當前世界能源是以化石燃燒為主,消耗核能和水力能的比例,就是在發達國家也不高,大多數工業發達國家早已對水電資源進行了充分地利用,估計今后一段時期內水電增長不會太快.而核能資源的利用將迅速增長,目前已探明天然可利用的能源相當于18500~25600億噸標準煤,具有廣闊的前景[1]。新能源和可再生能源不僅取之不盡，而且對環境影響相對較小，在資源貧乏的今天，開發新能源和可再生能源具有巨大的意義。新能源和可再生能源主要包括以下幾種：
1. 太陽能
太陽能輻射是地球獲得的最根本也是唯一極端豐富的既無污染又可再生的天然能源[2]。
1.1 熱能利用是當前太陽能利用工作中的重要方面，其關鍵設備是集熱氣，長劍的太陽能用于干燥和太陽能采暖。太陽房是太陽轉換為溫熱能加以利用的一種建筑，其能量轉換效率高，同時還具有清潔不污染環境的優點，太陽房可以通過.集熱氣、管道、風機、水等設備來收集、儲存和輸出太陽能，達到建筑物室溫的要求。
1.2 太陽能電池也是利用光電效應將太陽能直接轉換為電能的裝置，光電電池已成為計算機、手表、衛星常用動力源，太陽能還可以在太陽能熱電站被轉化為電能，太陽能集熱氣加上其他可再生能源技術，可將太陽光轉換為電力，大型槽將太陽能反射到充油管中以產生驅動透平的蒸汽，可將22％的太陽光轉換為電能。
1.3 未來的太陽熱能發電預計成本更便宜，拋物面盤可能跟蹤太陽，并將太陽聚焦于小型熱機的某點，或者可將能量傳輸到中央透平。21世紀中葉，大面積干燥和半干燥的農村地區可用來發電，并可將太陽能電力送到缺電地區。
1.4 太陽能的另一利用形式是風力發電，這是利用地球大氣溫差獲得能量，這種風力發電成本低廉。
2．地熱能
地熱能是來自地下的熱能。
1972年有人估計在地球表面3千米以內，可利用地熱能約為8.4*1020（接近世界煤儲量的含熱量）。按10％的的轉換率計，相當于50年內5800萬千瓦的發電量[3]
地熱來源于干蒸汽、濕蒸汽和熱水三種形式，其中干蒸汽最好，溫度在150oC以上，屬于高溫地熱田，可直接用來發電。地熱發電的基本原理與一般蒸汽發電大體相同，它是利用地下蒸汽通過汽輪機——發電機組發電的，作為熱源的巖漿侵入地殼某處并加熱不透水的的晶型巖層使其上的地下水升溫到270oC左右。但由于頂巖封蓋壓力很大，所以水蒸氣人處于液體狀態，需要打井才能噴出地面。
地熱發電潛力很大，以美國為例，2000年美國的的熱發電達4億千瓦，占全國總發電量的21％左右，相當于節省46億桶石油，約占計劃進口量的50％，地熱對一個國家非常重要。
濕蒸汽儲量可能比干蒸汽多20倍，溫度在90～150oC之間屬于中溫地熱田，用前必須脫水，所以技術上比較困難，不過可副產脫鹽水，是一個數量很大的淡水來源。
熱水儲量最大，溫度一般在90oC以下，屬于低溫地熱田，只能直接用于取暖或供熱，不能用來發電,但直接利用比比發電具有更廣闊的應用前景,因為資源更為豐富,分布廣泛,技術要求相對較低,因而易于推廣應用。采暖供熱已成為世界地熱直接利用的主導領域。其設備功能占總功率的45%（含熱泵）；其次為地熱溫室和養殖，占25%；洗浴和醫療占19%；工業應用占10%。地熱利用技術的進步是促進其規模擴大的直接原因，隨著地熱勘探、井下工程、井口工程和供熱技術及設備的改進和完善，大大推動了地熱采暖的發展[4]。
3．核能
目前核能利用是通過核裂變反應進行發電的。核裂變對環境具有一定的潛在污染威脅，從減少環境的角度出發，現在還在進行研究的核聚變將是理想能源。
3.1 核聚變能[5]
核聚變是利用兩個輕原子核結合一個較重的原子核釋放出巨大的能量,如太陽能的形成就是利用這種核聚變反應,其優點是不產生裂變碎片,所以其放射性影響沒有核裂變那么嚴重,在安全方面,由于聚變反應堆沒有列編反應堆那種工作狀況突變的事故,也不存在核武器材料鉟被轉移的問題,因而是理想的反應堆,其熱效率可達50%~60%,它的熱污染問題較其它任何發電方法都少。
目前研究利用氦（2He4）、鋰（3Li6）和氫的同位素氘（1D2）、及氚（1T3）而產生的幾種不同的聚變反應其中氘—氚反應和氘—氘反應較為理想，氘在天然水中含量極為豐富，而且提取又經濟，每1立方米海水中的氘具有的潛能可以釋放8x109KJ的能量，相當于大約270t煤或1360桶石油的燃燒能量，而全球海洋中的氘的總能量供應，可能相當于全世界原始化石燃料總能量供應的5000萬倍。
3.2 快中子增殖反應堆[6]
常用核裂變反應堆所用的92U235的儲量十分有限，它僅占天然鈾的0.711％而U238卻占99.283％。增殖堆的目的就在于利用極為豐富的同位素U238進行裂變反應，而使可利用的鈾數量增加約140倍，從而核燃料的供應可維持二萬多年。
4．生物質能與沼氣
4.1 生物質能 生物體直接或間接吸收太陽能并不斷進行轉化，成為維持生命活動的能源，就是生物質能[7]
植物的葉綠體在陽光的作用下，把水、CO2、無機鹽分等轉變為簡單的小分子物質，再合成糖類、蛋白質、脂肪等較復雜的大分子，以ATP的形式把能量儲存起來。全世界每年儲存的能量，如按人平均，相當于目前世界上各種商品能源人均總耗量的十倍多，如折合成標準煤約為20～30噸。
通常作為能源耗掉的生物質能，包括薪柴、木炭、農副產品的下腳料或廢棄物（如谷殼、甘蔗渣、秸稈）、能源樹、雜草、人畜糞便，以及上述物質經過一定的工藝過程而制成的醇類、沼氣等。
能源樹是一種能分泌出可直接燃燒的乳狀液體的樹種，發展和培養高產能源樹種，對解決石油的代用能源問題具有重要的意義，而且由于這種樹汁不含硫，所以沒有SO2的污染問題。
4.2 沼氣
沼氣是利用城市垃圾、污水、污泥、人畜糞便、莊稼秸稈、雜草等廢棄物經好氧分解和厭氧分解兩個階段而得到的混合氣體[8]
沼氣的熱值視其中甲烷的含量而定，一般為2～2.6*107J/m3。1立方米的沼氣楊當于1.2千克的煤或0.7千克的汽油，即相當于60W電燈使用7小時所需的電量。沼氣燃燒后產物為CO2和水故為一種清潔能源[12]
5．風能
風作為一種自然能源是一種無污染而又廉價地能源,是取之不盡，用之不竭的能源。 前一時期美國人曾重新估計了世界在80米高空的風能資源，總計約為700億千瓦。由于風電的運轉是3000h所以四十億千瓦的風電只能折成20億千瓦的火電，如果開發其中的1/2，亦即相當于1000座標準核電站。
在世界范圍內，風電技術已相當成熟。已出現有單機為5MW的大風機，并正在向10MW進軍！風電成本已具有市場競爭力，在國外，風電成本已下降到和煤電成本相當，甚而比煤電還要低廉一些，并仍在不斷下降中[9]。最近7年來，風力發電機械的年均增長率達25%。據預計，到2010年全球風機裝機總功率將達到1.975億千瓦；2011-2014年，機裝機總功率年增速將緩減至20%，2014年底，風電總裝機功率將達到4.538億千瓦；隨后，風機裝機容量的奶奶增長率將減至15%，到2019年將降至10%；到2020年底，全球風機裝機功率累計將達到12億千瓦[10]
6．潮汐能
潮汐能是由于海岸潮汐的振蕩流動產生的。包括水平面的上升與下降的垂直運動和漲潮與退潮的潮汐浪的水平運動。潮汐運動依賴于很多因素，其中以月球的引潮力最為顯著，故而形成周期性漲落，這種能量是永遠不會枯竭的。例如，形成潮汐最大的海灣、海峽、河口地區等流水的動力均可以開發利用，用以發電。
潮汐產生的能量較其他能量來說是無足輕重的，有人估計過世界潮汐力資源總量不到水力資源的1％。世界上的一座大型潮汐發電站建于法國拉朗斯，其發電能力為24*104KJ。但隨著能源需求的增加，潮汐能的利用必將越來越廣泛，將成為能源中的補充力量[11]
7．氫能
氫能又叫氫燃料,就是大家熟知的氫氣,它是一種清潔能源。
利用氫能源的主要方式，主要是燃料電池。直到20世紀，燃料電池才受到關注，用于宇宙飛船和潛艇等。到上世紀末和本世紀初，以燃料電池為動力，似乎成了人類擺脫石油依賴的希望[12]。
燃料電池還可用于發電廠，應用于發電廠的燃料電池共有四種。世界上采用磷酸型燃料電池的發電設備已有60臺，總輸出功率達4.1億千瓦。
氫的以下特點使它當之無愧的成為人類未來的能源[13]
氫的資源豐富。水是地球上無處不在的“氫礦”，而水是地球的主要資源，地球表面的70%以上被水覆蓋，即使是在大陸，也有豐富的地表和地下水。
氫的來源多樣性。可以通過各種一次能源；也可以是可再生能源或者是二次能源來開采“氫礦”。地球各處都有可再生能源，而不像化石燃料有很強的地域不均勻性。
氫是最環保的能源。利用低溫燃料電池，由電化學反應將氫轉化為電能和水，不排放CO2和NOX，沒有任何污染。使用氫燃料內燃機，也是顯著減少污染的有效方法。
氫氣具有可儲存性。這是氫能和電、熱最大的不同。這樣，在電力過剩的地方和時間，可以用氫的形式將電和熱儲存起來。這也使氫在可再生能源的應用中起到其他能源載體所起不到的作用。
氫的可再生性。氫由化學反應發出電能（或熱）并生成水，而水又可由電轉化為氫和氧，如此循環。
氫是“和平”能源。因為它既可再生又來源廣泛，每個國家都有豐富的“氫礦”。不必像化石能源那樣常常引起激烈戰爭。
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