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再生可能熱エネルギーとは、再生可能エネルギー源から熱エネルギーを収集し、即座に利用するか、蓄熱電池に蓄えて後で利用する技術のことである。
最も一般的な再生可能熱エネルギーは太陽であり、太陽熱集熱器によって太陽エネルギーが収集され、水、建物、プール、その他様々な用途に利用されます。再生可能熱エネルギーのもう一つの例は、地熱ヒートポンプ（GHP）システムです。これは、夏に地中に蓄えられた熱を地中から取り出し、別の季節に建物を暖めるシステムです。このシステムが「再生可能」である理由は、余剰熱エネルギーの供給源が毎年夏に確実に発生するプロセスだからです。
太陽エネルギーは、安価な天然ガスが発見される以前から、住宅の暖房や給湯に何世紀にもわたって利用されてきた。1973年の石油禁輸措置の際、化石燃料に代わる再生可能エネルギー源から熱エネルギーを生成する方法を技術者たちが研究したことで、太陽エネルギーは注目を集めるようになった。
地中を熱源として利用する歴史は比較的新しく、近年、特に天然ガス暖房が利用できない農村地域で注目を集めています。地球の地殻は蓄熱体であり、その場所の平均気温と同じ平均温度を維持しています。この「平均地温」は、太陽からの日射熱、地球の核からの熱、伝導、蒸発、放射による熱損失のバランスによって決まります。右の図は、米国内の各地点における「平均地温」の地図を示しています。[ 1 ]
太陽熱エネルギー（STE）は、エネルギーの一形態であり、太陽エネルギーを利用して産業、住宅、商業部門で使用する熱エネルギーを生成する技術です。太陽熱集熱器は、米国エネルギー情報局によって低温、中温、高温の3種類に分類されています。低温集熱器は一般的にガラスが使用されておらず、プールの加熱や換気用空気の加熱に使用されます。中温集熱器も通常は平板状ですが、住宅用および商業用の水や空気の加熱に使用されます。
高温集熱器は、鏡やレンズを用いて太陽光を集光し、一般的に産業分野における最高300℃ （ 600 ° F）/20バール（300psi ）までの熱需要を満たすため、また発電のために使用されます。集熱器の種類としては、産業分野の熱需要を満たすための集光型太陽熱発電（CST）と、集熱した熱を発電に利用する集光型太陽熱発電（CSP）があります。CSTとCSPは、用途の点で互換性はありません。
太陽光を直接電気に変換する太陽電池とは異なり、太陽熱システムは太陽光を熱に変換します。鏡やレンズを使って太陽光を受光器に集光し、それによって貯水槽を加熱します。加熱された水は家庭で使用できます。太陽熱の利点は、加熱された水を必要な時まで貯蔵できるため、別途エネルギー貯蔵システムが不要になることです。[ 2 ]太陽熱発電は、加熱された水から発生する蒸気を使って発電機に接続されたタービンを駆動することで、電気に変換することもできます。しかし、この方法で発電するのは太陽光発電所よりもはるかにコストがかかるため、現在使用されているものは非常に少ないです。[ 3 ]
地中熱交換器は、地中から熱を回収したり、地中に熱を放出したりできる地下熱交換器です。地中のほぼ一定の温度を利用して、住宅、農業、産業用途の空気やその他の流体を温めたり冷やしたりします。建物の空気を熱回収換気のために熱交換器に通す場合は、アースチューブ（またはカナディアンウェル、プロヴァンスウェル、ソーラーチムニー、アースクーリングチューブ、アースウォーミングチューブ、地中空気熱交換器（EAHEまたはEAHX）、空気対土壌熱交換器、アースチャネル、アースカナル、地中空気トンネルシステム、地中チューブ熱交換器、ハイポコースト、地下熱交換器、サーマルラビリンス、地下空気パイプなど）と呼ばれます。
アースチューブは、コンプレッサー、化学薬品、バーナーが不要で、送風機だけで空気を循環させることができるため、従来のセントラルヒーティングや空調システムに代わる、あるいは補完する、経済的で実用的な選択肢となることが多い。これらは、施設の換気空気の部分的または全面的な冷却および／または加熱に用いられる。アースチューブの使用は、建物がパッシブハウス基準やLEED認証を満たすのに役立つ可能性がある。
地中熱交換器は、過去数十年にわたりアメリカ合衆国の農業施設（畜舎）や園芸施設（温室）で利用されてきました。また、高温乾燥地帯では、おそらくペルシャ帝国時代から数千年にわたり、ソーラーチムニーと組み合わせて使用されてきました。1990年代半ば以降、インドやオーストリア、デンマーク、ドイツといった比較的涼しい気候の地域で、家庭用換気システムの空気を予熱するためにこれらのシステムが導入されるようになり、北米でも徐々に普及しつつあります。
地中熱交換器では、熱伝達流体として水や不凍液を使用することもあり、多くの場合、地熱ヒートポンプと組み合わせて使用されます（例えば、坑内熱交換器など）。
季節蓄熱（STES）、別名季節間蓄熱[ 4 ]は、数ヶ月までの期間にわたって熱または冷気を蓄えることです。蓄えられた熱エネルギーは、利用可能なときにいつでも収集でき、反対の季節など必要なときにいつでも使用できます。たとえば、太陽熱集熱器からの熱や空調機器からの廃熱は、暑い月に集めて、冬を含む必要なときに暖房に使用できます。同様に、工業プロセスからの廃熱を蓄えてずっと後で使用することもできます[ 5 ] 。また、冬の空気の自然な冷気を蓄えて夏の空調に使用することもできます[ 6 ] [ 7 ] 。
STES蓄熱システムは、地域暖房システムだけでなく、単一の建物や複合施設にも利用できます。暖房用蓄熱システムの場合、設計上の年間最高温度は一般的に27～80 ℃（81～180 °F）の範囲であり、蓄熱システム内の温度差は年間を通じて数十度になることがあります。システムによっては、サイクルの一部または全体において、蓄熱システムの充放電を補助するためにヒートポンプを使用するものもあります。冷房用途では、循環ポンプのみを使用することがよくあります。
地域暖房の例としては、ヒートポンプを使用せずに地中蓄熱で年間消費量の97%を賄うドレイク・ランディング・ソーラー・コミュニティ[ 8 ]や、ブースト機能を備えたデンマークの池蓄熱[ 9 ]などがある。
ニューヨーク州は2015年9月に再生可能熱エネルギー局長という新しい部署を設立し、大きな一歩を踏み出した。[ 10 ] ニューヨーク州再生可能熱エネルギー局長は、企業が再生可能で低炭素の冷暖房システムを開発・導入するのを支援するチームを統括する。ニューヨーク州はこの取り組みを、消費するエネルギーと同じ量のエネルギーを生産するネットゼロエネルギービルを実現するためのNYSERDAの戦略の重要な構成要素とみなしている。[ 10 ]また、クリーンで再生可能な技術のための自立型エネルギー市場の創出に向けたニューヨーク州の取り組みをさらに推進するものでもある。[ 10 ]
再生可能熱エネルギーは、多くの州の再生可能エネルギーポートフォリオ基準の中核資源となっています。[ 11 ] 報告書には、「州の再生可能エネルギーポートフォリオ基準（RPS）プログラムは、これまで発電に重点を置いてきました。しかし、一部の州では、太陽熱、バイオマス熱、地熱、その他の再生可能熱技術の開発と市場成長を支援する方法として、熱生成のための再生可能熱エネルギーをRPSに組み込み始めています。」とあります。この計画は、「再生可能熱エネルギーは、大気質の改善、経済発展と雇用創出、地域エネルギー安全保障の促進など、他の再生可能エネルギー技術と同様の多くの利点があります。」に焦点を当てています。業界関係者は、オンサイト燃焼を「ニューヨーク州の化石燃料温室効果ガス排出量の35％を占めている」と表現しています。[ 12 ]