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可再生能源商業化涉及到歷史可以追溯到100年以上的三代的可再生能源技術的普及。第一代的技術都是已經成熟和有經濟競爭力的技術，包括生物質能，水力發電，地熱發電和供熱。第二代技術的市場已準備就緒，並在目前正在被部署，它們包括太陽能供熱，太陽能光伏，風力發電，聚光太陽能熱發電電站，和現代形式的生物能源。第三代技術，還需要持續的研發努力，才可以在全球範圍內作出很大的貢獻，包括先進生物質氣化，高溫岩石地熱發電和海洋能等[3]。截至2012年，可再生能源占新安裝額定容量的一半左右，並且成本繼續下降。
2015年可再生能源繼續快速增長，提供了多種益處。已安裝的風能和光伏裝機容量（64GW和57GW）和$3290億美元的全球可再生能源投資創下新高記錄。這種投資增長帶來的關鍵好處是就業機會的增長[4]。投資最多的國家分別是中國、德國、西班牙、美國、意大利和巴西[5][6]。領先的可再生能源公司有：亮源能源、First Solar、Gamesa、GE能源、華銳風電、英利、西門子、天合光能和維斯塔斯等公司。[7][8]
可再生能源的廣泛使用存在一些非技術性的障礙，[9]而且往往就是推動可再生能源技術的廣泛的接受的公共政策和政治領導。[10]在2011年，約有118個國家有自己的可再生能源未來的目標，並頒布了廣泛的公共政策，以促進可再生能源。[5][11]對氣候變化的關注，[9][12][13]正在推動在可再生能源產業的不斷增長。[14][15][16]
經濟分析師預計，繼2011年日本福島核事故之後，對可再生能源（和高效的能源使用）的市場處於漲勢。[17][18]在他的2012年國家的國情咨文中，奧巴馬總統重申他對於可再生能源的承諾，和提到的長期的內政部承諾允許在2012年在公共土地上的10,000 MW的可再生能源項目。[19]在全球範圍內，在可再生能源產業估計有300萬個直接就業機會，其中約一半數量在生物燃料行業。[20]根據國際能源機構在2011年的預測，在50年之內太陽能發電會產生大部分世界電力，大幅減少有害溫室氣體的排放量。[21]
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氣候變化，污染和能源不安全的重大問題和這些問題的解決，都需要能源基礎設施的重大改變。[23]可再生能源技術的能源供應組合中是至關重要作用，因為它們有助於維護世界能源安全（Energy security），減少對化石燃料的依賴，並為減少溫室氣體排放提供機會。破壞氣候的化石燃料正在被清潔的氣候穩定的和非消耗的能源取代：
...從煤，石油和天然氣，到風能，太陽能，地熱能源的過渡正在順利進行。在舊經濟中，能源來自燃燒東西 - 石油，煤炭，天然氣 - 導致了碳排放量定義我們的經濟。新能源經濟駕馭的是風的能量、來自太陽的能量、與來自地球本身的熱量。 [24]
在國際民意調查中，為解決能源供應問題而提出多種方法得到強有力的支持。這些方法包括推進太陽能發電和風力發電等可再生能源，要求公用水電事業使用更多的可再生能源，並提供稅收優惠，以鼓勵發展和使用這種技術。預計，從長期而言，可再生能源的投資將得到經濟上清償。[25]
根據Clean Edge公司的觀點，能源的未來毫無疑問將會變得更加清潔。碳密集型能源例如木柴，煤炭，石油，到天然氣和可再生能源的過渡正在順利進行。對於許多發達國家與發展中國家，「未來看起來越來越像它將建立在能源效率，可再生能源，電氣化運輸和低碳的燃料如天然氣的混合」。[26]
由應用材料公司（Applied Materials）在2010年的調查顯示，三分之二的美國人相信，在滿足國家的能源需求，太陽能技術應該發揮更大的作用。此外，"四分之三的美國人認為是該國的頂級能源優先問題，是增加可再生能源，和減少美國對外國石油的依賴"。據調查，如果他們的公共水電公司增加使用可再生能源，67％的美國人願意增加支付他們每月的水電費帳單。".[27]
在2010年的全球事務芝加哥委員會的民意調查顯示，91％的人認為「投資於可再生能源領域」，對美國的經濟能保持相對於其他國家的競爭力是重要的，62％認為這是非常重要的。同一調查還發現，公眾大力支持鼓勵可再生能源發展的稅收優惠，以此用來作為減少進口外國能源的一種方法來。每十個人中的八個人（80％）贊成稅收優惠政策，47％的強烈贊成，僅有17％的人反對。[28]
歐盟成員國已表示支持雄心勃勃的可再生能源目標。在2010年，歐盟民意調查處（Eurobarometer）機構接受調查的27個歐盟成員國關於「以增加可再生能源在歐盟的份額由2020年達到20％」的目標。在所有27個國家中的大多數人都認可的這個目標，或要求它能更進一步。在整個歐盟中，57％認為提出的目標是「恰當的」，16％的人認為這是「太保守了」。只有19％的受訪者說，這目標是「過於雄心勃勃」。[28]
援引福島核災難，環保活動家在2010年聯合國氣候變化大會上呼籲更大膽的步驟以利用可再生能源，這樣世界就不是僅僅有選擇核電的危險和氣候變化的破壞。[29]
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可再生能源包括一些在商業化的不同階段的來源和技術。國際能源署（IEA）定義了達到至今已有100多年的三個世代的可再生能源技術：
- 「第一代技術出現於從19世紀結束時的工業革命，包括水電，地熱發電，生物質燃燒和熱。這些技術都相當廣泛的應用。[3]
- 第二代技術包括太陽能供熱與製冷，風電，現代形式的生物能源，和太陽能光伏發電。現在，這些是自1980年代以來的研究，開發和示範（RD＆D）的投資，進入市場的結果。初始投資與1970年代的石油危機反映出的能源安全問題有關，但是，這些技術的持久的吸引力，至少部分是由於環境好處。許多技術反映材料的顯着進步。[3]
- 第三代技術仍處於開發階段，其中包括先進的生物質氣化（biomass gasification），生物煉製（Biorefinery），聚光太陽能熱發電（Concentrating solar thermal power），高溫岩石地熱發電（hot-dry-rock）和海洋能等。納米技術的進展可能也發揮了重要的作用。」[3]
第一代技術已經非常成熟，第二代技術現在正在進入市場，而第三代技術，在很大程度上取決於長期的研究和發展方面的前景，其中公共部門可以發揮作用。[3]
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可再生能源據估計2010年全球最終能源消費中的16.7％。到2011年年底，可再生能源發電容量全球範圍內超過1360 GW，同比增長8％。其中，現代可再生能源占到估計的8.2％，而傳統方式利用生物質能的份額從估計的8.5％略有下降。可再生能源電力，在2011年占全球的新增加發電能力的208GW中的近一半。風能和太陽能光伏（PV）占了近40％和30％。[32]
從2004年年底到2009年的5年期間，對於許多技術，世界範圍內可再生能源的容量每年以10-60％的速度增長。[33]
2011年，聯合國副秘書長阿齊姆·施泰納說：「綠色經濟的這個核心業務的持續增長，不是偶然發生的。結合政府設定目標，政策支持和刺激資金中支撐的可再生能源產業的崛起，使我們的全球能源系統達到急需的轉型。」他補充說：「在投資，項目和地理分布上，可再生能源正在不斷擴大。在這樣做時，在應對氣候變化，對付能源貧困和能源的不安全上，它們作出越來越大的貢獻」。[34]
根據由總部設在巴黎的21世紀全球可再生能源政策網絡(REN21)發布的一份報告，在2008年，同時在歐盟和美國，第一次出現了比傳統的電力容量增長有更多的可再生能源增長，表現出世界能源市場邁向可再生能源的一個「根本轉型」。[35]在2010年，可再生能源包含了新建的發電能力約三分之一。[31]
根據國際能源署（IEA）的一個在2011年的預測，在50年之內，太陽能發電站可能會產生世界上大部分電力，顯著減少對環境有害的溫室氣體的排放。國際能源署（IEA）表示：「到2060年，光伏發電和太陽熱能廠可滿足世界對電力的需求 - 和所有能源需求的一半 - 風能，水能和生物能發電廠提供餘下的一代」。[21]
然而，國際能源機構預測可能會很悲觀，因為官方機構維持低估了可再生能源的增長速度。[36]「光伏發電和聚光太陽能發電可以成為電力的主要來源」。基於2012年BP世界能源統計評論的一份報告顯示，從2001年到2011年底，全球太陽能消費大約每兩年翻了一番，消費在呈指數式增長。這就提出了一個可能性，在這個十年結束時，太陽能發電可達到全球發電總量的10％。要完成此主要能源份額的增益，太陽能將需要從2011年的消費量55.7 TWh，增加到約2200TWh。在目前的指數增長率，早在2018年這些水平可以被達到。[37]如果指數的消費繼續，到2027年，太陽能可以提供當前世界能源需求的100％。[38]
| 選定的的全球性指標 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 新的可再生能源容量的投資（年） | 30 | 38 | 63 | 104 | 130 | 160 | 211 | 257 | 244 | 214 | 270 | 285 | 10億美元 |
| 已存在的可再生電力容量, 包括大規模水電 |
895 | 930 | 1,020 | 1,070 | 1,140 | 1,230 | 1,320 | 1,360 | 1,470 | 1,560 | 1,712 | 1,849 | GWe |
| 已存在的可再生電力容量, 排除大型水電 |
200 | 250 | 312 | 390 | 480 | 560 | 657 | 785 | GWe | ||||
| 水力發電容量 （已存在的） | 915 | 945 | 970 | 990 | 1,000 | 1,055 | 1,064 | GWe | |||||
| 風能容量 （已存在的） | 48 | 59 | 74 | 94 | 121 | 159 | 198 | 238 | 283 | 318 | 370 | 433 | GWe |
| 太陽能光伏容量 （併網發電的） | 7.6 | 16 | 23 | 40 | 70 | 100 | 139 | 177 | 227 | GWe | |||
| 太陽能熱水器容量 （已存在的） | 77 | 88 | 105 | 120 | 130 | 160 | 185 | 232 | 255 | 326 | 406 | 435 | GWth |
| 乙醇生產 （年） | 30.5 | 33 | 39 | 50 | 67 | 76 | 86 | 86 | 83 | 87 | 94 | 98 | 10億升 |
| 生物柴油生產 （年） | 12 | 17 | 19 | 21 | 22 | 26 | 29.7 | 30 | 10億升 | ||||
| 有使用可再生能源目標政策的國家 | 45 | 49 | 68 | 79 | 89 | 98 | 118 | 138 | 144 | 164 | 173 |
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通過技術的改進並通過大生產和市場競爭的好處，可再生能源技術正在越來越便宜。2011年國際能源署（IEA）的一份報告說：「成本競爭力的可再生能源技術的投資組合變得日益廣泛的情況下，在某些情況下提供的投資機會，而不需要具體的經濟支持」，並補充說，「可能降低成本的關鍵的技術，如風能和太陽能等，都將繼續下去。「[44]截至2011年，太陽能和風能技術的成本已經有大幅減少：
自2008年夏天以來的每MW光伏組件的價格已經下降了60％，根據《彭博新能源財經》估計，太陽能發電第一次在一個陽光普照的國家與零售電力價格上具有競爭力的地位。風力渦輪機的價格也下降了 - 在過去的兩年每MW的18％ - 反映出在供應鏈中它與太陽能激烈的競爭。太陽能，風能和其他技術扳平的（levelised）能源成本的進一步改善擺在面前，這在未來幾年對於化石燃料發電的來源的主導地位構成了越來越大的威脅[34]。
國際太陽能學會（International Solar Energy Society）認為，隨着時間的推移，可再生能源技術和經濟將繼續改善，它們是「現在是足夠的先進，允許可再生能源有重大穿透成為主流的能源和社會基礎設施」。[10]在下表中所示的是可再生能源（不包括補貼或政策激勵）指示的，扳平的（levelised）經濟的成本。
| 發電機 | 典型的特徵 | 典型的 電力成本 （U.S. cents/kWh） |
|---|---|---|
| 大型水電 | 電站規模: 10 - 18,000 MW | 3-5 |
| 小型水電 | 電站規模: 1-10 MW | 5-12 |
| 陸上風能 | 渦輪尺寸: 1.5 - 3.5 MW | 5-9 |
| 離岸風能 | 渦輪尺寸: 1.5 - 5 MW | 10-14 |
| 生物質發電 | 電站規模: 1-20 MW | 5-12 |
| 地熱發電 | 電站規模: 1-100 MW | 4-7 |
| 屋頂太陽能光伏發電 | 峰值容量: 2-5 kilowatts-peak | 20-50 |
| 公用事業規模的太陽能光伏發電 | 峰值容量：200 kW to 100MW | 15-30 |
| 聚光太陽能熱發電 (CSP) | 50-500 MW trough | 14-18 |
隨着時間的推移，可再生能源一般變得越來越便宜，[46][47]而化石燃料變得更昂貴。美國前副總統阿爾·戈爾解釋說，可再生能源技術的價格正在下降，原因主要有三個：[48]
"首先，一旦可再生能源的基礎設施建造好，燃料是永遠免費的。不同於碳基燃料，風，太陽和地球本身提供的燃料是免費的，數量是無限的。
其次，儘管化石燃料技術是比較成熟的，可再生能源技術正在迅速被改進。因此，創新和獨創性使我們能夠不斷提高可再生能源的效率和不斷降低成本。
第三，一旦世界作出作出明確的承諾轉向可再生能源，生產量本身將大幅減少每個風車和每個太陽能電池板的成本，同時增加更多的激勵更多的研究和開發，到進一步加快創新進程"。[48]
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第一代技術已經被廣泛應用於資源豐富的地方。它們未來的使用將依賴於對剩餘資源潛力的探索，特別是在發展中國家，和克服在環境和社會的接受程度有關的挑戰。
生物質熱能和電力是一個完全成熟的技術（Mature technology），它提供了一個現成的市政的，農業的和工業的有機廢物的處理機制。不過，這個工業仍然相對落後，在過去的十年至2007年，儘管在許多發展中國家中生物質能（主要是木材）的需求持續增長。生物質能存在的問題之一，是爐灶直接燃燒產生的污染物，導致嚴重的健康和環境的後果，雖然改進爐灶方案可在一定程度緩解這些影響。第一代生物質能技術可以在經濟上有競爭力，但是可能仍然需要部署支持，以克服公眾的接受和小規模的問題。[3]
水力發電廠的優點是長壽命，並且許多現有的工廠已經經營超過了100年。從電網運行的角度看，水電是一種非常靈活的技術。即使在今天的能源市場中，與化石燃料相比，大型水電仍提供了一個成本最低的選項，它沒有與電廠運行有關的有害氣體排放。[3]
水力發電是目前世界上最大的安裝的可再生能源來源的電力，在2005年提供約17％的總電力。[49]中國是世界上最大的水力發電生產國，其次是加拿大。
但是，大型水力發電系統有幾個顯着的社會的和環境的缺點：在規劃水庫區中生活的人民顛沛流離，在施工期間和水庫洪水期釋放大量的二氧化碳和甲烷，破壞水生的生態系統和鳥類。[50]現在有一個強烈的共識，各國應採取綜合的辦法來管理水資源，這將涉及水電開發規劃與其它用水部門的合作。[3]
地熱發電廠能夠每天24小時運作，提供基底負荷的容量。估計世界潛在的地熱發電能力差別很大，至2020年的它的範圍從40 GW到高達6,000 GW。[51][52]
地熱發電的容量從1975年的約1 GW增長了到2008年的約10 GW。[52]以裝機容量計算，美國是世界領先者，相當於3.1 GW。有着顯著的裝機容量的其他國家包括菲律賓（1.9 GW），印度尼西亞（1.2 GW），墨西哥（1.0 GW），意大利（0.8 GW），冰島（0.6 GW），日本（0.5 GW），新西蘭（0.5 GW）。[52][53]在一些國家，地熱發電占電力供應總量的顯著份額，如在菲律賓，地熱在2008年年底的總功率組合占17％。[54]
截至2008年年底，地熱（地源）熱泵代表估計有30 GWth的裝機容量，還有其他直接利用地熱（即空間加熱，農業烘乾與其它用途）估計達到15 GWth。截至2008年，至少有76個國家是在以某種形式使用直接地熱能源。[55]
在過去的十年中市場用於第二代技術已經強大和不斷增長的，並且這些技術已經從一個少數專注者的熱情，成為許多國家的一個主要經濟產業，例如在德國，西班牙，美國，日本等一些國家。許多大型工業公司和金融機構參與，並且其面臨的挑戰是擴大在全球範圍內的繼續增長的市場基礎。[3][12]
太陽能加熱系統是一個眾所周知的第二代的技術，並且它一般是由太陽能集熱器，一個從集熱器到其使用點的流體系統移動熱量，和儲熱的容器或箱。該系統可以被用來加熱家用熱水，游泳池，家庭和企業。熱量也可以用於工業過程的應用，或作為用於其它用途的能量輸入，如冷卻設備。[56]
在許多溫暖的氣候，太陽能加熱系統可提供家用熱水的能源的比例非常高（50％〜75％）。截至2009年，中國有2700萬屋頂太陽能熱水器。[57]
太陽能熱電站（Solar thermal power） 包括在美國的354兆瓦（MW）的太陽能發電系統(Solar Energy Generating Systems)，索爾諾瓦太陽能電站（Solnova Solar Power Station，西班牙，150 MW），安達索爾太陽能電站（Andasol solar power station，西班牙，100 MW），內華達太陽能一號發電廠（Nevada Solar One，美國，64MW），PS20太陽能發電塔（西班牙，20 MW），PS10太陽能發電塔（西班牙，11 MW）。370兆瓦的伊萬帕太陽能發電設施，位於加州的莫哈韋沙漠，它是目前世界上最大的聚光太陽能熱發電（CSP）項目。[58]
許多正在建設或規劃的其他發電廠，主要集中在西班牙和美國。[59]在發展中國家，世界銀行項目用於集成的太陽能熱/聯合循環燃氣輪機發電廠已在埃及，墨西哥，摩洛哥獲得批准。[59]
光伏（PV）電池，也被稱為太陽能電池，將光轉化成電力。在1980年代和1990年代初，大多數光伏組件被用來提供偏遠地區供電。但是，從1995年左右，工業界所作出的努力已日益注重發展建築整合太陽能和對電網連接光伏電站的應用。
特別是日照充足的地區，如在美國南部，西班牙，中東，北非，印度和中國部分地區，現代化的太陽能電池組件是實現電網平價。並且在位於進一步北方的國家如德國，法國和捷克共和國，被預計到2015年光伏發電實現電網平價。[60]
技術價格的下降和化石燃料成本上升，正在使光伏（PV）電廠對於大投資者們越來越有吸引力。[60]截至2011年12月，在世界上最大的光伏（PV）電廠是格爾木太陽能園區（中國, 200 MW）, Sarnia Photovoltaic Power Plant (加拿大, 97 MW), Montalto di Castro Photovoltaic Power Station (意大利, 84.2 MW), Finsterwalde Solar Park (德國, 80.7 MW), Okhotnykovo Solar Park (烏克蘭, 80 MW), Lieberose Photovoltaic Park (德國, 71.8 MW), Rovigo Photovoltaic Power Plant (意大利, 70 MW), Olmedilla Photovoltaic Park (西班牙, 60 MW),和Strasskirchen Solar Park (德國, 54 MW).[61]
還有許多大型工廠正在興建。Desert Sunlight Solar Farm是一個正在建設中的550 MW的太陽能電廠，位於加州河濱縣，它將使用由First Solar公司製造的薄膜太陽能光伏組件。[62]Topaz Solar Farm是一個正在興建中的550 MW的光伏電站，位於加州聖路易斯-奧比斯波縣。[63]Blythe Solar Power Project是一個正在建設中500 MW光伏電站，位於加州河濱縣。Agua Caliente Solar Project是一個正在建設中290 MW的太陽能光伏發電設施，位於亞利桑那州尤馬縣。California Valley Solar Ranch（CVSR）是一個正在建設的250 MW的太陽能光伏發電廠，由SunPower公司建造，位於加州谷東北部的Carrizo Plain平原。[64]230 MW的Antelope Valley Solar Ranch是First Solar公司的太陽能光伏發電項目，這是在羚羊谷地區的西部莫哈韋沙漠，並將於2013年完成的施工。[65]
太陽能光伏產業正在快速增長，儘管基數較小，在2011年年底前全球總容量為67 GW，相當於全球電力需求量的0.5％。[66]超過100個國家和地區使用太陽能光伏發電。[67]
太陽能電池的價格下降很快，在2014時，在主要市場增設太陽能電池，已經不需要補貼即可跟傳統能源競爭。
有些第二代的可再生能源，如風力發電，具有很大的潛力，並已實現了相對較低的生產成本。[70][71]在2010年，全球風力發電裝置增加了35,800 MW，總裝機容量達194,400 MW，和在2009年年底的158,700 MW的裝機容量相比，增加22.5％。
2010年的增加代表了投資總額為473億歐元（650億美元），和在第一次的占所有新的風電的一半以上是被增加在傳統市場歐洲和北美以外，主要是由於在持續繁榮的中國市場占了近一半的所有16,500 MW的安裝容量。中國目前擁有42,300 MW的風電裝機容量。[72]風力發電占發電在丹麥的約19％，西班牙和葡萄牙的9％，在德國和愛爾蘭共和國的6％。[73]這些都是一些在世界上最大的風電場，截至2011年12月：
| 風電場 | 裝機容量 (MW) |
國家 |
|---|---|---|
| Alta Wind Energy Center | 720 | 美國 |
| Capricorn Ridge Wind Farm | 662 | 美國 |
| Fântânele-Cogealac Wind Farm | 600 | 羅馬尼亞 |
| Fowler Ridge Wind Farm | 600 | 美國 |
| Horse Hollow Wind Energy Center | 736 | 美國 |
| 倫敦陣列 | 1000 | 英國 |
| Roscoe Wind Farm | 781 | 美國 |
| San Gorgonio Pass Wind Farm | 619 | 美國 |
| 謝菲德平原風電廠 | 845 | 美國 |
| Sheringham Shoal Offshore Wind Farm | 317 | 英國 |
| Tehachapi Pass Wind Farm | 690 | 美國 |
有許多大型風電場正在建設中，其中包括Anholt Offshore Wind Farm (400 MW), BARD Offshore 1 (400 MW), Clyde Wind Farm (548 MW), Greater Gabbard wind farm (500 MW), Lincs Wind Farm (270 MW), Lower Snake River Wind Project (343 MW), and the Walney Wind Farm（367 MW）。
全球運輸燃料乙醇生產在2000年和2007年間增加了翻了三倍，從170到超過520億升，而生物柴油擴大了十倍以上，從不到10億到近110億升。生物燃料提供全球運輸燃料的1.8％，並最近的估計表明它正在持續高速增長。運輸用生物燃料的主要生產國是美國，巴西和歐盟。[74]
巴西擁有在世界上最大的可再生能源項目之一，涉及從甘蔗生產燃料乙醇，並且乙醇現在提供了全國18％的汽車燃料。作為一個這樣做的結果和開採的國內深水石油來源，巴西曾經必須每年進口相當大份額的石油用於國內消費的需要，最近達到液體燃料的完全自給自足。[75][76]
幾乎所有在美國出售的汽油混合10％乙醇被稱為E10的混合燃料[77]，並且汽車製造商已經生產車輛可以設計運行在更高比例混合的乙醇混合燃料。福特汽車，戴姆勒 - 克萊斯勒，通用汽車汽車公司出售靈活燃料汽車，卡車和小型貨車，它們都可以使用從純汽油燃料到汽油和乙醇混合85％乙醇（E85）燃料。目前的挑戰是擴大生物燃料市場到它們在那裡迄今為止最受歡迎的農業州以外。2005年能源政策法案要求到2012年每年使用的生物燃料為750億美制加侖（28,000,000立方米），也將有助於擴大市場。[78]
日益增長的乙醇和生物柴油產業提供就業機會，工廠的建設，運營和維護，主要集中在農村地區。根據可再生燃料協會，「乙醇行業創造了僅在2005年的近154,000個在美國的就業機會，提高家庭收入$57億美元。它也在地方，州和聯邦級別上貢獻了約350億美元的稅收收入」。[78]
第三代可再生能源技術仍處於開發階段，並且其中包括先進的生物質氣化，生物煉製技術，高溫岩石地熱能發電和海洋能等。第三代技術尚未得到廣泛證明或僅具有有限的商業化。許多技術已露端倪，可能有潛力與其他可再生能源技術相比較，但仍然依賴於吸引足夠的重視和研發經費。[3]
根據國際能源署構，纖維素乙醇生物煉製可能讓生物燃料在未來發揮更大的作用，這作用比如國際能源署等組織以前認為的作用更大。[81]纖維素乙醇可以由植物物質構成，主要是不宜食的纖維素纖維形成的大多數植物的莖和枝。農作物殘餘物（如玉米秸稈，小麥秸稈和水稻秸稈等），木材廢料和城市固體廢物是纖維素生物質的潛在來源。專用於能源的農作物，例如柳枝稷，是有前途的纖維素來源；它們可以在許多地區可持續生產成爲纖維素的來源。[82]
海洋能是來自海中的各種形式的可再生能源，包括有波浪能，潮汐能，河流，海流能，海上風電，海水鹽差能（鹽度梯度能源）和海洋熱梯度能量。[83]
世界第一座潮汐能電站是郎斯潮汐電站 （240 MW）。該設施位於法國布列塔尼的郎斯河河口。它在1966年11月26日開業，目前被法國電力公司經營。
波浪能是海洋表面波浪運動所轉送的能量。海洋波浪是由太陽能源轉換而成的，因為太陽輻射的不均勻加熱與地殼冷卻及地球自轉造成風，風吹過海面又形成波浪，波浪所產生的能量與風速成一定比例。而波浪起伏造成水的運動，此運動包括波浪運動的位能差、往復力或浮力產生的動力來發電。波浪能是海洋能中能量最不穩定又無規律的能源。
截至2008年，地熱發電開發在超過40個國家和地區正在進行，部分原因是新技術的發展，例如增強型地熱系統(EGS)。[55]Binary cycle發電廠和改善鑽井和開採技術的發展，可以啟用一個比「傳統的」地熱系統的更大的地理範圍的增強型地熱系統。
示範EGS項目的已經投入運行於美國，澳大利亞，德國，法國和英國。[86]
在可再生能源領域的總投資，在2009年從$1600億美元，達到2010年的$2110億美元。在2010年的投資最多的國家是中國，德國，美國，意大利和巴西。[6]可再生能源行業的繼續增長得到預期，還有，促進政策有助於該行業比許多其他行業更加耐候2009年的經濟危機。[87]
截至2010年，維斯塔斯（英語：Vestas，丹麥）在市場交易量的百分比上是世界上最大的風力渦輪機製造商，華銳風電（中國）排在第二位。維斯塔斯和華銳風電共同交付在2010年新增的風電裝機容量爲10,228 MW，與它們自己的市場份額為25.9％。GE能源（美國）排在第三位，緊隨其後的是另一家中國供應商金風科技。德國愛納康（Enercon）公司在世界上排名第五，其後是印度的Suzlon位居第六。[88]
First Solar公司在2009年成為世界上最大的太陽能電池製造商，生產1,100 MW的產品，佔13％的市場份額。尚德電力在2009年以生產能力爲595 MW和7％的市場份額排在第二位。[89]緊隨其後領導者們的是夏普，有580 MW的產量，Q-Cells公司有540 MW的產量。英利綠色能源，晶澳太陽能控股公司，太陽能源(SunPower)公司，京瓷，Motech Solar和Gintech也分別在2009年排名的前10名。[89]
目前的能源市場，機構和政策已經被制定成為支持生產和使用化石燃料。[92]雖然較新的和更清潔的技術可能提供社會和環境效益，但公用事業電力機構往往拒絕可再生資源，因為它們已經被訓練為只有以大型的常規的電廠的方式思考。[93]故意的市場扭曲（如補貼），並非故意的市場扭曲（例如分割激勵）可能打擊可再生能源。[93]Benjamin K. Sovacool的認為，「在美國的可再生能源和提高能源效率所面臨的一些最秘密的而強大的障礙，更多的是來自於文化和制度，而不是來自於工程和科學」。[94]
可再生能源技術的大規模商業化的障礙主要是政治而不是技術，[95]並且有許多研究已確定了可再生能源利用的一系列的「非技術壁壘」。[9][96][97]相對於其他形式的能源，這些障礙把可再生能源置於在市場營銷的，機構的或政策的劣勢。主要的障礙包括：[96][97]
- 難以克服已經建立的能源系統，其中包括引進創新的能源系統的困難，特別是對光伏的分散式發電，原因是技術鎖定，電力市場被設計成集中式發電廠，並通過建立運營商控制的市場。正如氣候變化經濟學的斯特恩報告(Stern Review)指出：
國家電網通常對集中式發電廠的運作量身定做，從而有利於它們的表現。而不容易適應這些電網的技術就可能很難進入市場，即使這項技術本身是具有商業可行性。這也適用於分散式發電，因為大多數電網不適合獲得許多小來源的電力。大型可再生能源也可能會遇到的問題，如果它們都選址在遠離現有電網的地區。[98]
- 缺乏政府的政策支持，其中包括缺乏支持可再生能源技術部署的政策和法規，和現存的政策和法規阻礙可再生能源發展與支持傳統能源的發展。例子包括化石燃料的補貼，不充足的消費者的可再生能源激勵措施，政府承銷核電廠事故，對可再生能源的複雜的分區和許可程序。
- 信息傳播和消費者認知度的缺乏。
- 與常規能源技術相比，可再生能源技術有較高的資本成本。
- 不充足的的可再生能源項目的融資方案，包括項目開發商，企業家和消費者不能充分獲得可負擔得起的融資。
- 資本市場不完善，其中包括未能將所有傳統能源的成本（例如，空氣污染的影響，供應中斷的風險）吸收，並且未能將所有可再生能源的好處（如清潔的空氣，能源安全）吸收。
- 不足的勞動技能和培訓，其中包括缺乏充足的科學的，技術的和生產製造可再生能源所需的技能；缺乏可靠的安裝，維護和檢查服務;和難以提供足夠的對新技術的培訓的失敗的教育系統。
- 缺乏足夠的法規，標準，電力互聯，和淨計量電價的指導方針。
- 公眾對可再生能源系統美觀性的差評。
- 缺乏在能源的選擇和可再生能源項目的利益相關者/社區參與和合作。
由於有這樣一系列廣泛的非技術壁壘，因此沒有「銀彈」神奇解決方案，以推動可再生能源的過渡。因此，在理想情況下，需要有幾種不同類型的政策工具相互配合，以克服不同類型的障礙。[97][99]必須建立一個政策框架，將扳平公平的競爭環境，糾正這種與化石燃料的傳統方法的不平衡。政策領域必須跟上在能源領域具有廣闊的發展趨勢，以及反映特定的社會的，經濟的和環境的優先級別。[100]
因為自由市場制度存在有一些基本限制，公共政策就在可再生能源商業化中發揮作用。正如斯特恩報告(Stern Review)所指出：
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在一個自由化的的能源市場，投資者，經營者和消費者要面對他們的決定的全部費用。但是，在許多經濟或能源行業的的情況下並不是這樣。許多政策扭曲了能源市場，有利於現有的化石燃料技術。[98] |
國際太陽能學會曾經說過：「歷史上的常規能源資源的激勵政策繼續甚至直到在今天偏壓市場，埋藏使用常規能源的許多真正的社會成本」。[101]
相比可再生能源系統，化石燃料的能源系統有不同的生產，傳輸和使用成本的特性，新的促銷政策是必要的，以確保可再生能源系統的發展迅速和廣泛是對社會所喜歡的。[92]
萊斯特·布朗曾經說過，市場上「沒有包含的間接成本到提供商品或服務的價格，它確實沒充分體現大自然系統的服務，和它沒有尊重大自然系統的可持續的收益率閾值」。[102]市場也傾向於短期而不是長期，從而為子孫後代的關心是有限的。[102]稅收和補貼轉移可以幫助解決這些問題。[103]
稅收轉移已引起經濟學家們的廣泛討論和認可。它包括降低所得稅，同時提高徵收破壞環境的活動，以創造一個響應更快的市場。例如，對於煤炭征稅，其中包括增加的醫療費用與呼吸受污染的空氣，酸雨損害，氣候破壞的成本和費用，將鼓勵對可再生能源技術的投資。一些西歐國家已經稅收轉移，正處在被稱為是環境稅改革的過程中。[102]
正如有稅收轉移有必要，也有必要進行補貼轉移。補貼是並不是一個本質上是壞的事情，通過政府補貼計劃湧現了許多技術和產業。「斯特恩報告」解釋了從過去30年的創新的20家重點，在14個當中只有一個是資金完全由私營部門資助，和9個由完全公共資金資助。[104]在具體的例子，互聯網就是公共資金資助的的結果，把在政府實驗室和研究機構之間的電腦都聯繫在一起。在加利福尼亞州，聯邦減稅和一個強大的州稅扣除的組合，幫助建立現代風電產業。[103]
設置國家的可再生能源目標可以是可再生能源政策的重要組成部分，這些目標通常被定義為對於主要能源和/或發電混合的一個百分比。例如，歐盟規定在2010年的一個指示性的可再生能源目標，是歐盟總能源結構中的12％和電力消費的22％。歐盟各成員國的國家目標也已成立，以滿足歐盟總體的目標。其他定義了目標的發達國家的國家或區域包括澳大利亞，加拿大，以色列，日本，韓國，新西蘭，挪威，新加坡，瑞士和美國的一些州。[105]
在一些發展中國家，國家目標是可再生能源戰略的重要組成部分。設立可再生能源目標的發展中國家包括中國，印度，印度尼西亞，馬來西亞，菲律賓，泰國，巴西，埃及，馬里，南非。在一些工業化國家相比，許多發展中國家所設定的目標是相當溫和的。[105]
在大多數國家的可再生能源的目標是指示性的，不具約束力，但它們協助政府行動和監管框架。聯合國環境計劃署的建議，使可再生能源目標具有法律約束力，可成為一個重要的政策工具來實現更高的可再生能源市場的滲透。[105]
在應對在2000年代後期的全球金融危機，世界各主要國家政府都提出了《綠色經濟刺激計劃》的項目，作爲支持經濟復甦主要的政策工具之一。在2010年和2011年，在綠色經濟刺激計劃的$1880億美元資金已分配給可再生能源和提高能源效率。[106]
在2006年許多事件把可再生能源推入政治議程，包括在11月的美國中期選舉，這確定了清潔能源作為主流問題。此外，在2006年，「斯特恩報告」[13]作出了有力的低碳技術的投資的經濟案例，並認為經濟增長需要與降低能源消耗不必要是不兼容的。[108]根據聯合國環境計劃署的趨勢分析，氣候變化的關注[12]，加上最近油價高漲[109]，增加政府的支持率正在推動越來越多的投資到可再生能源和提高能源效率的行業。[14][16]
在2007年，可再生能源的投資資本流入達到創紀錄的$770億美元，並且在2008年繼續上升的趨勢。[15]經濟合作與發展組織仍佔主導地位，但現在在中國，印度和巴西的公司有越來越多的活動。在2006年，中國公司是第二大風險資本的接受方，位於美國之後。同年，印度公司是在國外最大的淨買方，主要是在更成熟的歐洲市場。[16]
2011年以後，太陽能電池開始大崩盤，到了2014年，太陽能發電在許多市場已經達到電網平價，配合上全球游資過多的現象，太陽能發電不需要政府補貼就可以大幅成長。
走向能源可持續性不但需要在提供能量的方式上有改變，而且需要在使用的能源方式上也有改變，並把提供各種產品或服務所需的能量的數量減少是至關重要的。在能量方程式中，在需求方改善的機會，是和那些在供應方改善的機會是同樣的豐富多樣，而且往往提供了顯著的的經濟利益。[110]
可持續能源的經濟需要對可再生能源和能源效率的承諾。可再生能源和能源效率據說是可持續能源政策的"雙支柱"。美國節能經濟委員會已經解釋，爲了穩定和降低二氧化碳排放量，這兩種資源必須被開發：[111]
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使用效率對減緩能源需求的增長是至關重要的，使不斷增加清潔能源供應能夠大幅削減化石燃料的使用。如果使用能源增長太快、可再生能源發展將追逐消退的目標。同樣，除非清潔的能源供應迅速到來，需求增長放緩才將會開始減少總的排放量;此外需要降低能源的碳含量。[111] |
國際能源署指出，可再生能源和提高能源效率政策，對於可持續能源未來的發展是兩個相輔相成的工具，兩者應共同發展，而不是獨立發展。[112]
- 生產過程
太陽能板的原材料和電腦芯片原材料一樣。大量生產過程中需要大量能源，有毒有害化學物質。化學物質主要靠工廠所在地法律法規管控。某些太陽能工廠已經安裝太陽能系統，用太陽能系統產生的清潔能源生產太陽能板。
- 對電網的影響
截至2017年12月，澳洲東部昆士蘭州有超過31%居民擁有屋頂太陽能系統，平均安裝功率超過3.5千瓦（世界第一）。但是高太陽能系統普及率也給電網電壓帶來問題。居民區中午用電量低，主要以出售電力給電力公司為主。傳統電網並沒有考慮雙向電力輸送。在居民區電力大額傳輸回電網的時候，電壓會逐步抬高，而且可能超過電器設備可能受範圍 [113]. 。科學研究已經有方法解決這種問題，但是都有各種成本考慮，例如，在中壓電網額外增加電壓控制裝置。 對於其他國家或地區的啟示：沒有系統性的分析和規劃，單一鼓勵促進太陽能在居民區的普及會帶來新的風險。更好的方式之一是，通過稅收或其他鼓勵措施，促進工業和商業用戶的太陽能系統安裝。因為工商業用戶主要用電高峰經常在白天，太陽能系統在日照白天發電，補充工商業用電，降低工商業對電網的壓力。
- 對能源投資和電費管理的影響
現實生活中的問題經常複雜多變，原因錯綜複雜。對於能源投資和電費管理也是同樣的道理，沒有適合每個方案的萬用靈丹。太陽能系統投資也許是很好的選擇，如果：當地陽光充足，電價較高而且持續漲價，政府通過財政或金融方式大力支持，電力可賣回給電力公司 （澳洲和德國）。投資回報經常是能源投資的主要考量。但是系統性的檢查，評估和分析，也許會發現，在目前市場條件下，一套綜合性的方案是最合適的。例如，通過房屋建築能效提高[114]，既有設備運行的改善[115]，和太陽能系統投資[116] ，可能會提供業主最好的投資回報 [117]
- 關於可再生能源的列表
- 大型風力發電場
- 知名的可再生能源組織
- 各國的可再生能源列表
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