在所有上述發電技術中，水力發電的使用曆史最長，而風力和地熱發電一直也在使用。太陽-熱發電和光伏發電不太普及，因為它們不如其它方法經濟，但在技術上是可行的，特別是光伏發電的經濟性，隨著這種方法使用的增加，有可能大大改善。據認為，大洋波力發電的大規模實際應用相當困難，因為它的能量密度太低，這類電廠需要大規模的海洋建造。隻要由於二氧化碳的積聚所致的全球變暖持續造成地球環境的破壞，就必須控製二氧化碳的產生。由於發電熱效率的提高，為降低二氧化碳的產生，特別是煤炭、燃料油、液化天然氣必須減少，但是，在未來必須通過發展新發電技術，如燃料電池，實現更高的效率。在減少二氧化碳的產生上，雖然原子能發電作為一種大容量電源最有效，但由於選址問題，核電站的建造不大容易。這樣看來，再生能源轉換就有用武之地了。盡管再生能源能量密度也低，而且在建造電廠期間也會產生二氧化碳，但是，每單位發電量所產生的二氧化碳量隻有礦物燃料的幾十分之一。
1水力發電
水力發電屬於目前發電技術中每單位發電量所產生的二氧化碳量最低者。它不會發出破壞環境的物質，如二氧化碳；在徑流式水電站的情況下，也不需要水庫；它對保護環境最為有利。在水庫型和抽水儲能型電站情況下，必須考慮水庫建造對環境的影響。目前正在使用的水輪機類型各異，根據應用的不同，既有大容量的，也有小容量的。日本三菱重工（MHI）為東京電力公司生產的大容量水輪機，其落差為728米，輸出功率412兆瓦。日本三菱重工為微型水力發電機的不規模水輪機開發出小容量水輪機，其最低落差為2米，最小功率為5千瓦。這種微型水力發電機作為一種獨立的小規模供電設施，適合於沒有電力供應的城鎮使用。
2風力發電
歐洲和美洲在風力渦輪的發展上處於領先地位，並隨著在美國公用事業管理政策條例（PURPA）的製定和加州減免賦稅，它們的實際應用迅速取得進展。日本三菱重工已在美國加州安裝了660台275千瓦級的風力渦輪。實際應用的這些渦輪機，其輸出功率範圍從不到100千瓦到約600千瓦，而兆瓦級的風力渦輪目前正處於中試階段。在日本，迄今輸出功率最高為300～400千瓦，但日本三菱重工開發的500千瓦級的渦輪在1996年10月已成功運轉。
3太陽—熱發電
（1）技術概述
太陽能發電技術可分為太陽—熱發電和光伏發電。在前一種情況下，通過搜集的太陽熱能，用水或低沸點流體直接或間接產生的蒸汽驅動汽車發電機：在後一種情況下，通過p—型和n—型半導體的組合，將陽光直接轉換為電。太陽—熱發電又分為直接和間接（二元循環）型發電係統。在前一種情況下，使用一台冷凝器，通過直接產生的蒸汽驅動汽輪機：而在後一種情況下，是在主係統使用一種沸點高於水的熔鹽或液態鈉，通過熱交換加熱輔助係統內的工作流體—水或低沸點流體產生蒸汽。雖然前一種係統簡單，但這種循環的熱效率低於後者，因為難以在高溫下取得蒸氣，所以需要輔助燃料點火。
（2）發展現狀
在日本，作為“日照計劃”的一部分，已建成輸出功率1000千瓦的中試裝置，從1981年起對其運行研究了2年多。應用了塔型和曲線—直線型冷凝器，用熱水蓄熱設施予以補充。美國在1982年開始對10兆瓦級的發電機進行研究，隨後建成了實際應用的輸出功率超過30兆瓦的裝置。
（3）技術問題
這種再生能源的基本問題如下，尚需研究和解決：
——由於日光能量密度低（在白天，最高每平方米1千瓦），要放置太陽熱能收集器需要巨大的空間。
——太陽輻射的強度變化大，白天最高，夜晚為零。由於發電取決於時間和天氣，所以不能實現穩定發電。
——由於難以通過熱積累把蒸氣的溫度提高到一個高水平，所以不能實現高效率的蘭金循環（總效率10%～15%）。
為減少電廠的設備成本、實現電力的穩定供應和提高效率，必須改善拋物麵反射鏡型和定日鏡塔型係統的熱收集效率，必須應用—補充鍋爐或畜熱係統；需通過使用一個二元循環提高溫度，並通過應用低沸點混合流體改善蘭金循環。
4光伏發電
（1）預期的發電量
在光伏發電技術的情況下，在建造發電設備中所產生的二氧化碳量僅次於水力發電技術，是第二個最低的，也不會產生汙染環境的物質，是一種理想的幹淨發電技術。為發電提供能量的日光在地球上到處都有，實際上其數量是無限的。假定在白天太陽輻射的最高強度是每平方米1千瓦，發電效率為10%，整個地麵上每年可能的發電量為14億億度，這相當於全世界能耗量的大約100倍。這意味著：如果把太陽電池放置於不到全球陸地麵積的1/100，或其沙漠麵積的1/20，所發電量就足以滿足全世界能量的需求。
（2）應用
這種再生能源每單位麵積的輸出功率密度低，所需要的麵積大約為燒煤電站的20倍。因此，它不適用於像日本這樣的小國由一家電力公司進行中央供電。這種發電應大規模在建築物上使用，如住宅、工廠、學校和辦公室的屋頂。在日本，白天用電量最高；在中午太陽電池的輸出功率也最高，因此，這種發電技術最適合。根據日本環境報學中心進行的研究，在日本太陽電池的市場潛力為134億千瓦，相對應的市場規模為每年670萬千瓦。在美國和印度，沙漠麵積巨大，目前正在進行的計劃是建造188兆（美國）或50兆瓦（印度）的光伏發電廠。由於世界上許多地區適用於大規模光伏發電，作為“新日照計劃”的一部分，發展一種全球性的幹淨能源係統，即世界能源網（WENET）正在進行中。該計劃的目的是在這些地區實現中央光伏發電，用所發出的電使水分解產生氫，氫既可用做能源，又可用做蓄能和輸能介質。從保護全球環境和能量生產角度看，實現這一計劃很重要。
（3）技術發展現狀
太陽電池可粗分為4類：單晶、多晶、化合物半導體和非晶。目前發電最常用且實際應用比例最高的應推晶體型。單晶型的光伏轉換效率為15%，多晶型為13%，而非晶型為8%，目前正在研究如何提高效率的問題。
5地熱發電
（1）技術概述
可供發電的地熱資源可粗分為蒸汽、蒸汽和熱水二相流、熱水。將蒸汽未加處理地引入汽輪機；而二相流被分為熱水和蒸汽，熱水通過閃蒸器變為蒸汽，引入汽輪機的低壓側。在熱水情況下，可采用上述的二元係統（通過使用主係統一側的熱水輔助側的低沸點流體蒸發，並通過低沸點流體驅動渦輪）。雖然做為輔助係統的流體，異丁烷、氟氯烴等已被采用，但是含有氨的流體未來也將會被采用。 （2）目前發展現狀
自從1966～1697年95兆瓦、11兆瓦的電站（由日本三菱重工安裝）分別投入運行以來，日本目前正在運行的裝置有18台，約生產530兆瓦的電。以間歇泉電站的容量最高，為151兆瓦。美國目前正在運行的間歇泉電站，功率在100萬千瓦以上。
（3）技術問題
通過二元循環可有效應用暖水和熱水，通過下孔（downhole）泵係統可最大限度使用熱水儲備。例如，在日本Otake地熱發電站，應用日本三菱重工製造的裝置，用異丁烷作為輔助循環的流體，取得的輸出功率為10兆瓦；渦輪進口處的流體是每平方厘米28公斤力（20℃）。日本三菱重工的技術得到高度評價，它們的技術是：通過單級或雙級閃蒸係統，將熱水變為蒸汽並將蒸汽引入渦輪的中壓或低壓段，這樣，雙相流熱資源就得到了有效應用。從減少由廠和設備成本觀點看，將雙相未處理的流引入汽輪機也被認為是有效的。日本三菱重工的雙級閃蒸係統於1977年投入商用，目前這種閃蒸係統被用在60多台發電裝置上。從有效使用小規模地熱資源觀點看，預計未來會發展中小型（使攜式）地熱發電裝置。
6洋能發電
雖然使用洋能的發電技術包括：大洋熱能轉換、潮汐、洋流和海波發電，但是，洋能密度低，因此必須建造大規模的海上投施，這就使洋能發電在經濟上很不利，除非能保證有良好的選址條件。以上簡述了使用各種再生能源的發電技術，但是，除水電外，任何再生能源的每單位麵積或體積的能量密度都低，因此，必須要有大規模的能量收集器設施，這將導致高的建築成本，使其在經濟方麵比不上熱電站，從而妨礙這類技術的應用和傳播。從保護地球環境和像日本這樣缺乏能源的國家角度看，作為能源自給自足的手段，應最大限度地使用再生能源。這就強烈要求：改善這類技術的經濟性，必須通過促進能量收集技術和提高未來電的轉換效率，加快再生能源轉換的應用和傳播。
21世的人類怎樣利用太陽能
現在世界上能量的消耗越來越大。煤、天然氣、石油仍是當代人類能源的主要來源，但它們的儲量畢竟是有限的。地球上的化石能源（或叫礦物能源）最多再用幾百年就枯竭了，有的能源（如石油）隻能再用幾十年。因此尋找新的能源問題日益迫切。太陽能的利用、原子能核電站的發展都是解決能源危機的重要方麵。然而，太陽能可能由於製作其收集設備的成本太高而不能作為人類最主要的能源資源，而用原子能來代替石油等作為能源的主角似乎又大材小用了。這是因為目前的原子能是核裂變的產物，是通過放射性元素鈾235的核裂變而產生熱量。鈾資源是很有限的，而且放射性物質的後處理也是個很棘手的問題。特別是前蘇聯的切爾諾貝利事件以來，放射能泄漏問題令人觸目驚心，發達國家中要求停止現行的原子能發電站運行的呼聲非常強烈。美國在近十幾年來，沒有建造一座原子能發電站。徹底解決能源問題的希望寄托在受控熱核反應——核聚變上。顧名思義，核聚變與核裂變相反，它是以原子核靠攏、聚變的形式發出能量的。由於核聚變與太陽的發熱原理相同，因此又被稱為“地上的太陽”。熱核反應就是兩個氫原子核碰撞而合成重核，並釋放出大量能量的過程。在所給出的反應方程式中，箭頭左邊是碰撞前的入射核及靶核，右邊是聚變後產生的核和粒子以及聚變時所釋放的能量。核科學中常用的能量單位是“百萬電子伏特”，它相當於一個電子或質子在通過一百萬伏的加速電壓後所具有的動能，這份能量相當於0.00107原子質量單位的質量，或相當於3.83×10.14卡熱量。兩個氫核聚變所放出的能量比原子間進行化學反應（例如燃燒）所能放出的最高能量要大數百萬倍，甚至比 重核裂變釋放的能量還要高出好幾倍。熱核反應的基本原料是氫的兩個同位素氘和氚，以及用於增值氚的鋰。我們知道，太陽已經有近50億年的曆史了，在如此漫長的時間，太陽始終像一個不滅的“火球”發出巨大的光和熱，使距其有近一億五千萬公裏之遙的地球仍然如此生機勃勃、氣象萬千。是什麼燃料使太陽能維持這樣長久而巨大的“火球”呢？原來，太陽所輻射的能量來自其內部產生的熱核能，那裏的熱核燃料就是氫，太陽主要就是由氫構成的。它是一團高溫等離子體。所謂等離子體，一般指電離的氣體，由離子、電子及未經電離的中性粒子所組成，因此正負電荷密度幾乎相等，故從整體上看呈現電中性。像火焰和電弧中的高溫部分、太陽和其他恒星的表麵氣層等都是等離子體。在等離子體中電磁力起主要作用，能引起和普通氣體大不相同的內部運動形態，例如電子和離子的集體振蕩，因此也有人稱它為“物質第四態”。 由於在太陽中，氫不斷發生熱核反應，太陽才能源源不斷地放出熱和光。宇宙中其它恒星的基本能源也是熱核反應能。在地球上，人類已實現了熱核聚變反應，例如氫彈的爆炸，但它是不可控的，因此這種聚變能是無法進行和平利用的。可見，如何以某種可控的方式實現熱核聚變，並把聚變能轉變為電能加以利用，這是人類探求新能源中十分活躍而意義重大的迷人課題。
從以下的有關數據中，我們可以看出受控熱核反應的誘人前景：
1千克煤碳燃燒可得熱量：3.3×10.7焦耳；
1千克汽油燃燒可得熱量：5.3×10.7焦耳；
-4克鈾裂變則可得熱量：8.2×10.13焦耳；
1千克氘聚變則可得熱量：3.5×10.14集耳；
所以，從所釋放的能量來看，1千克氘相當於4千克鈾，6600噸汽油及約10000噸煤。氘和鈾不一樣，它沒有放射性，而且提取也比較容易。按我國目前價格，大約1千克氘為幾萬元，而10000噸煤要近百萬元，汽油就更貴了。且在受控熱核反應後產生的惰性氣體氫對大氣沒有任何汙染，因此，聚變能源將是最清潔、最經濟的能源。其次氘的儲藏量也很大。
例如1千克海水中就有0。1克氘，地球上約有海水10.21千克，就有約10.27千克的氘，可釋放10.31焦耳的能量。按地球上目前能量的消耗水平為一年約2×10.20焦耳（1970年水平）來計，足夠供給幾百億年，而地球誕生以來也隻過了50億年，人類曆史則不超過幾百萬年，因此，氘的聚變幾乎是取之不盡、用之不竭的。
人們現在已經可以在實驗室裏用加速器來觀察和分析各種核反應事件。人們在努力探索用什麼方法才能獲得聚變能，除了所需要的氘和氚外，在什麼條件下才能實現受控熱核反應呢？首先要滿足實現熱核反應的點火條件：第一，溫度條件。要把熱核燃料加熱到臨界點火溫度以上，對氘-氚反應，約為幾千萬度至一億度，對氘-氘反應，約為一億度至幾億度。要使在反應器內的等離子密度與約束時間的乘積大於某個常數，對氘-氚反應，這個常數為10.14；對氘-氘反應，這個常數為10.16。在設計熱核反應器時，必須設法去達到這兩個條件。滿足了熱核反應點火的二個條件後，在怎樣的實際條件下可以實現點火呢？這是我們必須關心的問題。在自然界中，一些類似太陽的星體是滿足這兩個條件的，它們是存在於宇宙中的熱核反應器。太陽中含有幾十萬億立方千克的氫，這是它的獨特的熱核燃料。在太陽中心，溫度高達1500萬度以上，因而有緩慢的熱核反應發生。強大的引力把太陽等離子體約束一起，使得中心區的壓力達到3000億個大氣壓。在這種條件下，由於太陽內中心區的熱量極不容易輻射出來，因而太陽內的聚變釋能速度可與輻射損失速度相平衡，使得太陽自身構成一個持續的熱核反應器。不過，盡管太陽中每秒鍾所釋放的熱核能相當於爆炸近十億顆百萬噸級的氫彈，但所燒掉的熱核燃料相對於太陽的總質量而言卻是微乎其微的，這也是太陽數十億年如一日永放光熱的秘密。