Existen diferentes formas para la utilización de la energía solar. La conocida como energía solar térmica, se obtiene mediante la conversión del calor del sol en calor útil, para calentar por ejemplo agua para duchas o para calefacción. La energía fotovoltaica, en cambio, implica convertir la radiación solar en energía eléctrica. Con este objetivo, celdas solares individuales se combinan para crear módulos solares.

Las celdas solares están hechas de un material semi-conductor (generalmente silicio), a través del cual la irradiación lumínica es separada en cargas negativas (electrones) y en conductores de cargas positivas. El campo electromagnético creado por las variaciones seleccionadas en los semi-conductores, separa las cargas energéticas. El resultado es la carencia de electrones en un lado y el exceso de ellos en el otro. Esta tensión eléctrica puede ser recolectada por contactos metálicos en las partes superiores e inferiores.

Ya en 1839, el físico francés Alexandre Becquerel había descubierto el efecto fotovoltaico, a través del cual los pares de cargas eléctricas se separaban cuando eran alcanzados por la luz solar. En 1884, el norteamericano Charles Fritts estableció la fuerza electromotriz del selenio iluminado, y construyó la primera célula solar. Sin embargo, su efectividad era mínima.

La explicación científica para el hecho de que la luz puede ser convertida directamente en electricidad, fue enunciada por Albert Einstein en 1905. Su ensayo sobre la ley del “efecto fotoeléctrico” de 1905, estableció las bases de la teoría fotovoltaica moderna.

Finalmente, fue una coincidencia lo que condujo a la creación de las celdas solares modernas. Calvin Fuller y Gerald Pearson se encontraban desarrollando el transistor y crearon la celda solar casi como un sub-producto de su experimento. Conjuntamente con su colega Darryl Chapin, los investigadores presentaron su “Aparato de Conversión de Energía Solar” de silicio en 1953. La brecha se había marcado. Ya en 1958, el primer satélite equipado con energía fotovoltaica, navegaba por el espacio. Actualmente, la energía proporcionada por los módulos fotovoltaicos es básica para las naves espaciales.

En un principio, la energía fotovoltaica era un tipo de tecnología costosa, utilizada únicamente para aplicaciones especiales. Pero entonces la crisis del petróleo en 1973 y la catástrofe del reactor nuclear en Chernobyl en 1986, estimularon la búsqueda de recursos energéticos nuevos y renovables. La transformación de la luz solar en electricidad y calor se manifestó como un verdadero furor, y finalmente se volvió accesible para el uso privado.

Actualmente se están produciendo celdas solares delgadas. Son especialmente rentables debido a que sólo es necesaria una mínima cantidad de silicio para fabricarlas. Las celdas son instaladas con vapor en materiales como el vidrio, por lo que pueden ser utilizadas, por ejemplo, en fachadas.

Las plantas de energía eólica trabajan sobre el principio de la fuerza aerodinámica. El golpe del viento en la lámina del rotor genera presión positiva por debajo del aspa, mientras que por encima de ella se genera presión negativa. Esta diferencia de presiones genera una fuerza de elevación, que las centrales modernas de energía eólica utilizan para su funcionamiento y, por lo tanto, para la producción de electricidad.

Vientos con potencia de grado 3, que son comunes sobre el Mar del Norte, en el sector meridional de América del Sur, en la isla australiana de Tasmania y en los Grandes Lagos en el norte de los Estados Unidos, así como también en otras áreas, son especialmente ventajosos para las plantas de energía eólica. Sólo sería necesario aprovechar estos vientos. Mediciones realizadas por investigadores de los Estados Unidos en 8.000 sitios, han demostrado que podrían satisfacerse las necesidades de electricidad de todo el mundo con energía eólica – sólo con la condición de utilizarla más eficazmente.

En febrero de 2005, la central más grande de energía eólica del mundo comenzó a operar en Brunsbüttel, Alemania. Este gigante de 183 metros de alto, el "REpower 5M", posee un rotor de 126 metros de diámetro, que oscila en una superficie equivalente a dos campos de fútbol americano por revolución. Esta planta puede generar hasta cinco megavatios de electricidad, lo cual es suficiente como para abastecer alrededor de 4.500 viviendas –un logro incomparable en todo el mundo.

Las áreas convenientes para la instalación de grandes plantas de energía eólica son, sin embargo, escasas –por lo que se están depositando grandes esperanzas en las centrales de energía eólica que están siendo establecidas en el mar. Alrededor del mundo, se están instalando algunos parques eólicos costeros, como por ejemplo en Dinamarca, Suecia, Países Bajos, Alemania e Inglaterra. El hecho de que la producción de energía generada en el mar sea alrededor del 50% más alta, se debe a que, entre otros factores, la superficie del agua casi no ofrece áreas de fricción al viento. Sin embargo, desde el punto de vista técnico, las plantas costeras son considerablemente más costosas que las centrales eólicas terrestres, debido a que tienen que hacer frente a altos oleajes, tormentas y hielo. Ésto las hace alrededor de un 60 por ciento más caras que los parques eólicos terrestres. Además, las estaciones costeras producen sonidos de baja frecuencia que podrían llegar a ahuyentar a las aves, a los peces y a los mamíferos marinos.

La idea de un parque de energía eólica volador, suena como algo de ciencia ficción. Tendría dos rotores y produciría electricidad a una altura de cinco kilómetros, donde soplan vientos fuertes y regulares. La central de energía eólica voladora podría estar sostenida por un cable que también transportaría la energía generada hacia la tierra. Se elevaría hacia el cielo de forma similar a una cometa, y permanecería estable una vez en el aire. De todas formas, es todavía totalmente incierto si esta clase de parque eólico aerotransportado se construirá alguna vez.

Las primeras estaciones hidroeléctricas para la producción de electricidad fueron construidas en Inglaterra, ya en el año 1880. Actualmente existen centrales eléctricas de río, centrales eléctricas de almacenaje, centrales eléctricas de almacenaje y bombeo, centrales eléctricas de marea y de oleaje. Pero a pesar de lo diferentes que son estos tipos de centrales hidroeléctricas –todas funcionan de manera similar: una central de energía generalmente consiste en una represa o dique que almacena el agua frente a una central eléctrica o a una reserva ubicada en un terreno más alto. Desde allí, el agua ingresa por el tubo de suministro a través de una válvula. Dependiendo del tipo de turbina, la energía potencial o la energía cinética, impulsan la turbina que está conectada a un generador. Éste finalmente transforma la energía mecánica en electricidad. Si el agua ya ha pasado por la turbina, es devuelta al curso natural del río o a la reserva reguladora.

Centrales eléctricas de oleaje

También el poder de los mares puede ser utilizado para producir energía. Una central eléctrica de oleaje ubicada en la isla escocesa de Islay, ha estado generando electricidad desde el año 2001.

La tecnología es realmente bastante sencilla: no es el agua la que genera la energía, sino el viento que desplaza ese agua. La planta consiste en un depósito en forma de pipa, que se encuentra debajo de la superficie del agua. El nivel del agua sube y baja con el oleaje y el aire en las pipas es impulsado hacia arriba o succionado hacia abajo. El flujo de aires genera energía a través de turbinas Wells, así llamadas en honor a su inventor. Estas turbinas son extraordinarias porque giran en el mismo sentido ya sea que se trate de una entrada o de una salida de aire. El uso óptimo de la energía hidráulica se logra cuando el generador, accionado por las turbinas, produce electricidad también cuando las olas bajan. De esta forma, el “Limpet 500” produce 500 kilovatios –suficientes para abastecer alrededor de 400 viviendas.