tie ātri zaudē savu maksimālo enerģijas uzkrāšanas kapacitāti, tie arvien tiek uzlaboti.

Bez akumulatoriem un enerģijas akumulācijas ūdens rezervuāros tiek meklēti arī citi risinājumi enerģijas uzkrāšanai – gan īstermiņa, gan ilgtermiņa. Tādas enerģijas uzkrāšanas tehnoloģijas kā saspiestā gaisa uzkrāšana, ūdeņraža iegūšana, izmantojot atjaunīgo enerģiju, un enerģijas uzkrāšana dažādās mājsaimniecības elektroierīcēs, tostarp elektroauto, jau tiek pētītas kā potenciāli izmantojamas nākotnē. Pagaidām šīs tehnoloģijas vēl nav ieviestas praktiskā lietošanā. Enerģijas akumulācijas iespējas ir svarīgas gan komerciālajā enerģijas ražošanā, gan enerģijas ražošanā pašpatēriņam.

Šobrīd visbiežāk izmantotais risinājums pāri palikušās enerģijas izmatošanai, it īpaši mājsaimniecībās, ir nodošana tīklā. Ja tuvumā atrodas vairākas mājsaimniecības vai mājsaimniecības un uzņēmumi, kas paši ģenerē savu enerģiju, var apvienoties vienā enerģijas kopienā. Enerģijas kopiena ir organizēta iedzīvotāju grupa, kas veic pasākumus savas tuvākās apkārtnes virzībai uz tīras enerģijas ražošanu un izmantošanu, kas nebalstās uz peļņas gūšanu. Enerģijas ražošanas mērogam nav ierobežota izmēra – sākot ar dažiem saules paneļiem un beidzot ar vēja parku. Enerģijas kopienas visbiežāk apvieno kādas pilsētas, pašvaldības kvartāla vai ielas iedzīvotājus.

Galvenais enerģijas kopienu mērķis ir veicināt atjaunīgās enerģijas izmantošanu konkrētās vietas (ciema, mazpilsētas vai pilsētas) apkārtnē, apkārtējās vides saglabāšanu un ekonomiskā potenciāla stiprināšanu. Enerģijas kopienas vieno būtība, ka uz vietas saražoto enerģiju primāri izmanto vietējie iedzīvotāji. Piemēram, ja uz daudzdzīvokļu mājas ir uzstādīti saules paneļi, tad vispirms saražotā enerģija tiek izmantota koplietošanas ēkās, tad to izmanto esošās mājas dzīvokļu īpašnieki. Ja joprojām visa saražotā elektroenerģija nav izmantota, to novada citām tuvākajām mājām vai nodod tīklā.

Lai vēl efektīvāk izmantotu saražoto elektroenerģiju, svarīgi izmantot arī viedās tehnoloģijas.

Ieviestās viedās tehnoloģijas var būt tik vienkāršas kā hibrīdtehnoloģiju (divu vai vairāk AER tehnoloģiju izmantošana vienkopus), akumulācijas vai uzlādes iekārtu uzstādīšana un sinhronizēšana līdz pat tik sarežģītām sistēmām, kas kontrolē visu iekārtu patēriņu ēkās, vai aptuveni aprēķina no AER saražotās enerģijas apjomus pēc laika prognozēm. Atjaunīgās enerģijas kontekstā nozīmīgākās būs tieši pēdējās.

Paredzot atjaunīgās enerģijas apjomus, ir lielākas iespējas to izmantot pilnībā, samazinot enerģijas zudumus.