Veel landen rekenen op steenkool, olie en aardgas om in hun meeste energiebehoeften te voorzien, maar afhankelijkheid van fossiele brandstoffen vormt een groot probleem. Fossiele brandstoffen zijn een eindige hulpbron. Uiteindelijk zal de wereld zonder fossiele brandstoffen komen te zitten, of wordt het te duur om de resterende terug te halen. Fossiele brandstoffen veroorzaken ook lucht, water en bodemverontreiniging, en produceren broeikasgassen die bijdragen aan opwarming van de aarde.
Hernieuwbare energiebronnen bieden schonere alternatieven voor fossiele brandstoffen. Ze zijn niet volledig probleemloos, maar ze produceren veel minder vervuiling en minder broeikasgassen, en zullen per definitie niet opraken. Dit zijn onze belangrijkste bronnen van hernieuwbare energie:
De zon is onze meest krachtige energiebron. Zonlicht of zonne-energie kan worden gebruikt voor het verwarmen, verlichten en koelen van huizen en andere gebouwen, het genereren van elektriciteit, waterverwarming en een verscheidenheid aan industriële processen. De technologie die wordt gebruikt om de energie van de zon te oogsten, is voortdurend in ontwikkeling, inclusief waterverwarmende dakpijpen, fotovoltaïsche cellen en spiegelarrays. Dakpanelen zijn niet opdringerig, maar grote arrays op de grond kunnen concurreren met dieren in het wild.
Wind is de beweging van lucht die optreedt wanneer warme lucht stijgt en koelere lucht naar binnen stroomt om deze te vervangen. De energie van de wind wordt al eeuwen gebruikt om schepen te zeilen en windmolens aan te drijven die graan malen. Tegenwoordig wordt windenergie opgevangen door windturbines en gebruikt om elektriciteit op te wekken. Er doen zich periodiek problemen voor over waar turbines worden geïnstalleerd, omdat deze problematisch kunnen zijn voor trekvogels en vleermuizen.
Water stroomafwaarts stroomt is een krachtige kracht. Water is een hernieuwbare hulpbron, voortdurend opgeladen door de wereldwijde cyclus van verdamping en neerslag. De hitte van de zon zorgt ervoor dat water in meren en oceanen verdampt en wolken vormt. Het water valt dan terug naar de aarde als regen of sneeuw en loopt weg in rivieren en beken die terugstromen naar de oceaan. Stromend water kan worden gebruikt om waterwielen aan te drijven die mechanische processen aansturen. En gevangen door turbines en generatoren, zoals die bij veel dammen over de hele wereld, kan de energie van stromend water worden gebruikt om elektriciteit op te wekken. Kleine turbines kunnen zelfs worden gebruikt om afzonderlijke huizen van stroom te voorzien.
Biomassa is een belangrijke energiebron geweest sinds mensen voor het eerst hout begonnen te verbranden om voedsel te koken en zich tegen de winterkou op te warmen. Hout is nog steeds de meest voorkomende bron van biomassa-energie, maar andere bronnen van biomassa-energie zijn voedselgewassen, grassen en andere planten, land- en bosbouwafval en -residu, organische componenten uit stedelijk en industrieel afval, zelfs methaangas dat wordt gewonnen uit de gemeenschap stortplaatsen. Biomassa kan worden gebruikt om elektriciteit te produceren en als brandstof voor transport, of om producten te produceren die anders het gebruik van niet-hernieuwbare fossiele brandstoffen zouden vereisen.
Waterstof heeft een enorm potentieel als brandstof en energiebron. Waterstof is het meest voorkomende element op aarde - water is bijvoorbeeld tweederde waterstof - maar in de natuur wordt het altijd gevonden in combinatie met andere elementen. Eenmaal gescheiden van andere elementen, kan waterstof worden gebruikt om voertuigen aan te drijven, aardgas te vervangen voor verwarming en koken en elektriciteit op te wekken. In 2015 kwam de eerste productie-personenauto op waterstof beschikbaar in Japan en de Verenigde Staten.
De warmte in de aarde produceert stoom en heet water dat kan worden gebruikt om generatoren van stroom te voorzien en elektriciteit te produceren, of voor andere toepassingen zoals verwarming van huizen en energieopwekking voor de industrie. Geothermische energie kan worden getrokken uit diepe ondergrondse reservoirs door te boren, of uit andere geothermische reservoirs dichter bij het oppervlak. Deze applicatie wordt steeds vaker gebruikt om de verwarmings- en koelingskosten in woongebouwen en commerciële gebouwen te compenseren.
De oceaan biedt verschillende vormen van hernieuwbare energie, en elke vorm wordt aangedreven door verschillende krachten. Energie uit oceaangolven en getijden kan worden benut om elektriciteit op te wekken, en thermische oceaanenergie - van de warmte opgeslagen in zeewater - kan ook worden omgezet in elektriciteit. Met behulp van de huidige technologieën is de meeste oceaanenergie niet kosteneffectief in vergelijking met andere hernieuwbare energiebronnen, maar de oceaan blijft een belangrijke potentiële energiebron voor de toekomst.