Розвиток НВДЕ зумовлений такими чинниками:—

під впливом енергетичних криз, що охопили розвинені капіталістичні країни в 70-х роках XX ст., було зроблено песимістичні прогнози стосовно можливостей використання традиційних видів палива в довгостроковій перспективі та значного зростання цін на традиційні види органічного палива навіть у короткостроковій перспективі. У зв'язку з цим почались активні роботи зі створення альтернативних технологій виробництва електро- й теплоенергії, насамперед, на базі відновлюваних джерел енергії: вітру, біомаси та відходів, геліо- та геотермальної енергії;—

водночас проблеми забруднення навколишнього середовища хвилювали широкі верстви населення, насамперед, в індустріально розвинених демократичних країнах. Це забезпечило значну економічну підтримку розвиткові екологічно чистих технологій виробництва електроенергії як на рівні управління державою, так і на рівні місцевої влади, з огляду на політичні міркування щодо підтримки громадянами на виборах у відповідні органи влади;—

із середини 80-х років XX ст. визначили особливу небезпеку продовження неконтрольованого збільшення викидів газів, що спричинюють парниковий ефект: СО2, СН4, N2О, СхНу , NОх та деяких інших. Зростання цих викидів, як свідчать проведені в багатьох країнах світу дослідження, може зумовити екологічну катастрофу. Тому нині багато держав взяли на себе зобов'язання (Кіотський протокол) щодо обмеження викидів таких газів, що буде важко забезпечити без широкого впровадження відновлюваних джерел енергії;—

розв'язання соціально-економічних проблем шляхом створення нових ринків високотехнологічного обладнання, робочих місць тощо.

На початковому етапі впровадження технологій виробництва енергії на базі НВДЕ здійснювалося за допомогою політики значної підтримки нетрадиційної та відновлюваної енергетики в розвинених країнах світу, адже з огляду на економічну ефективність, вони значно поступалися традиційним технологіям виробництва паливно-енергетичних ресурсів, а істотна частка технологій використання НВДЕ і на сьогодні є неконкурентоспроможною стосовно традиційних технологій, незважаючи на суттєве поліпшення їх техніко-економічних показників. А втім, для деяких технологій використання НВДЕ зумовлюється екологічними чинниками, а не виробництвом паливно-енергетичних ресурсів: виробництво біогазу з каналізаційних стоків, відходів тваринництва і птахівництва, спалювання відходів та утилізація метану зі звалищ побутових твердих відходів тощо, а деякі технології використання НВДЕ можуть лише доповнювати традиційну енергетику, що, насамперед, стосується використання енергії вітру, оскільки потужність вітроелектростанцій слід майже на 100 % резервувати традиційними електростанціями з метою забезпечення надійності електропостачання і нормативної якості електричної енергії.

За часів входження України до СРСР низькі ціни на традиційні енергоресурси, їх великі запаси та практичне нехтування екологічними проблемами спричинювали брак інтересу до розвитку НВДЕ. Після проголошення незалежності ситуація а енергозабезпеченням у країні принципово змінилася, тому впровадження НВДЕ розглядалося як один із заходів щодо зменшення енергетичної залежності України від імпорту енергоресурсів. Більше уваги приділялося також екологічній ситуації в державі.

Плани розвитку НВДЕ у країні конкретизовано та деталізовано в розробленій на виконання Указу Президента України "Програмі державної підтримки розвитку нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії, малої гідро- і теплоенергетики" від 2 квітня 1997 р. № 285, яку було схвалено постановою Кабінету Міністрів України від 31 грудня 1997 р. № 1505 як складову Національної енергетичної програми України. Але в умовах складної економічної ситуації та потреби чималих інвестицій на розвиток технологій використання НВДЕ реалізувати ці плани у повному обсязі не вдалося, і як результат — за 1997— 2001 pp. програму НВДЕ виконали всього на 26 %.

Разом із тим значно менші ціни на електро- і теплоенергію в Україні, порівняно з розвиненими країнами світу, де використання НВДЕ набуло найбільших масштабів, об'єктивно стримують розвиток їх використання. Тому, незважаючи на істотний потенціал основних видів відновлюваних джерел енергії, їх практичне використання на сьогодні становить лише незначну частину в паливно-енергетичному балансі України.

Отже, розглянемо альтернативні, або нетрадиційні, та відновлювані джерела енергії. Одним з таких джерел є енергія Сонця. Сонячна енергія — це кінетична енергія випромінювання (в основному світла), що утворюється в результаті термоядерних реакцій у надрах Сонця. Оскільки її запаси майже невичерпні (вчені підрахували, що Сонце "світитиме" ще кілька мільярдів років), вона належить до відтворюваних енергоресурсів.

У природних екосистемах лише невелика кількість (менше 1 %) сонячної енергії поглинається хлорофілом, який міститься у листові рослин та використовується для фотосинтезу, тобто утворення органічної речовини з вуглекислого газу та води. Сонячну енергію потрібно використовувати так, щоб її вартість була мінімальною або взагалі дорівнювала нулю. У міру удосконалення технологій та у зв'язку з подорожчанням традиційних енергоресурсів ця енергія знаходитиме нові сфери застосування. Розсіяність сонячної енергії — головна перешкода для її використання. Лише 3,5 % сонячної енергії, що потрапляє на Землю, може забезпечити всі енергетичні потреби людства на необмежений час.

Сонце — це найпотужніше джерело екологічно чистої енергії. На кожен квадратний метр поверхні земної атмосфери потрапляє 1300 Вт сонячної енергії. Інтенсивність сонячного випромінювання, яке досягає Землі, залежить від кількох факторів, передусім, від географічної широти місцевості. Найбільша вона на екваторі (до 2300кВт/м2 на рік), а на широті України (45°) становить майже 1000 кВт/м2 на рік.

Оцінювання геліоенергетичних ресурсів здійснюється на основі багаторічних спостережень за властивостями сонячної радіації. Важливими показниками є тривалість сонячного сяйва та хмарність, оскільки переривчатість у процесі потрапляння сонячної радіації (у зв'язку з чим втрачається значна частина енергії) негативно впливає на роботу геліоустановок. Оцінювання потенціалу сонячної енергії включає дані про середній розподіл прямої, розсіяної та сумарної радіації; ці показники відображають загальні закономірності надходження сонячної енергії.

Доцільність використання сонячної енергії у будь-якому районі визначається мінливістю місячних сум сумарної радіації. Найменша мінливість сумарної радіації в Україні спостерігається на Південному березі Криму, де зростання повторюваності ясних днів забезпечує більшу стійкість сонячної енергії. Також досить стійкими показниками потенціалу сонячної енергії характеризуються райони Причорноморської та Приазовської низовин, Донецької й Придніпровської височин, Закарпатської низовини. Отже, Південний берег Криму найліпше забезпечений ресурсами сонячної енергії.

Нині е такі напрями використання сонячної енергії:—

одержання електричної енергії;—

отримання побутового тепла;—

одержання високотемпературного тепла в промисловості й на транспорті.

Найбільших успіхів досягнуто в установках так званої малої енергетики. З метою отримання електроенергії використовують декілька методів. Найперспективнішим вважається метод безпосереднього перетворення випромінювання на електричну енергію за допомогою сонячних батарей. Електроенергію також можна одержувати за допомогою генераторів, які використовують теплову дію сонячних променів (паротурбінні, термоіонні, термоелектричні). Однією з таких станцій є сонячна електростанція (СЕС), побудована в Криму біля Керчі.

Це станція баштового зразка: у центрі кола діаметром 500 м встановлено 70-метрову башту з парогенератором на верхівці, її оточують 1600 геліостатів — рухомих дзеркал площею 5x5 м, які спрямовують сонячні промені на парогенератор, нагрівають у ньому воду і перетворюють її на пару з температурою 300 °С. Пара рухає турбіну з генератором. Потужність станції становить 1200 кВт. Станція експериментальна. За деякими розрахунками, побудовані за таким принципом СЕС можуть мати потужність до 100 тис. кВт. Висота башти такої станції при цьому повинна сягати 200—300 м.

В ясний день геліоустановки можуть використовувати майже всю сонячну радіацію, за винятком ранкових та вечірніх годин, коли її потужність надто мала. Тривалість сонячного сяйва зумовлюється мінливістю хмарності. Наприклад, вона змінюється за рік від 1794 годин (Харків) до 2470 (Сімферополь). Значення середньої тривалості сонячного сяйва за день з квітня до вересня змінюються в межах України від 6 до 11 годин*57. Звичайно, безперервна тривалість сонячного сяйва забезпечує найменші витрати енергії на розігрівання геліоустановки. Якщо вона перевищує шість годин, то забезпечує рентабельну роботу геліоустановок. Максимальна повторюваність безперервної тривалості сонячного сяйва понад шість годин у квітні — вересні спостерігається на Південному березі Криму (44—48%).

*57: {Клімат України / За ред. В.М. Ліпінського, В.А. Дячука, В.М. Бабіченко. – К.: Вид-во Раєвського, 2003. – С. 270. }

Світлове випромінювання можна вловлювати та використовувати безпосередньо, коли воно досягає Землі, — це безпосереднє використання сонячної енергії. Крім того, сонячна енергія забезпечує кругообіг води, циркуляцію повітря та накопичення органічної речовини в біосфері. Застосування цих енергоресурсів є, по суті, непрямим (опосередкованим) використанням сонячної енергії. Згідно з офіційними даними, якісно спроектований будинок з сонячною опалювальною системою дає змогу економити до 75 % витрат на паливо практично у будь-яких кліматичних умовах. Те саме можна сказати і про гаряче водопостачання. У середньому в домашньому господарстві на нагрівання води витрачається від третини до половини всієї споживаної енергії.

Сонячна енергія може використовуватися також з метою одержання побутового тепла (якщо потрібні джерела тепла 100—150 °С) — опалювання житлових приміщень. Розроблено проекти сонячних будинків, які вже реалізовано в деяких країнах (США, Туркменістан, Узбекистан). Тут застосовується сонячне проміння, що потрапляє на дах і стіни споруди, вкриті спеціальними колекторами тепла, де нагрівається вода до 95 °С. Для зберігання тепла, зокрема, на зимовий період, ніч та хмарні дні частина тепла відводиться у спеціальні резервуари, розміщені в підвальних приміщеннях та заповнені щебенем, А тепло, акумульоване