Le colture energetiche sono piante coltivate e raccolte con l’intento specifico di utilizzarle come combustibile. Queste piante sono tipicamente suddivise in due categorie: erbacee, come le graminacee, e legnose, come alberi e arbusti. L’energia immagazzinata negli impianti è accessibile mediante combustione diretta, gassificazione e conversione in combustibili liquidi. Le colture energetiche sono generalmente scelte per il loro contenuto energetico, la facilità con cui possono essere coltivate e raccolte, nonché i relativi costi di lavorazione del prodotto finale. Le parti non commestibili delle piante alimentari utilizzate per lo stesso scopo sono considerate sottoprodotti agricoli, non colture energetiche.
Diversi tipi di erbe mostrano il potenziale come fonte di energia, con il switchgrass che genera il maggior interesse; le rese sono in genere più elevate ei costi di produzione inferiori rispetto ad altre piante erbacee. Switchgrass può raggiungere la piena capacità produttiva entro tre anni e cresce da un apparato radicale permanente, non richiedendo il reimpianto per un massimo di 15 anni. È richiesto solo un quarto della quantità di acqua e fertilizzante necessaria per la maggior parte delle colture alimentari e l’erba è notevolmente resistente ai parassiti e alla siccità. L’attrezzatura agricola standard può essere utilizzata per raccogliere l’erba del ramo, che viene imballata proprio come il fieno.
Gli alberi e gli arbusti utilizzati per le colture energetiche non sono generalmente cresciuti fino alla maturità, poiché il legname non è il prodotto finale. Le colture legnose a rotazione breve (SRWC) vengono coltivate con un raccolto previsto entro quattro-dieci anni, mentre i legni duri a crescita rapida, come il pioppo e il salice, possono crescere fino a dieci piedi all’anno in condizioni ideali. I boschi coltivati producono anche fino a dieci volte più legno per acro rispetto alle foreste naturali.
I due usi principali delle colture energetiche sono la generazione di elettricità e come materia prima per la produzione di biocarburanti. Una centrale elettrica potrebbe utilizzare i raccolti in una caldaia a vapore, bruciandoli direttamente o insieme al carbone, una pratica chiamata co-combustione. Attraverso il processo di gassificazione, la biomassa può essere trasformata in syngas, una miscela di monossido di carbonio e idrogeno, o metano. Può essere utilizzato per accendere turbine a vapore o come fonte di energia per la produzione.
Il butanolo, un idrocarburo a catena lunga simile alla benzina, può essere prodotto da piante erbacee come l’erba rampicante, il miscanto e l’erba dell’elefante. L’etanolo, un carburante alcolico, è prodotto da grano, mais, canna da zucchero o qualsiasi pianta che può essere utilizzata per produrre una bevanda alcolica, mentre il carburante biodiesel può essere ottenuto da oli vegetali prodotti da colture energetiche come soia, colza e canapa. I lipidi, o grassi, nell’olio vengono fatti reagire con l’alcol per produrre il biodiesel. Sebbene alcuni biocarburanti possano alimentare direttamente i veicoli, la maggior parte viene utilizzata in miscela con i combustibili tradizionali.