Nhiệt điện than
Hiện nay, nhiệt điện than chiếm phần lớn trong các nhà máy nhiệt điện. Than là nhiên liệu hóa thạch nhiều nhất trên hành tinh, tương đối rẻ với trữ lượng lớn ở các khu vực ổn định về chính trị, như Trung Quốc, Ấn Độ và Mỹ. Điều này trái ngược với khí đốt tự nhiên và dầu mỏ, thường nằm ở các nước bất ổn như Trung Đông. Tuy nhiên, than là nhiên liệu không tinh khiết và tạo ra lượng khí nhà kính tương đương dầu mỏ hoặc khí tự nhiên. Thí dụ, hoạt động của nhà máy nhiệt điện than 1.000MW có liều bức xạ hạt nhân lên 490 người/năm, so với 136 người/năm của nhà máy điện hạt nhân tương đương.
Các nhà máy nhiệt điện là một trong những nguồn tạo ra khí độc và các hạt ô nhiễm. Các nhà máy năng lượng hóa thạch gây ra sự phát thải các chất ô nhiễm như NOx, SOx, CO2, CO, PM, khí hữu cơ và hydrocarbon thơm đa vòng. Các tổ chức thế giới và các cơ quan quốc tế, như Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA), lo ngại về tác động môi trường của việc đốt nhiên liệu hóa thạch và than đá nói riêng. Việc đốt than đóng góp nhiều nhất vào mưa axit và ô nhiễm không khí và có liên quan đến sự nóng lên toàn cầu.
Một nghiên cứu được công bố vào tháng 8-2010, cho biết đã phát hiện tro than được sản xuất bởi các nhà máy nhiệt điện than đổ tại các địa điểm trên 21 tiểu bang của Mỹ có yếu tố độc hại. Các chất gây ô nhiễm bao gồm cả chất độc asen và chì. Các chất gây ô nhiễm tro than cũng có liên quan đến các bệnh về đường hô hấp và các vấn đề về sức khỏe và phát triển khác, đã phá vỡ đời sống thủy sinh địa phương.
Là phần còn lại của vỏ trái đất, than đá cũng chứa hàm lượng urani, thori thấp và các đồng vị phóng xạ tự nhiên khác, vì vậy nhà máy nhiệt điện than cũng có thể gây ô nhiễm phóng xạ. Một nhà máy điện đốt than 1.000MW có thể giải phóng không kiểm soát tới 5,2 tấn uranium và 12,8 tấn thorium mỗi năm. Để so sánh, một nhà máy hạt nhân 1.000MW sẽ tạo ra khoảng 30 tấn chất thải rắn đóng gói phóng xạ ở mức độ cao mỗi năm. Người ta ước tính rằng trong năm 1982, việc đốt than của Mỹ đã phóng thích lượng phóng xạ không kiểm soát được gấp 155 lần vào bầu khí quyển như sự cố hạt nhân ở đảo Three Mile.
Các nhà máy nhiệt điện là một trong những nguồn tạo ra khí độc và các hạt ô nhiễm. Năng lượng gió
Điện gió đã đạt mức ngang giá điện lưới ở một số khu vực của châu Âu vào năm 2010 và Mỹ vào năm 2016 do chi phí vốn giảm khoảng 12%. Năng lượng gió cần vốn đầu tư, nhưng không tốn chi phí nhiên liệu, vì vậy giá điện từ năng lượng gió ổn định hơn nhiều so với giá điện từ nhiên liệu hóa thạch. Chi phí của năng lượng gió khi một trạm được xây dựng thường nhỏ hơn 0,01USD cho mỗi kWh. Năng lượng gió có chi phí bên ngoài thấp nhất. Vào tháng 2-2013 New Energy Finance (BNEF) đã báo cáo rằng chi phí sản xuất điện từ các trang trại gió mới rẻ hơn so với các nhà máy chạy than hoặc chạy gas mới. Theo mô hình giá carbon của chính phủ Australia, mô hình của họ đưa ra chi phí 80USD/MWh cho các trang trại gió mới, 143USD/MWh cho các nhà máy than mới và 116USD/MWh các nhà máy khí đốt. Mô hình cũng cho thấy năng lượng gió rẻ hơn 14% so với nhà máy than mới và rẻ hơn 18% so với nhà máy khí mới.
Tác động môi trường của năng lượng gió khi so sánh với tác động môi trường của nhiên liệu hóa thạch tương đối nhỏ. Theo Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), trong các đánh giá về nguy cơ nóng lên toàn cầu của các nguồn năng lượng, các turbine gió có giá trị trung bình 12 và 11g CO2/kWh, tùy thuộc vào việc turbine lắp ở ngoài khơi hay trên bờ. So với các nguồn carbon thấp khác, turbine gió có rủi ro làm nóng lên toàn cầu thấp nhất trên mỗi đơn vị năng lượng điện được tạo ra. Trong khi một trang trại gió có thể bao phủ một diện tích đất lớn, nhiều hoạt động nông nghiệp có thể tương thích với nó, vì chỉ có các khu vực nhỏ của trụ turbine và cơ sở hạ tầng không được sử dụng. Turbine gió tạo ra tiếng ồn khoảng 45dB. Có những báo cáo về những ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe từ tiếng ồn đối với những người sống rất gần với turbine gió. Tuy nhiên những nghiên cứu khác lại bác bỏ những tuyên bố này.
Điện mặt trời
Điện mặt trời là xu hướng phát triển tích cực trong việc cung cấp năng lượng cho các nhu cầu tư nhân và công cộng với nhiều ưu điểm. Nổi trội nhất chính là khả năng tái tạo của nguồn năng lượng này. Theo tính toán của NASA, mặt trời có thể cung cấp năng lượng cho chúng ta trong khoảng 6,5 tỷ năm nữa. Một ưu điểm nổi bật khác là tính khả dụng của năng lượng mặt trời. Năng lượng mặt trời có thể được tiếp nhận và sử dụng ở mọi nơi trên thế giới, không chỉ ở vùng gần xích đạo trái đất mà còn ở các vĩ độ cao thuộc phía Bắc và phía Nam. Ngay cả khi có phát thải một lượng nhỏ, nếu so sánh với các nguồn năng lượng truyền thống, lượng khí này không đáng kể.
Việc sản xuất năng lượng mặt trời cũng có ưu điểm hơn các loại năng lượng thủy điện hay phong điện, do không sử dụng các loại động cơ như trong máy phát điện, vì vậy việc tạo ra điện không gây tiếng ồn. Khác với thủy điện hay các hình thức năng lượng sạch khác, năng lượng mặt trời có thể được sản xuất ở quy mô hộ gia đình. Phạm vi ứng dụng của năng lượng mặt trời cũng rất rộng - cung cấp điện tại các khu vực không có kết nối với lưới điện quốc gia; dùng để khử muối trong nước biển ở nhiều quốc gia châu Phi khan hiếm nước ngọt, và thậm chí cả việc cung cấp năng lượng cho các vệ tinh trên quỹ đạo trái đất. Điện mặt trời gần đây được gọi là “năng lượng toàn dân”, phản ánh sự đơn giản của việc tích hợp điện mặt trời vào hệ thống cung cấp điện nhà, song song với điện lưới hoặc điện từ các nguồn cung khác.
Dù có rất nhiều ưu điểm, điện mặt trời vẫn tồn tại một nhược điểm là chi phí đầu tư ban đầu khá đắt đỏ. Giá của ắc quy/pin tích trữ điện mặt trời để lấy điện sử dụng vào ban đêm hay khi trời không có nắng khá cao so với túi tiền của đại đa số người dân. Vì thế, ở thời điểm hiện tại, điện mặt trời chưa có khả năng trở thành nguồn điện duy nhất ở các hộ gia đình, chỉ có thể là nguồn bổ sung cho điện lưới và các nguồn khác. Do việc lưu trữ năng lượng mặt trời tại các hộ gia đình đòi hỏi chi phí đáng kể, nhiều quốc gia khuyến khích việc sử dụng các nguồn năng lượng sạch bằng cách cho vay tín dụng để thực hiện hoặc cho thuê pin mặt trời theo những hợp đồng có lợi cho người thuê. Ngoài ra, điện mặt trời có một thực tế bất khả kháng: Vào ban đêm, trong những ngày nhiều mây và mưa không có ánh sáng mặt trời, vì thế năng lượng mặt trời không thể là nguồn điện chính yếu. Tuy nhiên, so với điện gió, điện mặt trời vẫn có nhiều ưu thế hơn.
Mặc dù so với việc sản xuất các loại năng lượng khác, điện mặt trời thân thiện với môi trường hơn, nhưng một số quy trình công nghệ để chế tạo các tấm pin mặt trời cũng đi kèm với việc phát thải các loại khí nhà kính, nitơ trifluoride và hexaflorua lưu huỳnh. Ở quy mô lớn, việc lắp đặt những cánh đồng pin mặt trời cũng chiếm nhiều diện tích đất lẽ ra được dành cho cây cối và thảm thực vật. Việc sản xuất các tấm pin mặt trời màng mỏng đòi hỏi phải sử dụng những chất rất quý hiếm và đắt tiền như cadmium telluride (CdTe) hoặc gallium selenide indi (CIGS), điều này dẫn đến sự gia tăng chi phí.
