平成21年8月施行のエネルギー供給構造高度化法施行令に挙げられた再生可能エネルギーについて解説します。具体的には、太陽光、風力、水力、地熱、太陽熱、大気中の熱その他の自然界に存在する熱、バイオマス（動植物に由来する有機物） の7種類です。

#太陽光

太陽光発電は、太陽の光を電気エネルギーに変換する方法です。特にシリコン半導体を使用した太陽電池が一般的で、光が当たると電気が発生する特性があります。日本では、この太陽光発電の導入が増えており、2018年の時点で導入容量は中国とアメリカに次ぐ世界第三位です。2020年には、日本の全発電電力量の約8.5%が太陽光発電によるものでした。太陽光発電の一番の特徴は、エネルギー源が太陽であるため、基本的には設置場所の制限が少ないことです。

屋根や壁、田舎の広い土地など、多くの場所に設置が可能です。また、非常用電源としても有用であり、送電設備が不要な場所で独立して動作させることもできます。しかしながら、太陽光発電にも課題は存在します。その一つは、天候によって発電量が変わってしまう不安定さです。夜間や雲の多い日には発電が期待できないため、実用上はバックアップとなる別の電源が必要となります。また、導入コストがまだまだ高い点も普及を阻んでいます。

#風力

風力発電は、風の力を利用して電気を生成する方式です。風力発電機は「ブレード」と呼ばれる回転翼を持っており、風が吹くとブレードが回転、この動きを電気エネルギーに変換します。日本では2000年以降に導入が進んでいるものの、欧米に比べるとまだ導入量は少ない状況です。2020年には、日本の全発電電力量の約0.86%が風力発電でした。風力発電の特徴としては、洋上など場所に関わらず発電が可能な点があります。また、風さえあれば夜間でも発電ができ、大規模な設備によっては発電コストも低く抑えられます。しかし、風力発電もまた天候に依存する形式であるため、風が吹かない日には発電できません。さらに、日本では特に導入コストが高く、これが普及の障壁となっています。

#水力

水力発電は、水の勢いを利用して電力を生成する手法です。日本は水資源に恵まれているため、水力発電は古くから行われています。2020年において、全発電電力量の約7.9%が水力発電によって生まれています。水力発電の最大の特徴は、天候に影響されずに安定した発電が可能である点です。ダムや河川、農業用水などを利用して、様々な規模で幅広く発電が行えます。長い歴史があるため、技術とノウハウも非常に充実しています。このような、水力発電にも問題点はあります。特に、初期投資が非常に高額であり、そのため新たな発電施設の設置が進まないのです。また、大規模なダムの設置は環境への影響や地域社会との調和への対策が欠かせないため、慎重に進める必要があります。

#地熱

地熱発電は地下に存在する自然の熱エネルギーを活用するもので、特にマグマや地下水の高温を使って発電が行われます。その主な方法としては、地下のマグマに近い熱水や蒸気を掘削で引き出し、それを用いてタービンを回すというものです。この方式にはフラッシュ方式とバイナリ方式があり、それぞれ異なる温度と圧力の地下資源に適しています。地熱利用の最大の利点は、太陽光や風力と違って天候に左右されず、安定したエネルギー供給が可能なところです。

また、発電に使った高温の蒸気は地域暖房などのコジェネレーションシステムの熱源として再利用も可能です。しかしながら、地熱発電が行える地域は限られており、特に温泉地や自然保護区などと場所が重なる場合、地域との調整が必要になるケースも少なくありません。さらに、導入コストも高いため、その普及にはいくつかの障壁が存在しています。

#太陽熱

太陽熱利用では、太陽の熱を使い熱媒体を温め、それを給湯や暖房、場合によっては冷房を行います。太陽熱の場合、太陽光発電とは異なり、電気を生成するのではなく、熱を直接活用するのです。システムは非常にシンプルで、太陽の光を集めるための鏡やレンズ、そして熱媒体を温めるための容器が基本的な構成要素となります。この太陽熱利用の最大の特長は、燃料コストが基本的にかからないという点です。しかし、導入にあたっては初期費用がかかるほか、天候によっては効率が大きく低下する可能性があります。

#バイオマス

バイオマス発電では動植物由来の有機物質を燃料として使用します。このエネルギー源は化石燃料とは異なり、CO2の排出と吸収が基本的にバランスしているため、気候変動への影響が低いとされています。具体的には木材、家畜の糞尿、食品廃棄物などが主な燃料です。バイオマス発電の方法は多岐にわたりますが、直接燃焼させて蒸気タービンを回す方式が一般的です。この方式の利点は、天候に依存しない安定したエネルギー供給が可能であること、また廃棄物を有用なエネルギーに変えることができるため、循環型社会に貢献することなどが挙げられます。ただし、バイオマス燃料は地域によっては収集や運搬が難しく、それが結果としてコスト高につながる場合もあるため注意が必要です。

#大気中の熱その他の自然界に存在する熱

日本などの季節変動が大きな地域においては、大気中の熱や自然界に存在する熱エネルギーも有効に活用できます。その代表的な例が、雪氷熱利用、温度差熱利用、地中熱利用です。

雪氷熱利用では、冬に降った雪や氷を保管し、夏場に冷房や食品保存などで利用します。特に、食物保存においては0〜5℃の適度な湿度と温度を保つことができるので、非常に効率的です。さらに、通常の冷房に比べてランニングコストが約1/4で済むというメリットもあります。とはいえ、雪や氷を夏まで保存するのは容易ではなく、それにかかる費用も少なくありません。

温度差熱利用では、地下水や河川水、下水などの熱源を活用します。水温と気温の差を利用してヒートポンプでエネルギーを取り出し、それを給湯や冷暖房に使うのです。熱源が身近に存在するため、都市での利用が期待される一方で、温室栽培や融雪にも使えます。しかしながら、このシステムの導入には大規模な建設工事が必要となり、初期投資が高くなる傾向が見られます。

地中熱利用では、地面の200m程度の深さに存在する熱を、夏は冷房、冬は暖房に利用します。ヒートポンプ、ヒートパイプ、水循環、空気循環、熱伝導の5つの方法があり、シーンに応じて選択可能です。この方法の特徴としては、外気温に影響されずに継続的なエネルギー供給が可能であること、ヒートアイランド現象に影響を与えにくい構造であること、そして稼働時の騒音が非常に小さい点が挙げられます。そのぶん、初期コストが高く、設備投資の回収に時間がかかる点が課題です。