L’énergie solaire photovoltaïque provient de la conversion de la lumière du soleil en électricité au sein de matériaux semi-conducteurs comme le silicium. Ce matériaux photosensible à la propriété de libérer ses électrons sous l’influence d’une énergie extérieure. C’est l’effet photovoltaïque. L’énergie est apportée par les photons, (particules de la lumière) qui heurtent les électrons et les libèrent, induisant un courant électrique continue (DC), c’est-à-dire que le rayonnement est directement converti en électricité sans utilisation intermédiaire de la chaleur. Ce courant continu de micropuissance calculé en watt crête (Wc) peut être transformé en courant alternatif (AC) grâce à un onduleur. La puissance « crête » d’une installation photovoltaïque (exprimée en Wc) est la puissance maximale (capteurs bien orientés, bien inclinés, sans ombrage) qu’elle peut produire sous un ensoleillement donné.

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L'énergie éolienne est produite par des aérogénérateurs qui captent à travers leurs pales l’énergie cinétique du vent et entraînent elles-mêmes un générateur électrique pour créer du courant continu ou alternatif. Le générateur est relié à un réseau électrique ou bien fonctionne au sein d'un système « autonome » avec un générateur d’appoint , un parc de batteries ou un autre dispositif de stockage d'énergie. L’énergie électrique ou mécanique produite par une éolienne dépend de trois paramètres : la forme et la longueur des pales, la vitesse du vent et enfin la température qui influe sur la densité de l’air. Les éolienne sont installés sur les terres ou dans les mers. Par exemple une seul éolienne de marque Haliad-X a une puissance de 14MW avec une longueur de 248m de haut

La biomasse désigne l’ensemble des matières organiques pouvant se transformer en énergie. On entend par matière organique aussi bien les matières d’origine végétale que celles d’origine animale. La biomasse est une réserve d'énergie considérable née de l’action du soleil grâce à la photosynthèse. La valorisation énergétique de la biomasse peut produire trois formes d'énergie utile, en fonction du type de biomasse et des techniques mises en œuvre : la chaleur, l'électricité et la force motrice de déplacement. Le biogaz produit dans les biodigesteur ou dans les gazogènes est en un gaz combustible composé d’hydrogène et d’oxyde de carbone. Outre le biogaz, la biomasse produit des biocarburants qui peuvent être du biodiesel ou du bioéthanol ainsi que d’autre dérivées.

La géothermie exploite le différentiel thermique de l’écorce terrestre pour en extraire de la chaleur utilisable. Il faudra forer à plusieurs kilomètres pour trouver des nappes aquifères ou des roches sèches brûlantes dont on tirera de la vapeur sous haute pression, directement utilisable pour entraîner des turbines et produire de l’électricité. Ses deux applications majeures sont la production d’électricité et de chaleur. La géothermie profonde à haute énergie 150 – 250°C à 2 500 m de profondeur dans des zones au gradient géothermal anormalement élevé sert à la production d’électricité. Il faut noté qu’en géothermie, les quantités de chaleurs sont couramment exprimées en mégawattheure thermique (MWth) qui vaut 3,6×103 mégajoules. On le relie aux énergies fossiles par la tep (tonne équivalent pétrole) qui vaut 11 MWh thermiques. Le watt électrique est à distinguer du watt thermique, le rendement d’une conversion thermique-électrique dépassant rarement 30%.