Energia słoneczna
Prace nad wykorzystaniem bezpośredniej przemiany energii słonecznej w elektryczną są prowadzone w Polsce od 1973 roku. Główne zalety pozyskiwania energii za pomocą kolektorów słonecznych to:
- brak potrzeby używania paliwa,
- przekształcanie rozproszonego promieniowania słonecznego padającego na Ziemię,
- stabilna wydajność w czasie,
- żywotność wynosząca 20–30 lat.
Elektrownie słoneczne charakteryzują się wysokimi kosztami eksploatacyjnymi, co sprawia, że bardziej opłacalne jest wykorzystanie energii słonecznej w małych instalacjach do produkcji ciepłej wody. Kolektory słoneczne umieszczone na dachach domów umożliwiają ogrzanie wody do 40°C, co przy ogrzewaniu podłogowym jest wystarczające do ogrzania całego domu.
Energia wodna
Działanie elektrowni wodnych polega na przekształcaniu energii potencjalnej wody z wyżej położonych terenów (np. gór, wyżyn) do zbiorników wodnych (mórz, jezior) w energię kinetyczną płynącej wody. W elektrowniach wodnych woda płynąca rzeką jest przepuszczana przez turbiny. Do najbardziej znanych elektrowni wodnych należą Hoover Dam na rzece Kolorado w USA oraz chińska Tama Trzech Przełomów na Jangcy. Ta ostatnia, będąca kolosalną inwestycją, budzi kontrowersje ze względu na zmianę biegu Żółtej Rzeki, przesiedlenie ok. 1,3 mln mieszkańców i zatopienie wielu zabytków. Zapora ma pokryć jedną dziewiątą zapotrzebowania Chin na energię.
Energia morza
Aktualnie wykorzystuje się energię pływów morskich, fal morskich oraz energię cieplną mórz. Planuje się wykorzystanie energii prądów morskich, ale napotyka to na problemy techniczne i obawy o równowagę ekosystemu. Wielu badaczy uważa, że prądy morskie są kluczowe dla klimatu, a ich energetyczne wykorzystanie mogłoby prowadzić do nieprzewidzianych zmian klimatycznych.
Energia wiatru
Pozyskiwanie energii wiatrowej jest stosunkowo niedrogie dzięki prostocie budowy urządzeń i taniej eksploatacji. Kluczowym czynnikiem jest prędkość wiatru, ponieważ zwiększenie średnicy łopatek turbin wiatrowych jest ograniczone względami konstrukcyjnymi do 100 m. Elektrownie wiatrowe często znajdują się na terenach nadmorskich i podgórskich. W Europie Dania, Niemcy, Szwecja i Wielka Brytania są liderami w wykorzystywaniu energii wiatru. Wady elektrowni wiatrowych obejmują zapotrzebowanie na duże powierzchnie, hałas, wpływ na krajobraz i ptactwo.
Energia jądrowa
Energetyka jądrowa, mimo bycia źródłem "czystej" energii, jest obecnie mniej popularna. Główną zaletą w porównaniu z energetyką konwencjonalną jest minimalny wpływ na środowisko. Elektrownie jądrowe budzą kontrowersje ze względu na ryzyko awarii reaktora oraz problem z utylizacją odpadów radioaktywnych. Koszty inwestycyjne elektrowni jądrowych są o połowę wyższe niż w przypadku nowoczesnych elektrowni konwencjonalnych. Najwięcej energii jądrowej wytwarzają USA i Francja, a znaczącymi graczami są również Japonia, Rosja, Ukraina i Niemcy. Na świecie działa 437 reaktorów jądrowych w 31 krajach, wytwarzających około 17% energii elektrycznej. W Polsce planowana jest budowa elektrowni jądrowej, lecz jej realizacja pozostaje niepewna.