Odnawialne źródła energii to źródła energii, które są praktycznie niewyczerpalne lub odnawiają się stosunkowo szybko. Z drugiej strony, kopalne źródła energii są ograniczone lub potrzebują milionów lat, aby ponownie stać się dostępne. Wykorzystanie paliw kopalnych, takich jak węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny, jest odpowiedzialne za dużą część emisji gazów cieplarnianych, a tym samym za globalne ocieplenie. Rozszerzenie wykorzystania „odnawialnych źródeł energii” oznacza zatem ochronę klimatu.
Zachęcający fakt: energia słoneczna świecąca na Ziemię pokrywa obecne zapotrzebowanie człowieka na energię kilka tysięcy razy. Innymi słowy, dzięki innowacyjności i pomysłowości możemy znaleźć – techniczne – sposoby wykorzystania tego niemal niewyczerpanego rezerwuaru. Kolejny zachęcający znak: pod koniec 2022 r. Stany Zjednoczone ogłosiły przełom w dziedzinie fuzji jądrowej, potencjalnego źródła energii przyszłości. Po raz pierwszy w procesie fuzji jąder atomowych wyprodukowano więcej energii niż zużyto.
Ziemia
Biomasa może być wykorzystywana do generowania energii na wiele różnych sposobów. Drewno było już wykorzystywane przez prehistorycznych ludzi do rozpalania ognia. Uprawy takie jak trzcina cukrowa, buraki cukrowe, pszenica, żyto, kukurydza i rzepak mogą być wykorzystywane do produkcji biopaliw. Nie są one już jednak dostępne jako żywność. Odpady zielone, odpady nadające się do kompostowania, gnojowica i osady ściekowe mogą być wykorzystywane do produkcji biogazu. Biogaz może być przetwarzany bezpośrednio na energię elektryczną.
Energia geotermalna wykorzystuje ciepło geotermalne z ziemi. W przypadku przypowierzchniowej energii geotermalnej, temperatura ciepła wydobywanego z ziemi zazwyczaj nie jest na wymaganym poziomie. Osiąga się to poprzez dodatkowe zastosowanie elektrycznych pomp ciepła. Nie jest to konieczne w przypadku głębokiej energii geotermalnej, która przenika kilka kilometrów w głąb ziemi. Jest ona wykorzystywana nie tylko do ogrzewania, ale także do wytwarzania energii elektrycznej. Z kolei geocooling wykorzystuje stosunkowo niskie temperatury – latem – w przypowierzchniowych warstwach ziemi do chłodzenia: ziemia jako klimatyzacja.
Wiatr
Od czasów starożytnych wiatraki wykorzystywały energię kinetyczną wiatru do napędzania maszyn służących do szlifowania, piłowania lub przenoszenia. Obecnie ta energia kinetyczna jest przenoszona na obracający się wał w turbinach wiatrowych. Napędza on generator, który wytwarza energię elektryczną. Turbiny są najczęściej wznoszone na lądzie (onshore), ale coraz częściej także na morzu (offshore).
Słońce
Fotowoltaika to bezpośrednia konwersja energii świetlnej na energię elektryczną, tj. prąd, przy użyciu modułów słonecznych. Z kolei termiczne kolektory słoneczne przekształcają promieniowanie słoneczne w energię cieplną. Na przykład na dachu w domu do produkcji ciepłej wody. Lub w elektrowniach słonecznych: z parabolicznymi lustrami lub z niezliczonymi regulowanymi lustrami, które zbierają światło słoneczne na dużym obszarze i odbijają je w jednym punkcie („efekt płonącego szkła”). W fuzji jądrowej jądra atomowe są łączone w ekstremalnych temperaturach za pomocą laserów, tworząc nowe, większe jądra. Uwalnia to ogromne ilości energii – bez odpadów radioaktywnych, jak ma to miejsce w przypadku rozszczepienia jąder atomowych. Podobny proces zachodzi również na Słońcu.
Woda
Do początku XX wieku energia wodna była wykorzystywana głównie w młynach. Obecnie jest ona prawie zawsze wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej za pomocą turbin i generatorów. Rozróżnia się różne typy, w tym elektrownie przepływowe z jazami na wodach płynących lub elektrownie pływowe, które wykorzystują pływy do wytwarzania energii elektrycznej. W elektrowniach szczytowo-pompowych woda jest tymczasowo pompowana do basenów lub zbiorników, dzięki czemu można ją później opróżnić i wykorzystać do napędzania turbin w celu wytworzenia energii elektrycznej.
