Korištenje energije u velikoj mjeri utječe na okoliš i ekosustave. Ekološke katastrofe poput kiselih kiša, globalnog zatopljenja, izlijevanja nafte i radioaktivnih zračenja samo su neke od posljedica korištenja određenih oblika energije. Energetske potrebe čovječanstva sve se više povećavaju, stoga je nužno pronaći načine koji će zadovoljiti potrebu čovječanstva za energijom, a pritom smanjiti negativne utjecaje na okoliš.

U globalnoj uporabi energije još uvijek dominiraju neobnovljivi izvori, naročito fosilna goriva (ugljen, nafta i prirodni plin) koja proizvode velike količine ugljikovog dioksida (CO2) i ugljikovog monoksida (CO), iznimno štetnih plinova za čovjeka i okoliš. Ugljikov dioksid je plin koji nastaje normalnim sagorijevanjem goriva i u većem dijelu završava u atmosferi gdje svojim stakleničkim učinkom uzrokuje globalno zagrijavanje. Vrlo mala koncentracija ugljikovog monoksida uzrokuje smrt čovjeka svega nekoliko minuta nakon udisanja. Osim ugljikovog dioksida i ugljikovog monoksida, sagorijevanjem fosilnih goriva oslobađaju se i drugi plinovi koji u reakciji s vodenom parom u oblacima formiraju kapljice koje padaju na zemlju u obliku kiselih kiša. Nuklearne elektrane ne ispuštaju ugljični dioksid, ali nakon upotrebe nuklearno gorivo je izuzetno radioaktivno. Potrebno ga je skladištiti u betonskim bazenima ili bunkerima od nekoliko desetaka pa do sto godina. U normalnim uvjetima nuklearna energija je čist izvor energije, ali ukoliko dođe do greške njezinim rukovanjem, može dođi do velikih katastrofa. Primjer toga je i Černobil (1986.) čije se posljedice osjećaju još i danas.

Obnovljivi izvori energije dobivaju se iz prirode. Mogu se obnavljati, pružaju dovoljnu količinu energije i ne zagađuju okoliš. Imaju važnu ulogu u smanjenju emisije ugljikovog dioksida i ostalih štetnih plinova u atmosferu. Također, povećanje udjela obnovljivih izvora energije povećava energetsku održivost sustava.

Pod obnovljive izvore energije ubrajaju se energija vjetra, energija Sunca, energija vode, bioenergija, geotermalna energija i energija koju možemo dobiti od plime i oseke.

Vjetar je bogat, obnovljiv, lako dostupan i čist izvor energije. Energija vjetra može se pretvoriti u oblike energije kao što su npr. mehanička ili električna energija. Pomoću vjetrenjača pretvara se u mehaničku energiju. Vjetroturbine kinetičku energiju pretvaraju u električnu energiju.

Sunce je nama najbliža zvijezda te je izvor gotovo sve raspoložive energije na Zemlji. Energija Sunca podrazumijeva svjetlost i toplinu Sunca koje se pomoću solarnih kolektora i fotonaponskih ćelija pretvaraju u toplinsku i električnu energiju.

U samo dva sata Sunce zrači toliko energije koliko cjelokupno stanovništvo Zemlje potroši u jednoj godini.

Energija vode je snaga dobivena iz sile tekuće mase. Također, dobiva se i dobiva strujanjem, tj. padom vode. U hidroelektranama se potencijalna energija pretvara u kinetičku energiju, iz kinetičke u mehaničku i na samom kraju u električnu.

Materijali poput lišća, drva, vrtnog otpada, piljevine i sl. mogu se upotrijebiti za proizvodnju komposta, topline, električne energije ili goriva. Ti se materijali nazivaju biomasom. Energija biomase ili bioenergija je energija koja se u pravilu oslobađa paljenjem raznih organskih materijala nastalih rastom biljaka i životinja. Korištenje biomase proširilo se i na proizvodnju biogoriva.

Geotermalna energija odnosi se na korištenje topline unutrašnjosti Zemlje. Vruća voda koja izbija ili se ispumpa iz zemlje može se koristiti u toplicama, za grijanje domova, u industriji i sl. Također, geotermalna energija se može upotrijebiti i za dobivanje električne struje.

Energija plime i oseke dolazi od gravitacijskih sila Sunca i Mjeseca. Spada u oblik hidro-energije koja gibanje mora uzrokovano padom i porastom njegove razine koristi za transformaciju u električnu energiju i druge oblike energije

Korištenje obnovljivih izvora energije bitna je komponenta održivog razvoja koji se oslanja na ideju prema kojoj razvoj ne smije ugrožavati budućnost dolazećih naraštaja trošenjem neobnovljivih izvora i dugoročnim devastiranjem i zagađivanjem okoliša.