การพัฒนาพลังงานเป็นสาขาของกิจกรรมที่มุ่งเน้นการได้มาซึ่งแหล่งพลังงานจากทรัพยากรธรรมชาติกิจกรรมเหล่านี้รวมถึงการผลิตพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลพลังงานนิวเคลียร์และพลังงานหมุนเวียน ตลอดจน การกู้คืนและนำพลังงานที่อาจถูกทิ้งไปโดยเปล่าประโยชน์ กลับมาใช้ใหม่ มาตรการอนุรักษ์และ เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ช่วยลดความต้องการการพัฒนาพลังงาน และสามารถก่อให้เกิดประโยชน์ต่อสังคมด้วยการปรับปรุงด้าน สิ่งแวดล้อม

สังคมใช้พลังงานเพื่อการสื่อสารการทำความร้อน การระบายอากาศและเครื่องปรับอากาศการให้แสงสว่างการผลิตและการขนส่งรวมถึงเพื่อการเกษตร การพาณิชย์ การใช้ในครัวเรือน และอุตสาหกรรม ทรัพยากรพลังงานอาจจำแนกได้เป็นทรัพยากรหลัก ซึ่งสามารถใช้ทรัพยากรนั้นได้ในรูปแบบเดิม หรือเป็นทรัพยากรรอง ซึ่งต้องแปลงแหล่งพลังงานให้เป็นรูปแบบที่ใช้งานได้ง่ายขึ้นทรัพยากรที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้จะหมดไปอย่างมากจากการใช้งานของมนุษย์ ในขณะที่ทรัพยากรที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้นั้นเกิดขึ้นจากกระบวนการต่อเนื่องที่สามารถรองรับการใช้ประโยชน์ของมนุษย์ได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุด

มีผู้คนหลายพันคนทำงานอยู่ในอุตสาหกรรมพลังงานอุตสาหกรรมดั้งเดิมประกอบด้วยอุตสาหกรรมปิโตรเลียมอุตสาหกรรมก๊าซธรรมชาติอุตสาหกรรมไฟฟ้าและอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ส่วนอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ ได้แก่อุตสาหกรรมพลังงานหมุนเวียนซึ่งประกอบด้วยการผลิต การจัดจำหน่าย และการขายเชื้อเพลิง ทางเลือก ที่ยั่งยืน

ทรัพยากรพลังงานอาจจำแนกได้เป็นทรัพยากรหลักซึ่งเหมาะสมสำหรับการใช้งานขั้นสุดท้ายโดยไม่ต้องแปลงเป็นรูปแบบอื่น หรือทรัพยากรรองซึ่งพลังงานที่ใช้งานได้ต้องผ่านการแปลง อย่างมาก จากแหล่งพลังงานหลัก ตัวอย่างของทรัพยากรพลังงานหลัก ได้แก่พลังงานลมพลังงานแสงอาทิตย์ เชื้อเพลิง จากไม้ เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ และยูเรเนียม ส่วนทรัพยากรรอง ได้แก่ ไฟฟ้าไฮโดรเจนหรือเชื้อเพลิงสังเคราะห์อื่นๆ

อีกหนึ่งการจำแนกประเภทที่สำคัญคือการพิจารณาจากระยะเวลาที่จำเป็นในการฟื้นฟูแหล่งพลังงาน " ทรัพยากรหมุนเวียน " คือทรัพยากรที่สามารถฟื้นฟูศักยภาพได้ในระยะเวลาที่เพียงพอต่อความต้องการของมนุษย์ ตัวอย่างเช่น พลังงาน น้ำหรือพลังงานลมซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เป็นแหล่งพลังงานหลักและเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยไม่ถูกใช้หมดไปจากความต้องการของมนุษย์ ส่วน "ทรัพยากรไม่หมุนเวียน" คือทรัพยากรที่ถูกใช้หมดไปอย่างมากจากการใช้งานของมนุษย์และจะไม่สามารถฟื้นฟูศักยภาพได้อย่างมีนัยสำคัญในช่วงชีวิตของมนุษย์ ตัวอย่างของแหล่งพลังงานไม่หมุนเวียนคือถ่านหิน ซึ่งไม่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติในอัตราที่เพียงพอต่อการใช้งานของมนุษย์

เชื้อเพลิงฟอสซิล ( แหล่ง เชื้อเพลิงฟอสซิลหลักที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ) มาจากการเผาไหม้ถ่านหินหรือเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน ซึ่งเป็นซากที่เหลือจากการย่อยสลายของพืชและสัตว์ เชื้อเพลิงฟอสซิลหลักมีสามประเภท ได้แก่ ถ่านหิน ปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาตินอกจากนี้ยังมีก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) ซึ่งได้มาจากการผลิตก๊าซธรรมชาติเป็นหลัก ความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลถูกนำไปใช้โดยตรงสำหรับการทำความร้อนในอาคารและกระบวนการผลิต หรือแปลงเป็นพลังงานกลสำหรับยานพาหนะกระบวนการทางอุตสาหกรรมหรือการผลิตไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิลเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรคาร์บอนและช่วยให้พลังงานแสงอาทิตย์ที่เก็บไว้ในเชื้อเพลิงถูกปลดปล่อยออกมาได้

การใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในศตวรรษที่ 18 และ 19 เป็นปัจจัยสำคัญที่นำไปสู่การ ปฏิวัติอุตสาหกรรม

เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็น แหล่ง พลังงานหลัก ส่วนใหญ่ของโลกในปัจจุบัน ในปี 2024 ความต้องการพลังงานของโลก 86% มาจากเชื้อเพลิงฟอสซิล^{[ 3 ]}เพิ่มขึ้นจาก 81% ในปี 2005 ^{[ 4 ]}เทคโนโลยีและโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลมีอยู่แล้ว เชื้อเพลิงเหลวที่ได้จากปิโตรเลียมให้พลังงานที่ใช้ได้มากต่อหน่วยน้ำหนักหรือปริมาตร ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบเมื่อเทียบกับ แหล่ง พลังงานที่มีความหนาแน่น ต่ำกว่า เช่นแบตเตอรี่ปัจจุบันเชื้อเพลิงฟอสซิลมีความคุ้มค่าสำหรับการใช้พลังงานแบบกระจายศูนย์

การพึ่งพาพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลที่นำเข้าก่อให้เกิด ความเสี่ยงด้าน ความมั่นคงทางพลังงานสำหรับประเทศที่ต้องพึ่งพา^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพึ่งพาน้ำมันได้นำไปสู่สงคราม^{[ 10 ]}การให้ทุนสนับสนุนกลุ่มหัวรุนแรง^{[ 11 ]}การผูกขาด^{[ 12 ]}และความไม่มั่นคงทางสังคมและการเมือง^{[ 13 ]}

เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นทรัพยากรที่ไม่สามารถทดแทนได้ ซึ่งในที่สุดการผลิตจะลดลง^{[ 14 ]}และหมดไป ในขณะที่กระบวนการที่สร้างเชื้อเพลิงฟอสซิลยังคงดำเนินต่อไป เชื้อเพลิงจะถูกบริโภคเร็วกว่าอัตราการเติมเต็มตามธรรมชาติมาก การสกัดเชื้อเพลิงมีต้นทุนสูงขึ้นเรื่อยๆ เมื่อสังคมบริโภคแหล่งเชื้อเพลิงที่เข้าถึงได้ง่ายที่สุด^{[ 15 ]}การสกัดเชื้อเพลิงฟอสซิลส่งผลให้เกิดความเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อมเช่นการทำเหมืองแบบเปิดและการทำลายยอดเขาเพื่อเอาถ่านหิน

ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงเป็นรูปแบบหนึ่งของประสิทธิภาพเชิงความร้อนหมายถึงประสิทธิภาพของกระบวนการที่แปลงพลังงานศักยภาพทางเคมีที่มีอยู่ในเชื้อเพลิง พาหะ ให้เป็นพลังงานจลน์หรืองานการประหยัดเชื้อเพลิงคือประสิทธิภาพการใช้พลังงานของยานพาหนะเฉพาะคัน โดยแสดงเป็นอัตราส่วนของระยะทางที่เดินทางต่อหน่วยเชื้อเพลิงที่ใช้ อาจระบุประสิทธิภาพเฉพาะน้ำหนัก (ประสิทธิภาพต่อหน่วยน้ำหนัก) สำหรับสินค้าและประสิทธิภาพเฉพาะผู้โดยสาร (ประสิทธิภาพของยานพาหนะ) ต่อผู้โดยสารการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลในบรรยากาศที่ไม่มีประสิทธิภาพในยานพาหนะ อาคาร และโรงไฟฟ้า มีส่วนทำให้เกิดปรากฏการณ์เกาะความร้อนในเมือง^{[ 16 ]}

การผลิตน้ำมันแบบดั้งเดิมถึงจุดสูงสุดอย่างน้อยที่สุดระหว่างปี 2550 ถึง 2553 ในปี 2553 มีการประมาณการว่าต้องลงทุน 8 ล้านล้านดอลลาร์ในทรัพยากรที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้เพื่อรักษาระดับการผลิตในปัจจุบันเป็นเวลา 25 ปี^{[ 17 ]}ในปี 2553 รัฐบาลได้อุดหนุนเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นจำนวนเงินประมาณ 500 พันล้านดอลลาร์ต่อปี^{[ 18 ]} เชื้อเพลิงฟอสซิลยังเป็นแหล่งปล่อยก๊าซเรือนกระจกซึ่งนำไปสู่ความกังวลเกี่ยวกับภาวะโลกร้อนหากการบริโภคไม่ลดลง

การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลนำไปสู่การปล่อยมลพิษสู่ชั้นบรรยากาศ เชื้อเพลิงฟอสซิลส่วนใหญ่เป็นสารประกอบคาร์บอน ในระหว่างการเผาไหม้ จะมีการปล่อย ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์รวมถึงไนโตรเจนออกไซด์เขม่าและอนุภาคละเอียดอื่นๆก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสาเหตุหลักของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศใน ปัจจุบัน ^{[ 19 ]} การปล่อยมลพิษอื่นๆ จากโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิล ได้แก่ซัลเฟอร์ไดออกไซด์คาร์บอนมอนอกไซด์( CO )ไฮโดรคาร์บอนสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย⁽ VOC) ปรอท สารหนูตะกั่วแคดเมียมและโลหะหนัก อื่นๆ รวมถึงยูเรเนียมใน ปริมาณ เล็กน้อย[ ^{20 ] [ 21 ]}

โรงไฟฟ้าถ่านหินทั่วไปผลิตพลังงานไฟฟ้า ได้หลายพันล้าน กิโลวัตต์ชั่วโมง ต่อปี ^{[ 22 ]}

เรือรบพลังงานนิวเคลียร์ของอเมริกา (จากบนลงล่าง) ได้แก่ เรือลาดตระเวนUSS Bainbridge , USS Long BeachและUSS Enterpriseซึ่งเป็นเรือรบที่ยาวที่สุดเท่าที่เคยมีมาและเป็นเรือบรรทุกเครื่องบิน พลังงานนิวเคลียร์ลำแรก ภาพถ่ายในปี 1964 ระหว่างการเดินทางรอบโลกที่สร้างสถิติ 26,540 ไมล์ทะเล (49,190 กิโลเมตร) ใน 65 วันโดยไม่เติมเชื้อเพลิง ลูกเรือกำลังเขียนสูตรสมดุลมวล-พลังงานของไอน์สไตน์E = mc² ^บนดาดฟ้าบิน

เรือตัดน้ำแข็งพลังงานนิวเคลียร์NS Yamalของรัสเซียในภารกิจสำรวจทางวิทยาศาสตร์ร่วมกับNSFในปี 1994

พลังงานนิวเคลียร์คือการใช้ปฏิกิริยาฟิชชันนิวเคลียร์ เพื่อสร้างความร้อนและกระแสไฟฟ้า ที่เป็นประโยชน์ ฟิชชันของยูเรเนียมผลิตพลังงานนิวเคลียร์ที่สำคัญทางเศรษฐกิจเกือบทั้งหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกจากไอโซโทปรังสีเป็นส่วนประกอบเล็กน้อยมากในการผลิตพลังงาน ส่วนใหญ่ใช้ในงานเฉพาะทาง เช่น ยานอวกาศที่เดินทางในอวกาศลึก

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไม่รวมเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของกองทัพเรือให้พลังงานประมาณ 5.7% ของโลก และผลิตไฟฟ้าได้ 13% ของโลกในปี 2555 ^{[ 23 ]}

ในปี 2013 รายงานของIAEAระบุว่ามีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้งานอยู่ 437 เครื่อง^{[ 24 ]}ใน31 ประเทศ [ ^{25 ]} แม้ว่าเครื่องปฏิกรณ์ทุกเครื่องจะไม่ได้ผลิตกระแสไฟฟ้าก็ตาม^{[ 26 ]}นอกจากนี้ ยังมีเรือรบประมาณ 140 ลำที่ใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยนิวเคลียร์ซึ่งขับเคลื่อนด้วยเครื่องปฏิกรณ์ประมาณ 180 เครื่อง^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] ณ}ปี 2013 การบรรลุผลกำไรสุทธิจากปฏิกิริยาฟิวชั่นนิวเคลียร์ที่ยั่งยืน โดยไม่รวมแหล่งพลังงานฟิวชั่นตามธรรมชาติ เช่นดวงอาทิตย์ ยังคงเป็นหัวข้อการวิจัย ทางฟิสิกส์และวิศวกรรมระหว่างประเทศที่กำลังดำเนินอยู่มากกว่า 60 ปีหลังจากการพยายามครั้งแรก การผลิตพลังงานฟิวชั่นเชิงพาณิชย์ยังคงไม่น่าจะเกิดขึ้นก่อนปี 2050 ^{[ 30 ]}

มีการถกเถียงกันอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์ [ ^{31 ] [ 32 ] [ 33 ] ผู้} สนับสนุน เช่นสมาคมนิวเคลียร์โลก IAEA และกลุ่มนักสิ่งแวดล้อมเพื่อพลังงานนิวเคลียร์ยืนยันว่าพลังงานนิวเคลียร์เป็น แหล่ง พลังงานที่ปลอดภัยและยั่งยืนซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน [ ^{34 ] ผู้}คัดค้านยืนยันว่าพลังงานนิวเคลียร์ก่อให้เกิดภัยคุกคามมากมายต่อผู้คนและสิ่งแวดล้อม^{[ 35 ] [ 36 ]}

อุบัติเหตุโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้แก่ภัยพิบัติเชอร์โนบิล (1986) ภัยพิบัติโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิมะไดอิจิ (2011) และอุบัติเหตุทรีไมล์ไอส์แลนด์ (1979) ^{[ 37 ]}นอกจากนี้ยังมีอุบัติเหตุเรือดำน้ำนิวเคลียร์อีกด้วย[ ^{37 ] [ 38 ] [ 39 ] ใน}แง่ของจำนวนผู้เสียชีวิตต่อหน่วยพลังงานที่ผลิตได้ การวิเคราะห์พบว่าพลังงานนิวเคลียร์ทำให้มีผู้เสียชีวิตน้อยกว่าแหล่งพลังงานหลักอื่นๆ ต่อหน่วยพลังงานที่ผลิตได้ การผลิตพลังงานจากถ่านหินปิโตรเลียมก๊าซธรรมชาติและพลังงานน้ำทำให้มีผู้เสียชีวิตมากกว่าต่อหน่วยพลังงานที่ผลิตได้เนื่องจากมลพิษทางอากาศและผลกระทบ จาก อุบัติเหตุทางพลังงาน^{[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}อย่างไรก็ตาม ต้นทุนทางเศรษฐกิจของอุบัติเหตุโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นั้นสูง และการหลอมละลายอาจต้องใช้เวลาหลายทศวรรษในการทำความสะอาด ต้นทุนด้านมนุษย์จากการอพยพประชากรที่ได้รับผลกระทบและการสูญเสียวิถีชีวิตก็มีนัยสำคัญเช่นกัน^{[ 45 ] [ 46 ]}

การเปรียบเทียบอัตราการเสียชีวิตจากโรคมะเร็ง แฝงที่เกิดจากพลังงานนิวเคลียร์เช่น โรคมะเร็ง กับอัตรา การเสียชีวิต ทันทีต่อหน่วยพลังงานที่ผลิตได้จากแหล่งพลังงานอื่นๆ (GWeyr) การศึกษานี้ไม่ได้รวมโรคมะเร็งที่เกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงฟอสซิลและการเสียชีวิตทางอ้อมอื่นๆ ที่เกิดจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลไว้ในการจัดประเภท "อุบัติเหตุร้ายแรง" ซึ่งหมายถึงอุบัติเหตุที่มีผู้เสียชีวิตมากกว่า 5 ราย

ณ ปี 2012 ตามข้อมูลของIAEAทั่วโลกมีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์พลเรือน 68 เครื่องที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างใน 15 ประเทศ^{[ 24 ]}ประมาณ 28 เครื่องอยู่ในสาธารณรัฐประชาชนจีน (PRC) โดยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ล่าสุดที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าคือเมื่อวันที่ 17 กุมภาพันธ์ 2013 ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์หงหยานเหอใน PRC ^{[ 47 ]}ในสหรัฐอเมริกาเครื่องปฏิกรณ์รุ่นที่ 3 ใหม่ 2 เครื่อง กำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้างที่Vogtleเจ้าหน้าที่อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ คาดว่าจะมีเครื่องปฏิกรณ์ใหม่ 5 เครื่องที่จะเริ่มใช้งานภายในปี 2020 ซึ่งทั้งหมดจะอยู่ในโรงไฟฟ้าที่มีอยู่แล้ว^{[ 48 ]}ในปี 2013 เครื่องปฏิกรณ์ที่เก่าและไม่สามารถแข่งขันได้ 4 เครื่องถูกปิดอย่างถาวร^{[ 49 ] [ 50 ]}

การทดลองล่าสุดในการสกัดยูเรเนียมใช้เชือกโพลีเมอร์ที่เคลือบด้วยสารที่ดูดซับยูเรเนียมจากน้ำทะเลอย่างเลือกสรร กระบวนการนี้อาจทำให้ยูเรเนียมปริมาณมากที่ละลายอยู่ในน้ำทะเลสามารถนำมาใช้ประโยชน์ในการผลิตพลังงานได้ เนื่องจากกระบวนการทางธรณีวิทยาที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องนำพายูเรเนียมไปยังทะเลในปริมาณที่เทียบได้กับปริมาณที่จะสกัดได้จากกระบวนการนี้ ในแง่หนึ่งยูเรเนียมที่อยู่ในทะเลจึงกลายเป็นทรัพยากรที่ยั่งยืน^{[ 51 ] [ 52 ]}

พลังงานนิวเคลียร์เป็น วิธี การผลิตไฟฟ้าที่มีคาร์บอนต่ำโดยจากการวิเคราะห์วรรณกรรมเกี่ยวกับความเข้มข้นของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกตลอดวงจรชีวิต พบว่ามีความคล้ายคลึงกับแหล่งพลังงานหมุนเวียนเมื่อเปรียบเทียบ การปล่อย ก๊าซเรือนกระจก (GHG) ต่อหน่วยพลังงานที่ผลิตได้^{[ 53 ] [ 54 ]}ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ได้เข้ามาแทนที่ก๊าซเรือนกระจกเทียบเท่าคาร์บอนไดออกไซด์ (GtCO2-eq) ประมาณ 64 กิกะตันซึ่งหากไม่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ก็จะเกิดขึ้นจากการเผาไหม้น้ำมัน ถ่านหิน หรือก๊าซธรรมชาติในโรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิล^{[ 55 ]}

อุบัติเหตุโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิมะไดอิจิของญี่ปุ่นในปี 2011 ซึ่งเกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์ที่ออกแบบตั้งแต่ทศวรรษ1960 กระตุ้น ให้หลายประเทศทบทวนนโยบาย ด้าน ความปลอดภัยทางนิวเคลียร์และ พลังงานนิวเคลียร์ ^{[ 56 ]}เยอรมนีตัดสินใจปิดเครื่องปฏิกรณ์ทั้งหมดภายในปี 2022 และอิตาลีได้สั่งห้ามใช้พลังงานนิวเคลียร์^{[ 56 ]}หลังจากเหตุการณ์ฟุกุชิมะ ในปี 2011 องค์การพลังงานระหว่างประเทศได้ลดประมาณการกำลังการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานนิวเคลียร์เพิ่มเติมที่จะสร้างภายในปี 2035 ลงครึ่งหนึ่ง^{[ 57 ] [ 58 ]}

หลังภัยพิบัติโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิมะไดอิจิ ในปี 2011 ซึ่งเป็นเหตุการณ์นิวเคลียร์ ที่เลวร้ายที่สุดเป็นอันดับสอง ที่ทำให้ครัวเรือน 50,000 ครัวเรือนต้องอพยพหลังจากสารกัมมันตรังสีรั่วไหลสู่อากาศ ดิน และทะเล^{[ 59 ]}และการตรวจสอบรังสีในภายหลังนำไปสู่การห้ามการขนส่งผักและปลาบางชนิด^{[ 60 ]}การสำรวจการสนับสนุนจากสาธารณชนทั่วโลกโดยIpsos (2011) เกี่ยวกับแหล่งพลังงานได้รับการเผยแพร่ และพบว่าการแตกตัวของนิวเคลียร์เป็นที่นิยมมากที่สุด^{[ 61 ]}

เศรษฐศาสตร์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งใหม่เป็นหัวข้อที่ถกเถียงกัน เนื่องจากมีความคิดเห็นที่แตกต่างกันในหัวข้อนี้ และการลงทุนหลายพันล้านดอลลาร์ขึ้นอยู่กับการเลือกแหล่งพลังงานโรงไฟฟ้านิวเคลียร์โดยทั่วไปมีต้นทุนการลงทุนสูงสำหรับการก่อสร้างโรงไฟฟ้า แต่มีต้นทุนเชื้อเพลิงโดยตรงต่ำ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเติบโตของความต้องการใช้ไฟฟ้าชะลอตัวลง และการจัดหาเงินทุนทำได้ยากขึ้น ซึ่งส่งผลกระทบต่อโครงการขนาดใหญ่ เช่น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งมีต้นทุนเริ่มต้นสูงมากและวงจรโครงการยาวนานซึ่งมีความเสี่ยงหลากหลาย^{[ 62 ]}ในยุโรปตะวันออก โครงการที่ก่อตั้งมานานหลายโครงการกำลังดิ้นรนเพื่อหาเงินทุน โดยเฉพาะอย่างยิ่งโครงการเบเลเนในบัลแกเรียและเครื่องปฏิกรณ์เพิ่มเติมที่เชอร์นาโวดาในโรมาเนีย และผู้สนับสนุนที่มีศักยภาพบางรายได้ถอนตัวออกไป^{[ 62 ]}ในกรณีที่มีก๊าซราคาถูกและการจัดหาในอนาคตค่อนข้างมั่นคง นี่ก็เป็นปัญหาใหญ่สำหรับโครงการนิวเคลียร์เช่นกัน^{[ 62 ]}

การวิเคราะห์เศรษฐศาสตร์ของพลังงานนิวเคลียร์ต้องคำนึงถึงว่าใครเป็นผู้รับความเสี่ยงจากความไม่แน่นอนในอนาคต จนถึงปัจจุบัน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ดำเนินการอยู่ทั้งหมดได้รับการพัฒนาโดยรัฐวิสาหกิจหรือผูกขาดด้านสาธารณูปโภค^{[ 63 ] [ 64 ]}ซึ่งความเสี่ยงหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับต้นทุนการก่อสร้าง ประสิทธิภาพการดำเนินงาน ราคาน้ำมันเชื้อเพลิง และปัจจัยอื่นๆ ตกอยู่กับผู้บริโภคมากกว่าผู้จัดหา หลายประเทศในปัจจุบันได้เปิดเสรีตลาดไฟฟ้า แล้ว ซึ่งความเสี่ยงเหล่านี้ และความเสี่ยงจากคู่แข่งที่ถูกกว่าที่เกิดขึ้นก่อนที่ต้นทุนการลงทุนจะได้รับการคืนทุน ตกอยู่กับผู้จัดหาและผู้ดำเนินการโรงไฟฟ้ามากกว่าผู้บริโภค ซึ่งนำไปสู่การประเมินเศรษฐศาสตร์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใหม่ที่แตกต่างกันอย่างมาก^{[ 65 ]}

ต้นทุนมีแนวโน้มที่จะสูงขึ้นสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่กำลังดำเนินการอยู่และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใหม่ เนื่องจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการจัดการเชื้อเพลิงใช้แล้วในสถานที่และภัยคุกคามพื้นฐานการออกแบบที่สูงขึ้น^{[ 66 ]}ในขณะที่การออกแบบประเภทแรก เช่น EPR ที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างนั้นล่าช้ากว่ากำหนดและเกินงบประมาณ ในบรรดาAPR-1400 ของเกาหลีใต้เจ็ดเครื่อง ที่กำลังก่อสร้างทั่วโลกในปัจจุบัน สองเครื่องอยู่ในเกาหลีใต้ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฮานุลและสี่เครื่องอยู่ในโครงการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก ณ ปี 2016 ในสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ ที่ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์บาราคาห์ที่วางแผนไว้เครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรก บาราคาห์-1 เสร็จสมบูรณ์แล้ว 85% และเป็นไปตามกำหนดการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าในช่วงปี 2017 ^{[ 67 ] [ 68 ]} EPR สองในสี่เครื่องที่อยู่ระหว่างการก่อสร้าง (ในฟินแลนด์และฝรั่งเศส) ล่าช้ากว่ากำหนดอย่างมากและมีต้นทุนสูงกว่ามาก^{[ 69 ]}

ประเทศที่พึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลในการผลิตไฟฟ้ามากที่สุดมีความแตกต่างกันอย่างมากในเรื่องสัดส่วนของไฟฟ้าที่ผลิตจากพลังงานหมุนเวียน ส่งผลให้ศักยภาพการเติบโตของพลังงานหมุนเวียนมีความแตกต่างกันอย่างมาก^{[ 71 ]}

พลังงานหมุนเวียนโดยทั่วไปหมายถึงพลังงานที่มาจากทรัพยากรที่สามารถเกิดขึ้นใหม่ได้เองตามธรรมชาติในระยะเวลาที่มนุษย์กำหนด เช่นแสงแดดลม ฝน น้ำขึ้นน้ำลง คลื่น และความร้อนใต้พิภพพลังงานหมุนเวียนเข้ามาแทนที่เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมในสี่ด้านหลัก ได้แก่การผลิตไฟฟ้าน้ำร้อน / การ ทำความร้อนในที่อยู่อาศัยเชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์และบริการพลังงาน ในชนบท (นอกระบบโครงข่ายไฟฟ้า)

รวมถึงการใช้ชีวมวลแบบดั้งเดิม แหล่งพลังงานหมุนเวียนคิดเป็นประมาณ 19% ของการบริโภคพลังงานทั่วโลก^{[ 72 ]}การผลิตพลังงานลมกำลังกลายเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่โดดเด่น โดยกำลังการผลิตพลังงานลมทั่วโลกเพิ่มขึ้น 12% ในปี 2021 ^{[ 73 ]}แม้ว่าจะไม่ใช่ทุกประเทศ แต่ 58% ของประเทศตัวอย่างเชื่อมโยงการบริโภคพลังงานหมุนเวียนกับผลกระทบเชิงบวกต่อการเติบโตทางเศรษฐกิจ^{[ 74 ]}ในระดับประเทศ อย่างน้อย 30 ประเทศทั่วโลกมีพลังงานหมุนเวียนที่สนับสนุนมากกว่า 20% ของอุปทานพลังงาน ตลาดพลังงานหมุนเวียนระดับชาติคาดว่าจะเติบโตอย่างแข็งแกร่งต่อไปในทศวรรษหน้าและหลังจากนั้น [76]

แตกต่างจากแหล่งพลังงานอื่นๆ แหล่งพลังงานหมุนเวียนไม่ได้ถูกจำกัดด้วยภูมิศาสตร์มากนัก นอกจากนี้ การใช้พลังงานหมุนเวียนยังส่งผลให้เกิดประโยชน์ทางเศรษฐกิจและช่วยต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การให้ไฟฟ้าในชนบท^{[ 75 ]}ได้รับการวิจัยในหลายพื้นที่และมีผลในเชิงบวกต่อการใช้จ่ายเชิงพาณิชย์ การใช้เครื่องใช้ไฟฟ้า และกิจกรรมทั่วไปที่ต้องใช้ไฟฟ้าเป็นพลังงาน^{[ 76 ]}การเติบโตของพลังงานหมุนเวียนในอย่างน้อย 38 ประเทศได้รับแรงผลักดันจากอัตราการใช้ไฟฟ้าที่สูง^{[ 77 ]}การสนับสนุนระหว่างประเทศในการส่งเสริมแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง

แม้ว่าโครงการพลังงานหมุนเวียนหลายโครงการจะมีขนาดใหญ่ แต่เทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนก็เหมาะสมกับ พื้นที่ ชนบทและพื้นที่ห่างไกล รวมถึงประเทศกำลังพัฒนาซึ่งพลังงานมักมีความสำคัญต่อการพัฒนาของมนุษย์เพื่อให้แน่ใจว่าการพัฒนาของมนุษย์จะดำเนินต่อไปอย่างยั่งยืน รัฐบาลทั่วโลกจึงเริ่มวิจัยวิธีการที่เป็นไปได้ในการนำแหล่งพลังงานหมุนเวียนมาใช้ในประเทศและเศรษฐกิจของตน ตัวอย่างเช่น กรมพลังงานและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของรัฐบาลสหราชอาณาจักรได้สร้างเทคนิคการทำแผนที่เพื่อให้ความรู้แก่สาธารณชนเกี่ยวกับการแข่งขันด้านที่ดินระหว่างเทคโนโลยีการจัดหาพลังงาน^{[ 78 ]}เครื่องมือนี้ช่วยให้ผู้ใช้เข้าใจถึงข้อจำกัดและศักยภาพของที่ดินและประเทศโดยรอบในแง่ของการผลิตพลังงาน

พลังงานน้ำ คือพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตโดย พลังงาน น้ำซึ่งเป็นแรงจากน้ำที่ตกลงมาหรือไหลลงมา ในปี 2558 พลังงานน้ำผลิตไฟฟ้าได้ 16.6% ของไฟฟ้าทั้งหมดของโลก และ 70% ของไฟฟ้าหมุนเวียนทั้งหมด^{[ 79 ]}และคาดว่าจะเพิ่มขึ้นประมาณ 3.1% ในแต่ละปีในช่วง 25 ปีถัดไป

มีการผลิตพลังงานน้ำใน 150 ประเทศ โดยภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกผลิตพลังงานน้ำได้ 32 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานน้ำทั่วโลกในปี 2553 จีนเป็นผู้ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำรายใหญ่ที่สุด โดยผลิตได้ 721 เทราวัตต์-ชั่วโมงในปี 2553 ซึ่งคิดเป็นประมาณ 17 เปอร์เซ็นต์ของการใช้ไฟฟ้าภายในประเทศ ปัจจุบันมีโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่กว่า 10 กิกะวัตต์อยู่ 3 แห่ง ได้แก่เขื่อนสามหุบเขาในประเทศจีนเขื่อนอิไตปูที่อยู่ข้ามพรมแดนระหว่างบราซิลและปารากวัย และเขื่อนกูรีในเวเนซุเอลา^{[ 80 ]}

ต้นทุนของไฟฟ้าพลังน้ำค่อนข้างต่ำ ทำให้เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีศักยภาพในการแข่งขัน ต้นทุนเฉลี่ยของไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่กว่า 10 เมกะวัตต์อยู่ที่ 3 ถึง 5 เซนต์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง^{[ 80 ]}พลังน้ำยังเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่มีความยืดหยุ่น เนื่องจากโรงไฟฟ้าสามารถเพิ่มและลดกำลังการผลิตได้อย่างรวดเร็วเพื่อปรับให้เข้ากับความต้องการพลังงานที่เปลี่ยนแปลงไป อย่างไรก็ตาม การสร้างเขื่อนจะขัดขวางการไหลของแม่น้ำและอาจเป็นอันตรายต่อระบบนิเวศในท้องถิ่น และการสร้างเขื่อนและอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่มักเกี่ยวข้องกับการย้ายถิ่นฐานของผู้คนและสัตว์ป่า^{[ 80 ]}เมื่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำแล้ว โครงการจะไม่ก่อให้เกิดของเสียโดยตรง และมีระดับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกคาร์บอนไดออกไซด์ ต่ำ กว่าโรงไฟฟ้าพลังงานที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล อย่างมาก ^{[ 81 ]}

ฟาร์มกังหันลมกลางทะเลเบอร์โบแบงก์ทางตะวันตกเฉียงเหนือของอังกฤษ

การเติบโต ของกำลังการผลิตพลังงานลมทั่วโลก

พลังงานลมใช้พลังงานจากลมเพื่อขับเคลื่อนใบพัดของกังหันลมกังหันลมเหล่านี้ทำให้แม่เหล็กหมุนซึ่งก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า โดยปกติแล้วกังหันลมจะถูกสร้างขึ้นรวมกันในฟาร์มกังหันลมมีทั้งฟาร์มกังหันลมในทะเลและบนบกกำลังการผลิตพลังงานลมทั่วโลกขยายตัวอย่างรวดเร็วเป็น 336 GWในเดือนมิถุนายน 2014 และการผลิตพลังงานลมคิดเป็นประมาณ 4% ของการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดทั่วโลก และกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว^{[ 82 ]}

พลังงานลมถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายใน^{ยุโรป เอเชีย และสหรัฐอเมริกา [ 83 ] หลายประเทศประสบความสำเร็จในการใช้พลังงานลมในระดับที่ค่อนข้างสูง เช่น ร้อยละ 21 ของการผลิตไฟฟ้าแบบอยู่กับที่ในเดนมาร์ก [ 84 ]}ร้อยละ18ใน^{โปรตุเกส [} 84 ] ร้อย^{ละ16 ในสเปน [ 84 ]}ร้อยละ^14ในไอร์แลนด์^[ 85 ] ^{และร้อย}ละ9ใน^{เยอรมนีใน}ปี2010 [ ^{84 ]} [ 86 ] ^{: 11 ในปี 2011 บางครั้ง ไฟฟ้ามากกว่าร้อย ละ} 50 ในเยอรมนีและสเปนมาจากพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์^{[ 87 ] [ 88 ]}ณ ปี 2011 มี 83 ประเทศทั่วโลกที่ใช้พลังงานลมในเชิงพาณิชย์^{[ 86 ] : 11}

ฟาร์มกังหันลมบนบกขนาดใหญ่ที่สุดของโลกหลายแห่งตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา จีนและอินเดียส่วนฟาร์มกังหันลมกลางทะเลขนาดใหญ่ที่สุดของโลกส่วน ใหญ่ ตั้งอยู่ในเดนมาร์กเยอรมนีและสหราชอาณาจักรปัจจุบันฟาร์มกังหันลมกลางทะเลที่ใหญ่ที่สุดสองแห่งคือLondon Array ขนาด 630 เมกะวัตต์และGwynt y Môr

ฟาร์มกังหันลมขนาดใหญ่บนบก

ฟาร์มกังหันลม	กำลังการผลิตปัจจุบัน( เมกะวัตต์ )	ประเทศ	หมายเหตุ
อัลตา (โอ๊คครีก-โมฮาวี)	1,320	สหรัฐอเมริกา	[ 89 ]
สวนพลังงานลมไจซัลเมอร์	1,064	อินเดีย	[ 90 ]
ฟาร์มกังหันลมรอสโค	781	สหรัฐอเมริกา	[ 91 ]
ศูนย์พลังงานลมฮอร์สฮอลโลว์	735	สหรัฐอเมริกา	[ 92 ] [ 93 ]
ฟาร์มกังหันลมแคปริคอร์น ริดจ์	662	สหรัฐอเมริกา	[ 92 ] [ 93 ]
ฟาร์มกังหันลมฟานตาเนเล-โคจีแลค	600	โรมาเนีย	[ 94 ]
ฟาร์มกังหันลมฟาวเลอร์ ริดจ์	599	สหรัฐอเมริกา	[ 95 ]

รถบัสที่ใช้เชื้อเพลิงไบโอดีเซล

ข้อมูลบนหัวจ่ายน้ำมันเกี่ยวกับเชื้อเพลิงผสมเอทานอลไม่เกิน 10% ในรัฐแคลิฟอร์เนีย

เชื้อเพลิงชีวภาพคือเชื้อเพลิงที่มีพลังงานจากการตรึงคาร์บอน ที่เกิดขึ้นในทางธรณีวิทยาเมื่อไม่นานมานี้ เชื้อเพลิงเหล่านี้ผลิตจากสิ่งมีชีวิตตัวอย่างของการตรึงคาร์บอน นี้ พบได้ในพืชและสาหร่ายขนาดเล็กเชื้อเพลิงเหล่านี้ผลิตขึ้นโดย การแปลง ชีวมวล (ชีวมวลหมายถึงสิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ โดยส่วนใหญ่มักหมายถึงพืชหรือวัสดุที่ได้จากพืช) ชีวมวลนี้สามารถแปลงเป็นสารที่มีพลังงานที่สะดวกต่อการใช้งานได้สามวิธี ได้แก่ การแปลงด้วยความร้อน การแปลงทางเคมี และการแปลงทางชีวเคมี การแปลงชีวมวลนี้สามารถทำให้เกิดเชื้อเพลิงใน รูป ของแข็งของเหลวหรือก๊าซได้ชีวมวลใหม่นี้สามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพได้ เชื้อเพลิงชีวภาพได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเนื่องจากราคาน้ำมัน ที่สูงขึ้น และความต้องการความมั่นคงทางพลังงาน

ไบโอเอทานอลเป็นแอลกอฮอล์ที่ผลิตโดยกระบวนการหมักโดยส่วนใหญ่มาจากคาร์โบไฮเดรตที่ผลิตใน พืช ที่ให้ความหวานหรือแป้งเช่นข้าวโพดหรืออ้อย ชีวมวลเซลลูโลสที่ได้จากแหล่งที่ไม่ใช่พืชอาหาร เช่น ต้นไม้และหญ้า ก็กำลังได้รับการพัฒนาให้เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตเอทานอลเช่นกัน เอทานอลสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์ในรูปบริสุทธิ์ได้ แต่โดยทั่วไปจะใช้เป็นสารเติมแต่งในน้ำมันเบนซิน เพื่อเพิ่มค่าออกเทนและปรับปรุงการปล่อยมลพิษของยานยนต์ ไบโอเอทานอลมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสหรัฐอเมริกาและบราซิลอย่างไรก็ตาม การออกแบบโรงงานในปัจจุบันยังไม่สามารถแปลง ส่วน ลิกนินของวัตถุดิบจากพืชให้เป็นส่วนประกอบของเชื้อเพลิงโดยกระบวนการหมักได้

ไบโอดีเซลผลิตจากน้ำมันพืชและไขมันสัตว์ไบโอดีเซลสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับยานพาหนะในรูปแบบบริสุทธิ์ได้ แต่โดยทั่วไปจะใช้เป็น สารเติมแต่ง ในดีเซลเพื่อลดระดับอนุภาคคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรคาร์บอนจากยานพาหนะที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล ไบโอดีเซลผลิตจากน้ำมันหรือไขมันโดยใช้กระบวนการทรานส์เอสเตอริฟิเคชันและเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพที่พบมากที่สุดในยุโรป อย่างไรก็ตาม กำลังมีการวิจัยเกี่ยวกับการผลิตเชื้อเพลิงหมุนเวียนจาก กระบวนการ ดีคาร์บอกซิเล ชัน ^{[ 100 ]}

ในปี 2553 การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพทั่วโลกแตะระดับ 105 พันล้านลิตร (28 พันล้านแกลลอนสหรัฐ) เพิ่มขึ้น 17% จากปี 2552 ^{[ 101 ]}และเชื้อเพลิงชีวภาพคิดเป็น 2.7% ของเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่งทางถนน ทั่วโลก ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยเอทานอลและไบโอดีเซล การผลิต เชื้อเพลิงเอทานอล ทั่วโลก แตะระดับ 86 พันล้านลิตร (23 พันล้านแกลลอนสหรัฐ) ในปี 2553 โดยสหรัฐอเมริกาและบราซิลเป็นผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุดของโลก คิดเป็น 90% ของการผลิตทั่วโลก ผู้ผลิตไบโอดีเซลรายใหญ่ที่สุดของโลกคือสหภาพยุโรปคิดเป็น 53% ของการผลิตไบโอดีเซลทั้งหมดในปี 2553 ^{[ 101 ]}ณ ปี 2554 มีข้อบังคับสำหรับการผสมเชื้อเพลิงชีวภาพใน 31 ประเทศในระดับประเทศ และใน 29 รัฐหรือจังหวัด^{[ 86 ] : 13–14} องค์การพลังงานระหว่างประเทศมีเป้าหมายให้เชื้อเพลิงชีวภาพสามารถตอบสนองความต้องการเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่งทั่วโลกได้มากกว่าหนึ่งในสี่ภายในปี 2050 เพื่อลดการพึ่งพาปิโตรเลียมและถ่านหิน^{[ 102 ]}

พลังงานความร้อนใต้พิภพคือพลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นและสะสมอยู่ในโลก พลังงานความร้อนเป็นพลังงานที่กำหนดอุณหภูมิ ของสสาร พลังงานความร้อนใต้ พิภพของเปลือกโลกมีต้นกำเนิดมาจากการก่อตัวของดาวเคราะห์ในยุคแรกเริ่ม (20%) และจาก การสลายตัว ของแร่ธาตุกัมมันตรังสี (80%) ^{[ 103 ]} ความลาดชันของอุณหภูมิใต้พิภพซึ่งเป็นความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างแกนกลางของดาวเคราะห์กับพื้นผิวโลก ทำให้เกิดการนำความร้อนอย่างต่อเนื่องในรูปของความร้อนจากแกนกลางไปยังพื้นผิวโลก คำว่าgeothermalมาจากรากศัพท์ภาษากรีกγη (ge)ซึ่งหมายถึงโลก และθερμος (thermos)ซึ่งหมายถึงร้อน

ความร้อนภายในของโลกคือพลังงานความร้อนที่เกิดจากการสลายตัวของกัมมันตรังสีและการสูญเสียความร้อนอย่างต่อเนื่องจากการก่อตัวของโลก อุณหภูมิที่ขอบเขตระหว่างแกนโลกและเนื้อโลกอาจสูงถึงกว่า 4,000 °C (7,200 °F) ^{[ 104 ]}อุณหภูมิและความดันสูงภายในโลกทำให้หินบางส่วนหลอมเหลวและเนื้อโลกที่เป็นของแข็งมีพฤติกรรมแบบพลาสติก ส่งผลให้เนื้อโลกบางส่วนเคลื่อนตัวขึ้นด้านบนเนื่องจากมีน้ำหนักเบากว่าหินโดยรอบ หินและน้ำในเปลือกโลกได้รับความร้อน บางครั้งสูงถึง 370 °C (700 °F) ^{[ 105 ]}

พลังงานความร้อนใต้พิภพ จากน้ำพุร้อนถูกนำมาใช้สำหรับการอาบน้ำตั้งแต่ สมัยยุค หินเก่าและสำหรับการทำความร้อนในอาคารตั้งแต่สมัยโรมันโบราณ แต่ปัจจุบันเป็นที่รู้จักกันดีในด้านการผลิตไฟฟ้าทั่วโลกมีกำลังการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนใต้พิภพ 11,400 เมกะวัตต์ (MW) ใน 24 ประเทศในปี 2012 ^{[ 106 ]} นอกจากนี้ ยังมีการติดตั้งกำลัง การผลิตความร้อนใต้พิภพ โดยตรงเพิ่มอีก 28 กิกะวัตต์สำหรับการทำความร้อนในเขตเมือง การทำความร้อนในอาคาร สปา กระบวนการทางอุตสาหกรรม การกลั่นน้ำทะเล และการใช้งานทางการเกษตรในปี 2010 ^{[ 107 ]}

พลังงานความร้อนใต้พิภพมีต้นทุนต่ำ เชื่อถือได้ ยั่งยืน และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม^{[ 108 ]}แต่ในอดีตมีข้อจำกัดเฉพาะพื้นที่ใกล้ขอบแผ่นเปลือกโลกเท่านั้น ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในปัจจุบันได้ขยายขอบเขตและขนาดของทรัพยากรที่ใช้งานได้จริงอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเช่นการทำความร้อนในบ้าน ซึ่งเปิดโอกาสให้มีการใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย บ่อน้ำร้อนใต้พิภพปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ถูกกักไว้ลึกภายในโลก แต่การปล่อยก๊าซเหล่านี้ต่อหน่วยพลังงานนั้นต่ำกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลมาก ดังนั้น พลังงานความร้อนใต้พิภพจึงมีศักยภาพที่จะช่วยบรรเทาภาวะโลกร้อน ได้ หากนำไปใช้แทนเชื้อเพลิงฟอสซิลอย่างแพร่หลาย

ทรัพยากรความร้อนใต้พิภพของโลกนั้นมีมากเกินพอที่จะตอบสนองความต้องการพลังงานของมนุษยชาติในทางทฤษฎี แต่มีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างคุ้มค่า การขุดเจาะและสำรวจทรัพยากรในระดับลึกนั้นมีค่าใช้จ่ายสูงมาก การคาดการณ์อนาคตของพลังงานความร้อนใต้พิภพขึ้นอยู่กับสมมติฐานเกี่ยวกับเทคโนโลยี ราคาพลังงานเงินอุดหนุนและอัตราดอกเบี้ย โครงการนำร่องเช่นโครงการพลังงานสีเขียวแบบเลือกเข้าร่วมของลูกค้าของ EWEB ^{[ 109 ]}แสดงให้เห็นว่าลูกค้าเต็มใจที่จะจ่ายเพิ่มเล็กน้อยสำหรับแหล่งพลังงานหมุนเวียนเช่นพลังงานความร้อนใต้พิภพ แต่จากการวิจัยที่ได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาลและประสบการณ์ของอุตสาหกรรม ต้นทุนการผลิตพลังงานความร้อนใต้พิภพได้ลดลง 25% ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา^{[ 110 ]}ในปี 2544 ต้นทุนพลังงานความร้อนใต้พิภพอยู่ที่ระหว่างสองถึงสิบเซนต์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง^{[ 111 ]}

พลังงานหมุนเวียนทางทะเล (Marine Renewable Energy หรือ MRE)หรือพลังงานจากทะเล (บางครั้งเรียกว่าพลังงานมหาสมุทร พลังงานจากมหาสมุทร หรือพลังงานจลน์ทางทะเลและไฮโดรไคเนติก) หมายถึงพลังงานที่เกิดจากพลังงานกลของคลื่นในมหาสมุทรกระแสน้ำ และน้ำขึ้นน้ำลงการเปลี่ยนแปลง ของระดับ ความเค็มและความแตกต่างของอุณหภูมิในมหาสมุทร MRE มีศักยภาพที่จะกลายเป็นแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้และหมุนเวียนได้ เนื่องจากลักษณะที่เป็นวัฏจักรของมหาสมุทร[ ^{112 ] การ}เคลื่อนที่ของน้ำในมหาสมุทรทั่วโลกสร้างพลังงานจลน์หรือพลังงานที่เคลื่อนที่จำนวนมหาศาล พลังงานนี้สามารถนำมาใช้ผลิตไฟฟ้าเพื่อจ่ายพลังงานให้กับบ้านเรือน การขนส่ง และอุตสาหกรรม

คำว่าพลังงานทางทะเลครอบคลุมทั้งพลังงานคลื่นกล่าวคือ พลังงานจากคลื่นผิวน้ำ และพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงกล่าวคือ พลังงานที่ได้จากพลังงานจลน์ของมวลน้ำขนาดใหญ่ที่เคลื่อนที่พลังงานลมนอกชายฝั่งไม่ใช่รูปแบบของพลังงานทางทะเล เนื่องจากพลังงานลมได้มาจากลม แม้ว่ากังหันลม จะตั้งอยู่เหนือน้ำก็ตาม มหาสมุทรมีพลังงานมหาศาลและอยู่ใกล้กับประชากรที่หนาแน่นจำนวนมาก พลังงานจากมหาสมุทรมีศักยภาพที่จะให้ พลังงานหมุนเวียนใหม่จำนวนมากทั่วโลก^{[ 113 ]}

เทคโนโลยีพลังงานทางทะเลอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาขั้นแรก ในการพัฒนา MRE จำเป็นต้องมีวิธีการจัดเก็บ ขนส่ง และดักจับพลังงานจากมหาสมุทรอย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้สามารถนำไปใช้ในที่ที่ต้องการได้^{[ 114 ]}ในช่วงปีที่ผ่านมา ประเทศต่างๆ ทั่วโลกได้เริ่มนำกลยุทธ์ทางการตลาดมาใช้เพื่อให้ MRE กลายเป็นเชิงพาณิชย์ แคนาดาและจีนได้แนะนำสิ่งจูงใจ เช่นอัตราค่าไฟฟ้าแบบป้อนกลับ (FiTs)ซึ่งเป็นราคาสูงกว่าราคาตลาดสำหรับ MRE ที่ช่วยให้นักลงทุนและผู้พัฒนาโครงการมีรายได้ที่มั่นคง กลยุทธ์ทางการเงินอื่นๆ ประกอบด้วยเงินอุดหนุน เงินช่วยเหลือ และเงินทุนจากความร่วมมือระหว่างภาครัฐและเอกชน (PPPs)จีนเพียงประเทศเดียวอนุมัติโครงการทางทะเล 100 โครงการในปี 2019 ^{[ 115 ]}โปรตุเกสและสเปนตระหนักถึงศักยภาพของ MRE ในการเร่งการลดคาร์บอนซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญในการบรรลุเป้าหมายของข้อตกลงปารีส ทั้งสองประเทศกำลังมุ่งเน้นไปที่ การประมูลพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมในทะเลเพื่อดึงดูดการลงทุนจากภาคเอกชน สร้างความมั่นใจในความคุ้มค่า และเร่งการเติบโตของ MRE ^{[ 116 ]}ไอร์แลนด์มองว่า MRE เป็นองค์ประกอบสำคัญในการลดรอยเท้าคาร์บอนของตน แผนพัฒนาพลังงานหมุนเวียนนอกชายฝั่ง (OREDP) สนับสนุนการสำรวจและพัฒนาศักยภาพพลังงานนอกชายฝั่งที่สำคัญของประเทศ^{[ 117 ]}นอกจากนี้ ไอร์แลนด์ยังได้ดำเนินโครงการสนับสนุนไฟฟ้าหมุนเวียน (RESS) ซึ่งรวมถึงการประมูลที่ออกแบบมาเพื่อให้การสนับสนุนทางการเงินแก่ชุมชน เพิ่มความหลากหลายของเทคโนโลยี และรับประกัน ความมั่นคง ด้านพลังงาน^{[ 118 ]}

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าการวิจัยจะเพิ่มขึ้น แต่ก็มีความกังวลเกี่ยวกับภัยคุกคามต่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล แหล่งที่อยู่อาศัย และการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นกับกระแสน้ำในมหาสมุทร พลังงานจากมหาสมุทร (MRE) สามารถเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนสำหรับชุมชนชายฝั่ง ช่วยให้พวกเขาเปลี่ยนผ่านจากเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ แต่นักวิจัยกำลังเรียกร้องให้มีความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม^{[ 119 ]}เนื่องจากพื้นที่พลังงานจากมหาสมุทรมักจะแยกตัวออกจากการประมงและการจราจรทางทะเล เขตเหล่านี้อาจเป็นที่หลบภัยจากมนุษย์และสัตว์นักล่าสำหรับสัตว์ทะเลบางชนิด อุปกรณ์ MRE สามารถเป็นบ้านที่เหมาะสมสำหรับปลา กุ้ง หอย และเพรียงหลายชนิดและอาจส่งผลกระทบทางอ้อมต่อนกทะเลและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลเนื่องจากพวกมันกินสัตว์เหล่านั้น ในทำนองเดียวกัน พื้นที่ดังกล่าวอาจสร้าง " ปรากฏการณ์แนวปะการังเทียม " โดยการเพิ่มความหลากหลายทางชีวภาพในบริเวณใกล้เคียงมลภาวะทางเสียงที่เกิดจากเทคโนโลยีมีจำกัด ทำให้ปลาและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่อาศัยอยู่ในบริเวณที่ติดตั้งกลับมา^{[ 120 ]}ในรายงานสถานะวิทยาศาสตร์ล่าสุดเกี่ยวกับ MRE ผู้เขียนอ้างว่าไม่มีหลักฐานว่าปลา สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม หรือนกทะเลได้รับบาดเจ็บจากการชน มลภาวะทางเสียง หรือสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ความไม่แน่นอนของผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมาจากการที่อุปกรณ์ MRE ในมหาสมุทรในปัจจุบันมีปริมาณน้อย ซึ่งเป็นบริเวณที่มีการเก็บข้อมูล^{[ 121 ]}

แรงจูงใจในการใช้พลังงานหมุนเวียน 100% สำหรับไฟฟ้า การขนส่ง หรือแม้แต่แหล่งพลังงานหลักทั้งหมดทั่วโลก ได้รับแรงผลักดันจากภาวะโลกร้อนและความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจอื่นๆการใช้พลังงานหมุนเวียนเติบโตเร็วกว่าที่ใครๆ คาดการณ์ไว้มาก^{[ 122 ]}คณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศกล่าวว่ามีข้อจำกัดทางเทคโนโลยีพื้นฐานเพียงเล็กน้อยในการบูรณาการเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนเพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานทั่วโลกส่วนใหญ่^{[ 123 ]}ในระดับประเทศ อย่างน้อย 30 ประเทศทั่วโลกมีพลังงานหมุนเวียนที่สนับสนุนมากกว่า 20% ของแหล่งพลังงานทั้งหมดแล้ว นอกจากนี้Stephen W. PacalaและRobert H. Socolow ได้พัฒนา " ลิ่มรักษาเสถียรภาพ " หลายประการที่ช่วยให้เราสามารถรักษาคุณภาพชีวิตของเราไว้ได้ในขณะที่หลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ร้ายแรง และ "แหล่งพลังงานหมุนเวียน" โดยรวมแล้วประกอบเป็น "ลิ่ม" จำนวนมาก^{[ 124 ]}

Mark Z. Jacobsonกล่าวว่าการผลิตพลังงานใหม่ทั้งหมดด้วยพลังงานลมพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานน้ำภายในปี 2030 เป็นไปได้ และการจัดหาพลังงานที่มีอยู่เดิมอาจถูกแทนที่ได้ภายในปี 2050 อุปสรรคต่อการดำเนินการตามแผนพลังงานหมุนเวียนนั้นถูกมองว่า "ส่วนใหญ่เป็นเรื่องทางสังคมและการเมือง ไม่ใช่เรื่องเทคโนโลยีหรือเศรษฐกิจ" Jacobson กล่าวว่าต้นทุนพลังงานของระบบพลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานน้ำควรจะใกล้เคียงกับต้นทุนพลังงานในปัจจุบัน^{[ 125 ]}

ในทำนองเดียวกัน ในสหรัฐอเมริกา สภาวิจัยแห่งชาติอิสระได้ตั้งข้อสังเกตว่า "มีทรัพยากรพลังงานหมุนเวียนภายในประเทศเพียงพอที่จะทำให้ไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนมีบทบาทสำคัญในการผลิตไฟฟ้าในอนาคต และด้วยเหตุนี้จึงช่วยแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ความมั่นคงทางพลังงาน และต้นทุนพลังงานที่เพิ่มสูงขึ้น ... พลังงานหมุนเวียนเป็นทางเลือกที่น่าสนใจ เนื่องจากทรัพยากรพลังงานหมุนเวียนที่มีอยู่ในสหรัฐอเมริกา เมื่อรวมกันแล้ว สามารถจัดหาไฟฟ้าได้ในปริมาณที่มากกว่าความต้องการภายในประเทศในปัจจุบันหรือที่คาดการณ์ไว้ทั้งหมดอย่างมีนัยสำคัญ" ^{[ 126 ]}

นักวิจารณ์แนวทาง "พลังงานหมุนเวียน 100%" ได้แก่Vaclav SmilและJames E. Hansen Smil และ Hansen กังวลเกี่ยวกับผลผลิตที่ผันแปรของพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม แต่Amory Lovinsโต้แย้งว่าโครงข่ายไฟฟ้าสามารถรับมือได้ เช่นเดียวกับการสำรองโรงไฟฟ้าถ่านหินและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ไม่ทำงานด้วยโรงไฟฟ้าที่ทำงานได้เป็นประจำ^{[ 127 ]}

Google ใช้เงิน 30 ล้านดอลลาร์ในโครงการ "พลังงานหมุนเวียนถูกกว่าถ่านหิน" เพื่อพัฒนาพลังงานหมุนเวียนและป้องกันการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ร้ายแรง โครงการนี้ถูกยกเลิกหลังจากสรุปว่าสถานการณ์ที่ดีที่สุดสำหรับความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในด้านพลังงานหมุนเวียนจะส่งผลให้การปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่ำกว่าการคาดการณ์จากเชื้อเพลิงฟอสซิลเพียง 55 เปอร์เซ็นต์สำหรับปี 2050 ^{[ 128 ]}

แม้ว่าการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานจะไม่ใช่การพัฒนาพลังงานโดยตรง แต่ก็อาจถือได้ว่าเป็นหัวข้อของการพัฒนาพลังงาน เนื่องจากทำให้แหล่งพลังงานที่มีอยู่สามารถนำไปใช้ในการทำงานได้^{[ 130 ] : 22}

การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพช่วยลดปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการจัดหาผลิตภัณฑ์และบริการ ตัวอย่างเช่น การติดตั้งฉนวน กันความร้อนในบ้านช่วยให้ตัวอาคารใช้พลังงานในการทำความร้อนและความเย็นน้อยลงในการรักษาอุณหภูมิที่เหมาะสม การติดตั้งหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ หรือ ช่องแสงธรรมชาติช่วยลดปริมาณพลังงานที่จำเป็นสำหรับการให้แสงสว่างเมื่อเทียบกับหลอดไฟไส้หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ขนาดกะทัดรัดใช้พลังงานน้อยกว่าหลอดไฟไส้ถึงสองในสาม และอาจมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 6 ถึง 10 เท่า การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานส่วนใหญ่มักทำได้โดยการนำเทคโนโลยีหรือกระบวนการผลิตที่มีประสิทธิภาพมาใช้^{[ 131 ]}

การลดการใช้พลังงานอาจช่วยประหยัดเงินให้กับผู้บริโภคได้ หากการประหยัดพลังงานนั้นชดเชยต้นทุนของเทคโนโลยีประหยัดพลังงาน การลดการใช้พลังงานยังช่วยลดการปล่อยมลพิษอีกด้วย ตามรายงานของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานในอาคารกระบวนการทางอุตสาหกรรม และการขนส่งอาจช่วยลดความต้องการพลังงานทั่วโลกในปี 2050 ให้เหลือน้อยกว่าปัจจุบันประมาณ 8% แต่สามารถรองรับเศรษฐกิจที่มีขนาดใหญ่ขึ้นถึงสองเท่าและประชากรเพิ่มขึ้นอีกประมาณ 2 พันล้านคน^{[ 132 ]}

กล่าวกันว่าประสิทธิภาพการใช้พลังงานและพลังงานหมุนเวียน เป็น เสาหลักคู่ของนโยบายพลังงานที่ยั่งยืน^{[ 133 ]}ในหลายประเทศ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานยังถูกมองว่ามีประโยชน์ต่อความมั่นคงของชาติ เนื่องจากสามารถนำไปใช้ลดระดับการนำเข้าพลังงานจากต่างประเทศ และอาจช่วยชะลออัตราการลดลงของทรัพยากรพลังงานภายในประเทศได้

มีการค้นพบว่า "สำหรับประเทศ OECD พลังงานลม พลังงานความร้อนใต้พิภพ พลังงานน้ำ และพลังงานนิวเคลียร์มีอัตราความเสี่ยงต่ำที่สุดในบรรดาแหล่งพลังงานที่ใช้ในการผลิต" ^{[ 134 ]}

ในขณะที่แหล่งพลังงานใหม่ ๆ มักถูกค้นพบหรือเกิดขึ้นได้ด้วยเทคโนโลยี ใหม่ ๆ แต่เทคโนโลยีการกระจายพลังงาน กลับมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ^{[ 135 ]}ตัวอย่างเช่นการใช้เซลล์เชื้อเพลิง ในรถยนต์ถือเป็นเทคโนโลยีการส่งพลังงานที่คาดการณ์ไว้ ^{[ 136 ]}ส่วนนี้จะนำเสนอเทคโนโลยีการส่งพลังงานต่าง ๆ ที่มีความสำคัญต่อการพัฒนาพลังงานในอดีต ซึ่งทั้งหมดนี้ล้วนอาศัยแหล่งพลังงานที่ระบุไว้ในส่วนก่อนหน้า

ถ่านหินปิโตรเลียม และอนุพันธ์ของ สิ่งเหล่านี้ถูกขนส่งโดยทางเรือทางรถไฟหรือทางถนน ปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติอาจถูกขนส่งโดยท่อส่งและถ่านหินผ่านทางท่อส่งสารละลายเชื้อเพลิงเช่นน้ำมันเบนซินและLPGอาจถูกขนส่งโดยเครื่องบินท่อส่งก๊าซธรรมชาติจะต้องรักษาระดับความดันขั้นต่ำที่กำหนดเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง ต้นทุนที่สูงขึ้นของการขนส่งและการจัดเก็บเอทานอลมักเป็นอุปสรรค^{[ 137 ]}

ระบบส่งไฟฟ้าเป็นเครือข่ายที่ใช้ในการส่งและกระจายพลังงานจากแหล่งผลิตไปยังผู้ใช้ปลายทาง ซึ่งทั้งสองอาจอยู่ห่างกันหลายร้อยกิโลเมตร แหล่งผลิตไฟฟ้าได้แก่โรงไฟฟ้า เช่นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์โรงไฟฟ้าถ่านหิน เป็นต้น มีการใช้สถานีจ่ายไฟย่อยและสายส่งเพื่อรักษากระแสไฟฟ้าให้คงที่ ระบบส่งไฟฟ้าอาจประสบปัญหาไฟดับและไฟตก ชั่วคราว ซึ่งมักเกิดจากความเสียหายจากสภาพอากาศ ในช่วงเหตุการณ์สภาพอากาศในอวกาศ ที่รุนแรงบางอย่าง ลม สุริยะ อาจรบกวนการส่งกระแสไฟฟ้าได้ ระบบส่งไฟฟ้ายังมีขีดจำกัดความสามารถในการรับน้ำหนักหรือภาระที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ซึ่งไม่สามารถเกินได้อย่างปลอดภัย เมื่อความต้องการพลังงานเกินกว่าที่มีอยู่ ความล้มเหลวก็เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ เพื่อป้องกันปัญหาดังกล่าว จึงมีการปันส่วนพลังงาน

ประเทศอุตสาหกรรม เช่น แคนาดาสหรัฐอเมริกาและออสเตรเลีย เป็นประเทศที่มีการใช้ไฟฟ้าต่อหัวสูงที่สุดในโลก ซึ่งเป็นไปได้ด้วยเครือข่ายการกระจายไฟฟ้าที่ครอบคลุม โครงข่ายไฟฟ้าของสหรัฐฯ เป็นหนึ่งในโครงข่ายที่ทันสมัยที่สุด แม้ว่า การบำรุง รักษาโครงสร้างพื้นฐานกำลังกลายเป็นปัญหาCurrentEnergyให้ภาพรวมแบบเรียลไทม์ของอุปทานและอุปสงค์ไฟฟ้าสำหรับแคลิฟอร์เนียเท็กซัสและภาคตะวันออกเฉียงเหนือของสหรัฐฯ ประเทศในแอฟริกาที่มีโครงข่ายไฟฟ้าขนาดเล็กมีการใช้ไฟฟ้าต่อหัวต่อปีต่ำตามไปด้วย หนึ่งในโครงข่ายไฟฟ้าที่ทรงพลังที่สุดในโลกจ่ายไฟให้กับรัฐควีนส์แลนด์ประเทศออสเตรเลีย

การส่งพลังงานแบบไร้สายเป็นกระบวนการส่งพลังงานไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟในตัว โดยไม่ต้องใช้สายเชื่อมต่อ เทคโนโลยีที่มีอยู่ในปัจจุบันมีข้อจำกัดในด้านระยะทางสั้นๆ และระดับพลังงานที่ค่อนข้างต่ำ

ระบบเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ที่โคจรรอบโลกจะต้องใช้การส่งพลังงานแบบไร้สายมายังโลก วิธีการที่เสนอมานี้เกี่ยวข้องกับการสร้างลำแสงคลื่นวิทยุความถี่ไมโครเวฟขนาดใหญ่ ซึ่งจะพุ่งเป้าไปยังตำแหน่งเสาอากาศรับพลังงานแสงอาทิตย์บนโลก อย่างไรก็ตาม มีความท้าทายทางเทคนิคมากมายที่จะทำให้มั่นใจได้ถึงความปลอดภัยและความคุ้มค่าของโครงการดังกล่าว

การเก็บพลังงานทำได้โดยใช้อุปกรณ์หรือสื่อทางกายภาพที่เก็บพลังงาน ไว้ เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในภายหลัง อุปกรณ์ที่เก็บพลังงานบางครั้งเรียกว่าตัวสะสม พลังงาน (accumulator )

พลังงานทุกรูปแบบล้วนเป็นได้ทั้งพลังงานศักยภาพ (เช่นพลังงานเคมีพลังงานโน้มถ่วงพลังงานไฟฟ้าความแตกต่างของอุณหภูมิความร้อนแฝงฯลฯ) หรือพลังงานจลน์ (เช่นโมเมนตัม ) เทคโนโลยีบางอย่างให้การเก็บพลังงานในระยะสั้นเท่านั้น ในขณะที่บางอย่างสามารถเก็บพลังงานได้ในระยะยาวมาก เช่นการผลิตไฟฟ้าจากก๊าซโดยใช้ไฮโดรเจนหรือมีเทนและการเก็บความร้อนหรือความเย็นระหว่างฤดูกาลที่ตรงข้ามกันในชั้นน้ำบาดาลลึกหรือชั้นหินแข็ง นาฬิกาไขลานเก็บพลังงานศักยภาพ (ในกรณีนี้คือพลังงานกล ในแรงตึงของสปริง) แบตเตอรี่เก็บพลังงานเคมีที่แปลงได้ง่ายเพื่อใช้งานโทรศัพท์มือถือ และ เขื่อน ไฟฟ้าพลังน้ำเก็บพลังงานในอ่างเก็บน้ำในรูปของพลังงานศักยภาพโน้มถ่วง ถัง เก็บน้ำแข็งเก็บน้ำแข็ง ( พลังงานความร้อนในรูปของความร้อนแฝง) ในเวลากลางคืนเพื่อตอบสนองความต้องการสูงสุดสำหรับการทำความเย็นเชื้อเพลิงฟอสซิลเช่น ถ่านหินและน้ำมันเบนซินเก็บพลังงานโบราณที่ได้จากแสงแดดโดยสิ่งมีชีวิตที่ตายไปในภายหลัง ถูกฝังอยู่ใต้ดิน และเมื่อเวลาผ่านไปก็ถูกเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงเหล่านี้ แม้แต่อาหาร (ซึ่งผลิตโดยกระบวนการเดียวกับเชื้อเพลิงฟอสซิล) ก็เป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งที่เก็บอยู่ในรูปของ สารเคมี

นับตั้งแต่ยุคก่อนประวัติศาสตร์ เมื่อมนุษย์ค้นพบไฟเพื่อใช้ในการให้ความอบอุ่นและย่างอาหาร ผ่านยุคกลางที่ผู้คนสร้างกังหันลมเพื่อบดข้าวสาลี จนถึงยุคปัจจุบันที่ประเทศต่างๆ สามารถผลิตไฟฟ้าได้จากการแยกอะตอม มนุษย์ได้แสวงหาแหล่งพลังงานอย่างไม่หยุดยั้ง

ยกเว้นพลังงานนิวเคลียร์ พลังงานความร้อนใต้พิภพ และพลังงาน จาก กระแสน้ำขึ้นลง แหล่งพลังงานอื่นๆ ทั้งหมดมาจากแสงอาทิตย์ในปัจจุบัน หรือจากซากดึกดำบรรพ์ของพืชและสัตว์ที่เคยพึ่งพาแสงอาทิตย์ ท้ายที่สุดแล้วพลังงานแสงอาทิตย์เองก็เป็นผลมาจากปฏิกิริยาฟิวชันนิวเคลียร์ของดวงอาทิตย์พลังงานความ ร้อนใต้พิภพจาก หินร้อนที่แข็งตัวอยู่เหนือแมกมาของแกนโลกเป็นผลมาจากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีที่มีอยู่ใต้เปลือกโลก และปฏิกิริยาฟิสชันนิวเคลียร์อาศัยการแตกตัวของธาตุกัมมันตรังสีหนักในเปลือกโลกที่มนุษย์สร้างขึ้น ในทั้งสองกรณี ธาตุเหล่านี้ถูกผลิตขึ้นจาก การระเบิด ของซูเปอร์โนวาก่อนการก่อตัวของ ระบบสุริยะ

นับตั้งแต่เริ่มต้นการปฏิวัติอุตสาหกรรมคำถามเกี่ยวกับอนาคตของแหล่งพลังงานเป็นที่สนใจมาโดยตลอด ในปี 1865 วิลเลียม สแตนลีย์ เจวอนส์ ได้ตีพิมพ์หนังสือเรื่อง The Coal Questionซึ่งเขาเห็นว่าปริมาณสำรองถ่านหินกำลังลดลง และน้ำมันไม่สามารถทดแทนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในปี 1914 สำนักงานเหมืองแร่ของสหรัฐฯระบุว่าผลผลิตรวมอยู่ที่ 5.7 พันล้านบาร์เรล (910,000,000 ลูกบาศก์เมตร⁾ในปี 1956 นักธรณีฟิสิกส์เอ็ม. คิง ฮับเบิร์ตสรุปว่าการผลิตน้ำมันของสหรัฐฯ จะถึงจุดสูงสุดระหว่างปี 1965 ถึง 1970 และการผลิตน้ำมันจะถึงจุดสูงสุด "ภายในครึ่งศตวรรษ" โดยอิงจากข้อมูลปี 1956 ในปี 1989 โคลิน แคมป์เบล คาดการณ์ถึงจุดสูงสุด ^{[ 138 ]}ในปี 2004 โอเปกประเมินว่าด้วยการลงทุนจำนวนมาก จะสามารถเพิ่มผลผลิตน้ำมันได้เกือบสองเท่าภายในปี 2025 ^{[ 139 ]}

ขบวนการด้านสิ่งแวดล้อมได้เน้นย้ำถึงความยั่งยืนของการใช้พลังงานและการพัฒนา^{[ 140 ]}พลังงานหมุนเวียนมีความยั่งยืนในการผลิต ปริมาณพลังงานที่มีอยู่จะไม่ลดลงในอนาคตอันใกล้ - หลายล้านหรือหลายพันล้านปี “ความยั่งยืน” ยังหมายถึงความสามารถของสิ่งแวดล้อมในการจัดการกับของเสีย โดยเฉพาะมลพิษทางอากาศแหล่งพลังงานที่ไม่มีของเสียโดยตรง (เช่น พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานน้ำ) จะถูกนำมากล่าวถึงในประเด็นนี้ ด้วยความต้องการพลังงานทั่วโลกที่เพิ่มขึ้น ความจำเป็นในการนำแหล่งพลังงานที่หลากหลายมาใช้จึงเพิ่มขึ้นการอนุรักษ์พลังงานเป็นกระบวนการทางเลือกหรือเสริมกับการพัฒนาพลังงาน ช่วยลดความต้องการพลังงานโดยการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ

การคาดการณ์จากความรู้ในปัจจุบันไปสู่อนาคตเสนอทางเลือกด้านพลังงานในอนาคต^{[ 143 ]}การคาดการณ์เหล่านี้สอดคล้องกับ สมมติฐาน หายนะของมัลทัสแบบจำลองที่ซับซ้อนจำนวนมากอิงตามสถานการณ์ ต่างๆ ดังที่ริเริ่มโดยLimits to Growthแนวทางการสร้างแบบจำลองเสนอวิธีการวิเคราะห์กลยุทธ์ ที่หลากหลาย และหวังว่าจะพบหนทางสู่การพัฒนาที่รวดเร็วและยั่งยืน ของมนุษยชาติ วิกฤตพลังงานระยะสั้นก็เป็นข้อกังวลในการพัฒนาพลังงานเช่นกัน การคาดการณ์ขาดความน่าเชื่อถือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคาดการณ์ว่าการบริโภคน้ำมันจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

การผลิตพลังงานมักต้องใช้การลงทุนด้านพลังงาน การขุดเจาะน้ำมันหรือการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานลมล้วนต้องใช้พลังงาน ทรัพยากรเชื้อเพลิงฟอสซิลที่เหลืออยู่มักสกัดและแปรรูปได้ยากขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นจึงอาจต้องใช้การลงทุนด้านพลังงานที่สูงขึ้นเรื่อยๆ หากการลงทุนมากกว่ามูลค่าของพลังงานที่ผลิตได้จากทรัพยากรนั้น ทรัพยากรนั้นก็จะไม่ใช่แหล่งพลังงานที่มีประสิทธิภาพอีกต่อไป ทรัพยากรเหล่านี้จะไม่ใช่แหล่งพลังงานอีกต่อไป แต่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในฐานะวัตถุดิบได้ เทคโนโลยีใหม่ๆ อาจช่วยลดการลงทุนด้านพลังงานที่จำเป็นในการสกัดและแปรรูปทรัพยากรได้ แม้ว่าในท้ายที่สุดแล้วหลักฟิสิกส์พื้นฐานจะกำหนดขีดจำกัดที่ไม่สามารถเกินได้ก็ตาม

ระหว่างปี 1950 ถึง 1984 การปฏิวัติเขียวได้เปลี่ยนแปลงการเกษตรทั่วโลก ส่งผลให้ผลผลิตธัญพืชทั่วโลกเพิ่มขึ้น 250% พลังงานสำหรับการปฏิวัติเขียวมาจากเชื้อเพลิงฟอสซิลในรูปของปุ๋ย (ก๊าซธรรมชาติ) สารกำจัดศัตรูพืช (น้ำมัน) และระบบชลประทานที่ใช้ไฮโดรคาร์บอน เป็น เชื้อเพลิง^{[ 144 ]}การผลิตไฮโดรคาร์บอนของโลกถึงจุดสูงสุด ( จุดสูงสุดของน้ำมัน ) อาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ และจำเป็นต้องใช้วิธีการผลิตที่ยั่งยืน^{[ 145 ]}วิสัยทัศน์หนึ่งของอนาคตพลังงานที่ยั่งยืนเกี่ยวข้องกับโครงสร้างของมนุษย์ทั้งหมดบนพื้นผิวโลก (เช่น อาคาร ยานพาหนะ และถนน) ที่ทำการสังเคราะห์แสงเทียม (โดยใช้แสงแดดในการแยกน้ำเพื่อผลิตไฮโดรเจนและดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อทำปุ๋ย) ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าพืช^{[ 146 ]}

ด้วยกิจกรรมทางเศรษฐกิจของอุตสาหกรรมอวกาศ ร่วมสมัย ^{[ 147 ] [ 148 ]}และการบินอวกาศส่วนตัว ที่เกี่ยวข้อง พร้อมด้วยอุตสาหกรรมการผลิตที่มุ่งหน้าสู่วงโคจรของโลกหรือไกลออกไป การส่งมอบสิ่งเหล่านี้ไปยังภูมิภาคเหล่านั้นจะต้องการการพัฒนาพลังงานเพิ่มเติม^{[ 149 ] [ 150 ]}นักวิจัยได้พิจารณาพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศเพื่อรวบรวมพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับใช้บนโลก พลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศได้รับการวิจัยมาตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1970 พลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศจะต้องมีการสร้างโครงสร้างตัวเก็บรวบรวมในอวกาศ ข้อดีเหนือพลังงานแสงอาทิตย์บนพื้นดินคือความเข้มของแสงที่สูงกว่า และไม่มีสภาพอากาศมาขัดขวางการเก็บรวบรวมพลังงาน

เทคโนโลยีพลังงานเป็นวิทยาศาสตร์วิศวกรรมสหวิทยาการ ที่เกี่ยวข้องกับ การสกัด การแปลง การขนส่ง การจัดเก็บ และการใช้ พลังงาน อย่างมีประสิทธิภาพ ปลอดภัย เป็น มิตรต่อสิ่งแวดล้อมและประหยัดโดยมุ่งเน้นที่ประสิทธิภาพสูงในขณะที่หลีกเลี่ยงผลกระทบด้านลบต่อมนุษย์ ธรรมชาติ และสิ่งแวดล้อม

สำหรับมนุษย์ พลังงานเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง และเนื่องจากเป็นทรัพยากร ที่หายาก จึงเป็นสาเหตุสำคัญของความขัดแย้งทางการเมืองและสงคราม การเก็บรวบรวมและการใช้ทรัพยากรพลังงานอาจเป็นอันตรายต่อระบบนิเวศในท้องถิ่น และอาจส่งผลกระทบไปทั่วโลก

พลังงานยังหมายถึงความสามารถในการทำงานด้วย เราสามารถได้รับพลังงานจากอาหาร พลังงานมีหลายรูปแบบ เช่น พลังงานจลน์ พลังงานศักยภาพ พลังงานกล ความร้อน แสงสว่าง เป็นต้น พลังงานเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับบุคคลและสังคมโดยรวม เพื่อใช้ในการให้แสงสว่าง การให้ความร้อน การปรุงอาหาร การดำเนินชีวิต การอุตสาหกรรม การขนส่ง และอื่นๆ โดยพื้นฐานแล้ว พลังงานแบ่งออกเป็นสองประเภทตามแหล่งที่มา ได้แก่ 1. แหล่งพลังงานหมุนเวียน 2. แหล่งพลังงานที่ไม่หมุนเวียน

เทคโนโลยีพลังงานเป็นวิทยาศาสตร์สหวิทยาการที่เชื่อมโยงกับสาขาวิชาสหวิทยาการอื่นๆ อีกมากมายในหลากหลายแง่มุมที่ทับซ้อนกัน

• ฟิสิกส์สำหรับอุณหพลศาสตร์และฟิสิกส์นิวเคลียร์
• เคมีสำหรับเชื้อเพลิงการเผาไหม้มลพิษทางอากาศก๊าซไอเสียเทคโนโลยีแบตเตอรี่และเซลล์เชื้อเพลิง
• วิศวกรรมไฟฟ้า
• งานวิศวกรรม โดยส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับเครื่องจักร ที่ใช้พลังงานของเหลว เช่นเครื่องยนต์สันดาปภายใน กังหัน ปั๊ม และคอมเพรสเซอร์
• ภูมิศาสตร์สำหรับ พลังงาน ความร้อนใต้พิภพและการสำรวจทรัพยากร
• การทำเหมืองแร่เพื่อผลิตปิโตรเคมีและเชื้อเพลิงฟอสซิล
• การเกษตรและป่าไม้เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน
• อุตุนิยมวิทยาสำหรับ พลังงาน ลมและพลังงานแสงอาทิตย์
• น้ำและทางน้ำสำหรับผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ
• การจัดการขยะเพื่อผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
• การขนส่งเพื่อระบบขนส่งที่ประหยัดพลังงาน
• การศึกษาด้านสิ่งแวดล้อมเพื่อศึกษาผลกระทบของการใช้และการผลิตพลังงานต่อสิ่งแวดล้อม ธรรมชาติและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
• (เทคโนโลยีแสงสว่าง) สำหรับการออกแบบ ติดตั้ง และประหยัดพลังงานทั้งแสงสว่างจากธรรมชาติและแสงประดิษฐ์ทั้งภายในและภายนอกอาคาร
• (การวิเคราะห์ต้นทุน/ผลประโยชน์ด้านพลังงาน) สำหรับการคำนวณระยะเวลาคืนทุนอย่างง่ายและต้นทุนตลอดอายุการใช้งานของมาตรการประหยัดพลังงาน/การอนุรักษ์พลังงานที่แนะนำ

วิศวกรรมพลังงานไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับการผลิตและการใช้พลังงานไฟฟ้าซึ่งอาจรวมถึงการศึกษาเครื่องจักรต่างๆ เช่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามอเตอร์ไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้าโครงสร้างพื้นฐานประกอบด้วยสถานีไฟฟ้าย่อยและสถานีแปลงไฟฟ้าสายส่งไฟฟ้าและสายเคเบิลไฟฟ้าการจัดการโหลดและการจัดการพลังงานในเครือข่ายมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยรวมการทำความร้อนด้วยไฟฟ้าก็เป็นสิ่งที่ใช้และวิจัยกันอย่างแพร่หลายเช่น กัน

อุณหพลศาสตร์เกี่ยวข้องกับกฎพื้นฐานของการแปลงพลังงาน และมีที่มาจากฟิสิกส์ เชิง ทฤษฎี

พลังงานความร้อนและพลังงานเคมีมีความเกี่ยวพันกับวิชาเคมีและการศึกษาด้านสิ่งแวดล้อมการเผาไหม้เกี่ยวข้องกับหัวเผาและเครื่องยนต์ เคมี ทุกชนิด ตะแกรงและเตาเผาขยะรวมถึงประสิทธิภาพการใช้พลังงานมลพิษและความปลอดภัยในการใช้งาน

เทคโนโลยีการบำบัดก๊าซไอเสีย มีเป้าหมายเพื่อลด มลพิษทางอากาศโดยใช้วิธีการทำความสะอาดเชิงกล ความร้อน และเคมีต่างๆเทคโนโลยีควบคุม การปล่อยมลพิษเป็นสาขาหนึ่งของ วิศวกรรมกระบวนการและวิศวกรรมเคมี เทคโนโลยี หม้อไอน้ำเกี่ยวข้องกับการออกแบบ การก่อสร้าง และการใช้งาน หม้อไอ น้ำและกังหันไอน้ำ (รวมถึงที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ ดูด้านล่าง) ซึ่งมาจากกลศาสตร์ประยุกต์และวิศวกรรม วัสดุ

การแปลงพลังงานเกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์สันดาปภายใน กังหัน ปั๊ม พัดลม และอื่นๆ ซึ่งใช้ในการขนส่ง พลังงานกล และการผลิตไฟฟ้า ภาระความร้อนและภาระทางกลสูงก่อให้เกิดความกังวลด้านความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน ซึ่งได้รับการแก้ไขผ่านสาขาวิทยาศาสตร์วิศวกรรมประยุกต์หลายแขนง

เทคโนโลยีนิวเคลียร์เกี่ยวข้องกับ การผลิต พลังงานนิวเคลียร์จากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ตลอดจนกระบวนการแปรรูปเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และการกำจัดกากกัมมันตรังสี โดยอาศัยความรู้จากฟิสิกส์นิวเคลียร์ประยุกต์เคมีนิวเคลียร์และวิทยาศาสตร์ รังสี

การผลิตพลังงานนิวเคลียร์เป็นประเด็นถกเถียงทางการเมืองในหลายประเทศมาหลายทศวรรษแล้ว แต่พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตผ่านปฏิกิริยาฟิชชันนิวเคลียร์มีความสำคัญทั่วโลก^{[ 151 ]}มีความหวังอย่างมากว่า เทคโนโลยี ฟิวชันจะเข้ามาแทนที่เครื่องปฏิกรณ์ฟิชชันส่วนใหญ่ในอนาคต แต่ยังคงเป็นสาขาวิจัยของฟิสิกส์นิวเคลียร์อยู่

พลังงานหมุนเวียนมีหลากหลายสาขา

กังหันลมแปลงพลังงานลมเป็นไฟฟ้าโดยการเชื่อมต่อใบพัดหมุนเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันลมดึงพลังงานจากกระแสลมในบรรยากาศและได้รับการออกแบบโดยใช้หลักอากาศพลศาสตร์ร่วมกับความรู้จากวิศวกรรมเครื่องกลและวิศวกรรมไฟฟ้า ลมพัดผ่านใบพัดอากาศพลศาสตร์ ทำให้เกิดบริเวณที่มีความดันสูงและบริเวณที่มีความดันต่ำที่ด้านใดด้านหนึ่งของใบพัด แรงยกและแรงต้านเกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของความดันอากาศ แรงยกจะแรงกว่าแรงต้าน ดังนั้นใบพัดซึ่งเชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงหมุน พลังงานจึงถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงจากแรงทางอากาศพลศาสตร์ไปสู่การหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า^{[ 152 ]}

พลังงานลมได้รับการยอมรับว่าเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด และกำลังมีความสำคัญและถูกนำมาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ทั่วโลก^{[ 153 ]}พลังงานลมไม่ใช้น้ำในการผลิตพลังงาน ทำให้เป็นแหล่งพลังงานที่ดีสำหรับพื้นที่ที่มีน้ำน้อย นอกจากนี้ยังสามารถผลิตพลังงานลมได้แม้ว่าสภาพภูมิอากาศจะเปลี่ยนแปลงไปตามการคาดการณ์ในปัจจุบัน เนื่องจากอาศัยลมเพียงอย่างเดียว^{[ 154 ]}

ภายในโลกมีชั้นหินหลอมเหลวที่สร้างความร้อนสูงมากเรียกว่าแมกมา^{[ 155 ]}อุณหภูมิที่สูงมากจากแมกมาทำให้น้ำใต้ดินที่อยู่ใกล้เคียงร้อนขึ้น มีเทคโนโลยีต่างๆ ที่ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ประโยชน์จากความร้อนดังกล่าว เช่น การใช้โรงไฟฟ้าประเภทต่างๆ (แบบแห้ง แบบแฟลช หรือแบบไบนารี) ปั๊มความร้อน หรือบ่อน้ำ^{[ 156 ]}กระบวนการเหล่านี้ในการใช้ประโยชน์จากความร้อนนั้นเกี่ยวข้องกับโครงสร้างพื้นฐานที่มีกังหันในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง ซึ่งหมุนด้วยน้ำร้อนหรือไอน้ำที่ผลิตได้^{[ 157 ]}กังหันที่หมุนอยู่ซึ่งเชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะผลิตพลังงาน นวัตกรรมล่าสุดเกี่ยวข้องกับการใช้ระบบวงปิดตื้นๆ ที่สูบความร้อนเข้าและออกจากโครงสร้างโดยใช้ประโยชน์จากอุณหภูมิคงที่ของดินที่ระดับความลึกประมาณ 10 ฟุต^{[ 158 ]}

พลังงานน้ำดึงพลังงานกลจากแม่น้ำคลื่นในมหาสมุทรและน้ำขึ้นน้ำลงวิศวกรรมโยธาใช้ในการศึกษาและสร้างเขื่อนอุโมงค์ทางน้ำและจัดการทรัพยากรชายฝั่งผ่านทางอุทกวิทยาและธรณีวิทยากังหันน้ำความเร็วต่ำที่หมุนด้วยน้ำไหลสามารถขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ได้

พลังงานชีวภาพเกี่ยวข้องกับการรวบรวม การแปรรูป และการใช้ชีวมวลที่ปลูกในอุตสาหกรรมชีวภาพการเกษตรและป่าไม้ซึ่งโรงไฟฟ้าสามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงได้เอทานอลเมทานอล (ซึ่งทั้งสองชนิดเป็นที่ถกเถียงกัน) หรือไฮโดรเจนสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงสามารถผลิตได้จากเทคโนโลยีเหล่านี้และนำไปใช้ในการผลิตไฟฟ้า

ปั๊มความร้อนและระบบกักเก็บพลังงานความร้อนเป็นเทคโนโลยีประเภทหนึ่งที่ช่วยให้สามารถใช้ประโยชน์จาก แหล่ง พลังงานหมุนเวียนที่อาจไม่สามารถเข้าถึงได้เนื่องจากอุณหภูมิต่ำเกินไปสำหรับการใช้งาน หรือมีช่วงเวลาล่าช้าระหว่างเวลาที่พลังงานพร้อมใช้งานกับเวลาที่ต้องการใช้งาน นอกจากจะช่วยเพิ่มอุณหภูมิของพลังงานความร้อนหมุนเวียนที่มีอยู่แล้ว ปั๊มความร้อนยังมีคุณสมบัติเพิ่มเติมในการใช้ประโยชน์จากพลังงานไฟฟ้า (หรือในบางกรณีพลังงานกลหรือพลังงานความร้อน) โดยการใช้พลังงานเหล่านั้นเพื่อดึงพลังงานเพิ่มเติมจากแหล่งพลังงานคุณภาพต่ำ (เช่น น้ำทะเล น้ำในทะเลสาบ พื้นดิน อากาศ หรือความร้อนเหลือทิ้งจากกระบวนการต่างๆ)

เทคโนโลยีการกักเก็บความร้อนช่วยให้สามารถกักเก็บความร้อนหรือความเย็นได้ในช่วงเวลาตั้งแต่ไม่กี่ชั่วโมงหรือข้ามคืน ไปจนถึงช่วงระหว่างฤดูกาลและอาจเกี่ยวข้องกับการกักเก็บพลังงานความร้อนสัมผัส (เช่น โดยการเปลี่ยนอุณหภูมิของตัวกลาง) หรือพลังงานแฝง (เช่น ผ่านการเปลี่ยนแปลงสถานะของตัวกลาง เช่น ระหว่างน้ำกับน้ำแข็งหรือหิมะปนหิมะ) การกักเก็บความร้อนระยะสั้นสามารถใช้เพื่อลดภาระสูงสุดในระบบทำความร้อนส่วนกลางหรือระบบจำหน่ายไฟฟ้าได้ แหล่งพลังงานหมุนเวียนหรือพลังงานทางเลือกที่สามารถนำมาใช้ได้ ได้แก่ พลังงานธรรมชาติ (เช่น พลังงานที่เก็บรวบรวมผ่านแผงรับความร้อนจากแสงอาทิตย์ หรือหอระบายความร้อนแบบแห้งที่ใช้เก็บความเย็นในฤดูหนาว) พลังงานเหลือทิ้ง (เช่น จากอุปกรณ์ HVAC กระบวนการทางอุตสาหกรรม หรือโรงไฟฟ้า) หรือพลังงานส่วนเกิน (เช่น ตามฤดูกาลจากโครงการพลังงานน้ำ หรือเป็นระยะๆ จากฟาร์มกังหันลม) ชุมชนพลังงานแสงอาทิตย์เดรกแลนดิ้ง (อัลเบอร์ตา ประเทศแคนาดา) เป็นตัวอย่างที่ดีการกักเก็บพลังงานความร้อนจากบ่อบาดาลช่วยให้ชุมชนได้รับความร้อนตลอดทั้งปีถึง 97% จากแผงรับแสงอาทิตย์บนหลังคาโรงรถ ซึ่งความร้อนส่วนใหญ่เก็บรวบรวมได้ในฤดูร้อน^{[ 159 ] [ 160 ]}ประเภทของการจัดเก็บพลังงานความร้อน ได้แก่ ถังหุ้มฉนวน กลุ่มบ่อบาดาลในวัสดุรองรับตั้งแต่กรวดไปจนถึงหินแข็ง ชั้นน้ำบาดาลลึก หรือบ่อตื้นที่บุฉนวนด้านบน การจัดเก็บบางประเภทสามารถเก็บความร้อนหรือความเย็นระหว่างฤดูกาลที่ตรงข้ามกันได้ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีขนาดใหญ่มาก) และการใช้งานการจัดเก็บบางอย่างจำเป็นต้องใช้ปั๊มความร้อนความร้อนแฝงมักจะถูกเก็บไว้ในถังน้ำแข็งหรือสิ่งที่เรียกว่าวัสดุเปลี่ยนสถานะ (PCMs)

• อุปทานและการบริโภคพลังงานของโลก
• เทคโนโลยี
• ความเชื่อมโยงระหว่างน้ำและพลังงาน

นโยบาย

นโยบายพลังงาน , นโยบายพลังงานของสหรัฐอเมริกา , นโยบายพลังงานของจีน , นโยบายพลังงานของอินเดีย , นโยบายพลังงานของสหภาพยุโรป , นโยบายพลังงานของสหราชอาณาจักร , นโยบายพลังงานของรัสเซีย , นโยบายพลังงานของบราซิล , นโยบายพลังงานของแคนาดา , นโยบายพลังงานของสหภาพโซเวียต , การเปิดเสรีและการแปรรูปอุตสาหกรรมพลังงาน (ประเทศไทย)

ทั่วไป

การกักเก็บพลังงานความร้อนตามฤดูกาล ( การกักเก็บพลังงานความร้อนระหว่างฤดูกาล ) กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจากสนามแม่เหล็กโลกการเก็บเกี่ยวพลังงานลำดับเหตุการณ์การวิจัยด้านพลังงานยั่งยืน ปี 2020–ปัจจุบัน

วัตถุดิบ

วัตถุดิบ , วัสดุชีวภาพ , การใช้พลังงาน , วิทยาศาสตร์วัสดุ , การรีไซเคิล , การอัพไซเคิล , ดาวน์ไซเคิล

คนอื่น

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใช้ธาตุทอเรียม , รายชื่อท่อส่งน้ำมัน , รายชื่อท่อส่งก๊าซธรรมชาติ , การแปลงพลังงานความร้อนจากมหาสมุทร , การเติบโตของเซลล์แสงอาทิตย์

• อาร์มสตรอง, โรเบิร์ต ซี., แคทเธอรีน วูลฟราม, โรเบิร์ต กรอสส์, นาธาน เอส. ลูอิส และเอ็มวี รามานาและ คณะ ขอบเขตของพลังงาน , เนเจอร์ พลังงาน , เล่ม 1, 11 มกราคม 2016
• Serra, J. "การพัฒนาแหล่งเชื้อเพลิงทางเลือก", Clean and Green Fuels Fund, (2006).
• Bilgen, S. และ K. Kaygusuz, พลังงานหมุนเวียนเพื่ออนาคตที่สะอาดและยั่งยืน , แหล่งพลังงาน 26, 1119 (2004)
• การวิเคราะห์พลังงานของระบบไฟฟ้าเอกสารสรุปประเด็นนิวเคลียร์ของ UIC ฉบับที่ 57 (2004)
• Silvestre BS, Dalcol PRT (2009). "ความใกล้ชิดทางภูมิศาสตร์และนวัตกรรม: หลักฐานจากกลุ่มอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซในแอ่ง Campos — บราซิล" Technovation . 29 (8): 546– 561. doi : 10.1016/j.technovation.2009.01.003 .

• แหล่งพลังงาน ภาค ก: การกู้คืน การใช้ประโยชน์ และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
• แหล่งพลังงาน ภาค บี: เศรษฐศาสตร์ การวางแผน และนโยบาย
• วารสารนานาชาติพลังงานสีเขียว

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับ การ พัฒนาด้านพลังงาน

• โครงการพลังงานหมุนเวียนลำดับความสำคัญประจำปี 2012 ของสำนักงานจัดการที่ดิน
• Energypedia - วิกิเกี่ยวกับพลังงานหมุนเวียนในบริบทของความร่วมมือเพื่อการพัฒนา
• ต้นทุนด้านสุขภาพและสิ่งแวดล้อมที่ซ่อนเร้นจากการผลิตและการบริโภคพลังงานในสหรัฐอเมริกา
• IEA-ECES - สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ - การอนุรักษ์พลังงานผ่านโครงการอนุรักษ์พลังงาน
• IEA HPT TCP - โครงการความร่วมมือด้านเทคโนโลยีเกี่ยวกับเทคโนโลยีปั๊มความร้อนของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ
• IEA-SHC - สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ - โครงการทำความร้อนและความเย็นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์
• SDH - แพลตฟอร์มระบบทำความร้อนส่วนกลางด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ (สหภาพยุโรป)