พลังงานเป็นสิ่งจำเป็นในทุกแง่มุมของชีวิต และการผลิตพลังงานก็เป็นปัจจัยสำคัญในการสร้างหลักประกันว่าประเทศชาติจะสามารถเติบโตและสนับสนุนตนเองได้ ตามปกติแล้ว พลังงานส่วนใหญ่ที่ผลิตได้จากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิล (ถ่านหิน ปิโตรเลียม และก๊าซธรรมชาติ) สิ่งนี้กลายเป็นวิธีแก้ปัญหาสำหรับวัฒนธรรมของมนุษย์พร้อมกับการกำเนิดของการปฏิวัติอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป ความต้องการพลังงานทางเลือกในรูปแบบอื่นก็ชัดเจนยิ่งขึ้น ทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัดคุกคามต้นทุนในการจัดหาพลังงานที่ไม่หมุนเวียนให้สูงขึ้น ขณะเดียวกันก็สร้างการแข่งขันที่อาจนำไปสู่สงคราม นอกจากนี้ รอยประทับคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ยังอาจนำไปสู่ความไม่แน่นอนของสิ่งแวดล้อมด้วยการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล
เพื่อต่อสู้กับปัญหาเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์และนักเทคโนโลยีต้องคิดและดำเนินการแก้ปัญหาที่อาจลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลลงได้ (แม้ว่าจะสูญเสียการพึ่งพาแหล่งพลังงานเหล่านี้ทั้งหมดไปพร้อมกัน) เพื่อต่อสู้กับปัญหาเหล่านี้ เทคโนโลยีพลังงานสะอาดได้รับการพัฒนามานานหลายทศวรรษ อย่างไรก็ตาม การนำโซลูชันทางเลือกเหล่านี้ไปใช้ยังไม่ได้รับการยอมรับจากประชาคมโลกว่าเป็นโซลูชันที่ใช้การได้ เนื่องจากปัญหาหลายประการ
ทรัพยากรที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้คืออะไร และแตกต่างจากทรัพยากรที่หมุนเวียนไม่ได้อย่างไร
การพัฒนาแหล่งพลังงานหมุนเวียนใช้องค์ประกอบพื้นฐานส่วนใหญ่ของธรรมชาติที่เกิดขึ้นทั่วโลกเพื่อรวบรวมพลังงานที่สามารถนำมาใช้ซ้ำได้ตามความต้องการของมนุษย์ ปัจจุบันประเด็นหลักที่มุ่งเน้นคือพลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานความร้อนใต้พิภพ พลังงานน้ำ และเชื้อเพลิงชีวภาพ ดวงอาทิตย์ ลม ดิน น้ำ และพืชมีอยู่เกือบทุกมุมของโลก ทำให้ทางออกเหล่านี้เป็นไปได้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับเกือบทุกประเทศ แหล่งพลังงานที่ไม่หมุนเวียนคือแหล่งที่ไม่สามารถสร้างใหม่ได้ตามธรรมชาติ (หรือในตัวอย่างแหล่งปิโตรเลียมซึ่งไม่สามารถสร้างใหม่ได้เร็วกว่าความต้องการบริโภค)
การต่อสู้เพื่อให้ได้มาซึ่งแหล่งพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม คุ้มค่า และมีประสิทธิภาพในการผลิตพลังงาน เป็นการต่อสู้ที่หลายคนทั่วโลกกำลังพยายามแก้ไข และธุรกิจของอุตสาหกรรมพลังงานอยู่ในจุดที่เหมาะที่จะใช้ประโยชน์จากกำไรจากการลงทุนในเรื่องนี้ พื้นที่. ตัวอย่างที่ดีของความต้องการพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสามารถเห็นได้ทั่วประเทศจีนซึ่งเพิ่งกลายเป็นโรงไฟฟ้าอุตสาหกรรม การใช้ถ่านหินได้ผลักดันให้สภาพแวดล้อมของเมืองเข้าสู่ภาวะฉุกเฉินในเมืองใหญ่บางแห่ง เช่น ปักกิ่งและเซี่ยงไฮ้ ระดับคุณภาพอากาศลดลงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และความกังวลด้านสุขภาพก็เพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากนโยบายเศรษฐกิจที่รัฐบาลจีนเน้นย้ำ
เมื่อต้องการหาแหล่งพลังงานทางเลือก สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงต้นทุนการผลิต ประสิทธิภาพ ผลข้างเคียง และผลกระทบทางเศรษฐกิจของโปรแกรมพลังงาน ผลข้างเคียงของการผลิตไฟฟ้าไม่ได้ส่งผลให้เกิดหายนะต่อสิ่งแวดล้อมแต่อย่างใด ซึ่งสามารถพบเห็นได้จากการพัฒนาเทคโนโลยีเชื้อเพลิงชีวภาพ ในขณะที่วิธีการผลิตจากลม แสงอาทิตย์ น้ำ และดินแทบไม่มีผลข้างเคียงในทางลบ แต่การสร้างเชื้อเพลิงชีวภาพกลับส่งผลที่คาดไม่ถึงในทศวรรษที่ผ่านมา แรงจูงใจของรัฐบาลทั่วสหรัฐอเมริกาทำให้เกษตรกรจำนวนมากเปลี่ยนจากการปลูกพืชอาหารเป็นการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ ซึ่งนำไปสู่การขาดแคลนเสบียงอาหาร แม้ว่าการขาดแคลนไม่ได้ส่งผลให้เกิดความอดอยากหรือความอดอยาก แต่ก็ทำให้ราคาข้าวโพดสูงขึ้นชั่วคราว เนื่องจากเกษตรกรใช้สิ่งนี้ในเชื้อเพลิงชีวภาพได้ประโยชน์ทางเศรษฐกิจมากกว่าใช้เป็นทรัพยากรอาหาร
ภารกิจเพื่อให้ได้มาซึ่งแหล่งพลังงานที่สมบูรณ์แบบนั้นเป็นไปได้มากที่สุดที่จะสำเร็จได้โดยการควบคุมความสามารถในการรวบรวมพลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนตามธรรมชาติที่มีอยู่มากมาย การใช้กังหันลมขนาดเล็กและแผงโซลาร์เซลล์ในอาคารในเมืองใหญ่เป็นอีกทางเลือกหนึ่งซึ่งดูเหมือนจะเป็นสิ่งที่อาจนำไปใช้ในโครงการขนาดใหญ่ในอนาคตอันใกล้นี้