Những nguồn năng lượng tái tạo, như gió, năng lượng mặt trời, đang có tiềm năng phát triển lớn. Những nguồn năng lượng này rất phong phú và giá của chúng ngày càng rẻ. Dù vậy hiện nay chúng vẫn còn những hạn chế. Thậm chí ngay cả khi Mặt trời đầy nắng và lộng gió, thì cũng không có cách tốt để lưu trữ lượng điện thừa trên quy mô công nghiệp.

Những dòng nước biển và nước sông chảy chậm hoàn toàn có thể trở thành nguồn năng lượng thay thế đầy tiềm năng. Một nhóm nghiên cứu Trường ĐH Michigan (Hoa Kỳ) đã chứng minh điều này bằng chiếc máy mô phỏng hoạt động của loài cá, biến những dao động vô ích trong dòng chảy thành nguồn năng lượng tái sinh. Chiếc máy được gọi là VIVACE. Đó là chiếc máy đầu tiên thuộc loại này, có thể dùng để sản xuất ra điện năng từ hầu hết các dòng nước chảy chậm của mọi dòng nông và hải lưu trên bề mặt Trái đất, với tốc độ dưới 2 hải lý mỗi giờ. Đa số những dòng nước trên Trái đất chảy chậm hơn 3 hải lý. Tuabin và cối xay nước cần 5 hoặc 6 hải lý để vận hành một cách có hiệu quả.

Theo một báo cáo gần đây của Viện Nghiên cứu Điện năng Mỹ (EPRI), Mỹ có tiềm năng sản xuất 90.000 MW từ thủy điện và các công nghệ điện nước mới.

Một hệ thống siêu hiệu quả có tiềm năng cung cấp điện, nhiệt và làm mát cho hộ gia đình đang được triển khai tại trường đại học Newscastle, Anh. Hệ thống này hoạt động bằng cách đốt cháy dầu thực vật làm chạy một máy phát điện và cung cấp điện cho hộ gia đình. Nhiệt thải từ quy trình này sau đó được sử dụng để sưởi ấm, làm nóng nước và cũng được chuyển hoá để chạy tủ lạnh.

Với mục tiêu đặt ra là thúc đẩy khí sinh học công nghiệp, góp phần tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường, trên cơ sở các kết quả khảo sát hiện trạng, đánh giá tiềm năng kinh tế kỹ thuật các loại hình khí sinh học ở Việt Nam, trong năm 2007, dự án “Phát triển các loại công trình khí sinh học tiết kiệm năng lượng quy mô công nghiệp” tập trung vào việc xây dựng các mô hình trình diễn quy mô gia đình và quy mô công nghiệp.

Các nguồn nhiêu liệu sản xuất điện chủ yếu là dầu mỏ, than đá, ngoài ra còn năng lượng hạt nhân và gần đay là nhiên liệu sinh học như ethanol. Tuy nhiên, dầu mỏ, than đá gây ô nhiễm môi trường và sẽ đến lúc cạn kiệt; năng lượng hạt nhân tiềm năng nhiều nguy hiểm; ethanol cũng bị phản đối vì làm giảm nguồn cung cấp lương thực

Tổng tiềm năng kỹ thuật của thủy điện thế giới được ước tính vào khoảng 14.370 TWh/năm, trong đó tiềm năng khả thi về mặt kinh tế là 8.082 TWh/năm. Nguồn tiềm năng dồi dào này đang được khai thác tích cực trên phạm vi toàn cầu, đặc biệt là ở các nước đang phát triển.