Seit der industriellen Revolution Mitte des 18. Jahrhunderts wird die menschliche Gesellschaft weitgehend mit nicht nachhaltigen Energieformen betrieben. Die Entleerung der fossilen Brennstoffreserven in Verbindung mit einem wachsenden Verständnis der Umweltschäden durch fossile Brennstoffe hat zu einem verstärkten Druck auf nachhaltige Energiequellen geführt. Es gibt viele verschiedene Formen nachhaltiger Energieversorgung, obwohl die meisten noch in den Kinderschuhen stecken und weitere wissenschaftliche Fortschritte und Investitionen erfordern, bevor sie vollständig in der Lage sind, den modernen Stromverbrauch zu bewältigen.
Fossile Brennstoffe, meist in Form von Kohle, Öl und Erdgas, werden in fast jedem Gerätetyp verwendet, der zum Betrieb Strom benötigt. Diese Brennstoffe stammen aus einem natürlichen Abbau organischer Fossilien über Millionen von Jahren. Obwohl fossile Brennstoffe im Laufe der Menschheitsgeschichte für verschiedene Zwecke verwendet wurden, trat ihre extreme Bedeutung erst mit der industriellen Revolution und der Entwicklung motorbetriebener Verkehrsmittel auf. Seit Autos, Jets und motorbetriebene Heizsysteme an Bedeutung gewonnen haben, hat der menschliche Verbrauch fossiler Brennstoffe enorm zugenommen, was zu einer verheerenden Übernutzung der verfügbaren Ressourcen führte. Infolgedessen gehen die meisten Experten davon aus, dass die fossilen Brennstoffe der Erde in den nächsten Jahrhunderten zur Neige gehen werden, was die Suche nach nachhaltigen Brennstoffen nicht nur altruistisch, sondern für das Überleben der menschlichen Technologie unerlässlich macht.
Eine nachhaltige Energiequelle ist eine Energiequelle, die entweder die ursprüngliche Ressource nicht erschöpft oder Ressourcen verwendet, die einfach und effizient wieder aufgefüllt werden können. Die Nutzung von Solarenergie beispielsweise gilt als nachhaltig, da die Aufnahme und Nutzung von Wärme oder Licht der Sonne weder die Leistung noch die Größe der Sonne reduziert. Ethanol, das aus bestimmten Pflanzen gewonnen wird, wird manchmal auch als nachhaltige Energie angesehen, da Pflanzen leicht nachgepflanzt und aufgefüllt werden können.
Wasserkraft ist eine nachhaltige Energie, die zum Antrieb von Generatoren verwendet wird. Diese weit verbreitete erneuerbare Energiequelle arbeitet mit der Gravitationskraft des Wassers. Fallendes Wasser oder ankommende Gezeitenströme werden durch Maschinen geleitet und zwingen die internen Turbinen, sich zu drehen und Energie zu erzeugen. In den meisten Fällen wird das Wasser zwischen Stauseen auf unterschiedlichen Höhen hin und her geschoben oder nach dem Durchströmen der Turbinen wieder in den Ozean abgegeben. Wind und Geothermie funktionieren ähnlich und nutzen erneuerbare Naturkräfte, um Turbinen und damit Generatoren anzutreiben.
Solarenergie funktioniert durch die Absorption von Licht und Wärme der Sonne. Thermische Solarenergie kann Sonnenwärme aufnehmen und auf Wasser übertragen, was sie zu einer effizienten nachhaltigen Energiequelle für Warmwasserbereiter und Pools macht. Photovoltaik-Solarenergie absorbiert Sonnenlicht in Sonnenkollektoren, wo die absorbierten Elektronen von Silizium-Solarzellen abprallen und einen elektrischen Strom erzeugen, der dann für Strom verwendet werden kann.
Etwas umstrittenere Quellen nachhaltiger Energie sind Ethanol, Biodiesel und Biogas. Diese Technologien verwenden die verarbeiteten Produkte aus Pflanzen und Organismen, um Kraftstoffalternativen zu schaffen. Leider führt die Verarbeitung und Verbrennung von Ethanol zu hohen Treibhausgasemissionen. Biokraftstoffe wie Algenbiodiesel sind eine möglicherweise umweltfreundlichere Alternative, bleiben aber meist in experimentellen oder kleinmaßstäblichen Anwendungen. Dennoch glauben viele Experten, dass alle drei Technologien einen großen Beitrag zum Ausbau des nachhaltigen Strommarktes leisten werden.