Los cultivos energéticos son plantas que se cultivan y cosechan con la intención específica de utilizarlas como combustible. Estas plantas se dividen típicamente en dos categorías: herbáceas, como pastos, y leñosas, como árboles y arbustos. Se puede acceder a la energía almacenada en las plantas mediante combustión directa, gasificación y conversión en combustibles líquidos. Los cultivos energéticos se eligen generalmente por su contenido energético, la facilidad con la que se pueden cultivar y cosechar, así como los costos asociados de procesamiento del producto final. Las partes no comestibles de las plantas alimenticias utilizadas para el mismo propósito se consideran subproductos agrícolas, no cultivos energéticos.
Varios tipos de pastos muestran potencial como fuente de energía, siendo el pasto varilla el que genera el mayor interés; los rendimientos son típicamente más altos y los costos de producción más bajos que para otras plantas herbáceas. Switchgrass puede alcanzar su capacidad máxima de rendimiento en tres años y crece a partir de un sistema de raíces permanente, que no requiere replantación hasta por 15 años. Solo se requiere una cuarta parte de la cantidad de agua y fertilizante necesaria para la mayoría de los cultivos alimentarios y la hierba es notablemente resistente a las plagas y la sequía. Se puede utilizar equipo agrícola estándar para cosechar pasto varilla, que se empaca como el heno.
Los árboles y arbustos que se utilizan para cultivos energéticos generalmente no se cultivan hasta la madurez, ya que la madera no es el producto final. Los cultivos leñosos de rotación corta (SRWC) se cultivan con una cosecha esperada dentro de cuatro a diez años, mientras que las maderas duras de rápido crecimiento, como el álamo y el sauce, pueden crecer hasta diez pies por año en condiciones ideales. Los rodales de árboles cultivados también producen hasta diez veces más madera por acre que los bosques naturales.
Los dos usos principales de los cultivos energéticos son la generación de electricidad y como materia prima para la producción de biocombustibles. Una planta de energía puede usar los cultivos en una caldera de vapor, quemándolos directamente o junto con carbón, una práctica que se llama cocer. Mediante el proceso de gasificación, la biomasa se puede procesar en gas de síntesis, una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno o metano. Se puede utilizar para encender turbinas de vapor o como fuente de energía para la fabricación.
El butanol, un hidrocarburo de cadena larga similar a la gasolina, se puede producir a partir de plantas herbáceas como el pasto varilla, el miscanto y el pasto elefante. El etanol, un combustible de alcohol, se elabora a partir de trigo, maíz, caña de azúcar o cualquier planta que se pueda utilizar para elaborar una bebida alcohólica, mientras que el combustible biodiesel se puede producir a partir de aceites vegetales producidos a partir de cultivos energéticos como la soja, la colza y el cáñamo. Los lípidos, o grasas, en el aceite reaccionan con alcohol para producir el biodiesel. Aunque algunos biocombustibles pueden impulsar directamente los vehículos, la mayoría se utilizan en combinación con combustibles tradicionales.