現代利用渦輪葉片將氣流的機械能轉為電能而成為發電機。在中古與古代則利用風車將搜集到的機械能用來磨碎穀物或抽水。
風能、太陽能、潮汐都是新興的替代能源
風能量是豐富、近乎無盡、廣泛分布的，它能緩和溫室效應。我們把地球表麵一定範圍內，經過長期測量，調查與統計得出的平均風能密度的概況稱該範圍內能利用的依據，通常以能密度線標示在地圖上。
人類利用風能的曆史可以追溯到公元前，但數千年來，風能技術發展緩慢，沒有引起人們足夠的重視。自1973年世界石油危機以來，在常規能源告急和全球生態環境惡化的雙重壓力下，風能作為新能源的一部分才重新有了長足的發展。風能作為一種無汙染和可再生的新能源有著巨大的發展潛力，特別是對沿海島嶼，交通不便的邊遠山區，地廣人稀的草原牧場，以及遠離電網和近期內電網還難以達到的農村、邊疆，作為解決生產和生活能源的一種可靠途徑，有著十分重要的意義。即使在發達國家，風能作為一種高效清潔的新能源也日益受到重視，比如美國能源部就曾經調查過，單是德克薩斯州和南達科他州兩州的風能密度就足以供應全美國的用電量。
太陽能
太陽能一般指太陽光的輻射能量。
自地球形成，生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬幹物件，並作為保存食物的方法，如製鹽和曬鹹魚等。但在化石燃料減少下，人類才有意把太陽能進一步發展。
太陽能的利用有被動式利用（光熱轉換）和光電轉換兩種方式。太陽能發電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風能，化學能，水的勢能等等。
利用太陽能的方法主要有：
使用太陽能電池，通過光電轉換把太陽光中包含的能量轉化為電能；
使用太陽能熱水器，利用太陽光的熱量把水加熱；
利用太陽光的熱量加熱水，並利用熱水發電；
利用太陽光的光能中的粒子打擊太陽能板發電；
利用太陽能進行海水淡化；
太空太陽能轉換電能儲存，傳輸地麵電能接收站，訊號接收站；
根據環境與環境太陽日照的長短強弱，建立可移動式和固定式太陽能利用網；
太陽能運輸（汽車、船、飛機等）、太陽能公共設施（路燈、紅綠燈、招牌等）、建築整合太陽能（房屋、廠房、電廠、水廠等）；
太陽能裝置，例如太陽能計算機、太陽能背包、太陽能台燈、太陽能手電筒等各式太陽能應用與裝置……
現在，太陽能的利用還不很普及，利用太陽能發電還存在成本高、轉換效率低的問題，但是太陽能電池在為人造衛星提供能源方麵得到了很好的應用。
目前，全球最大的屋頂太陽能麵板係統位於德國南部比茲塔特（Buerstadt），麵積為40，000平方公尺，每年的發電量為450萬千瓦時。
日本為了達成京都議定書的二氧化碳減量要求，全日本都普設太陽能光電板，位於日本中部的長野縣飯田市，居民在屋頂設置太陽能光電板的比率甚至達2%，堪稱日本第一。而在中國的江蘇睢寧，太陽能利用率更達到95%，可謂全中國第一。
地熱能
地熱能是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內部的熔岩，並以熱力形式存在，是引致火山爆發及地震的能量。地球內部的溫度高達攝氏7，000度，而在80至100公哩的深度處，溫度會降至攝氏650度至1，200度。透過地下水的流動和熔岩湧至離地麵1至5公哩的地殼，熱力得以被轉送至較接近地麵的地方。高溫的熔岩將附近的地下水加熱，這些加熱了的水最終會滲出地麵。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法，就是直接取用這些熱源，並抽取其能量。
人類很早以前就開始利用地熱能，例如利用溫泉沐浴、醫療，利用地下熱水取暖、建造農作物溫室、水產養殖及烘幹穀物等。但真正認識地熱資源並進行較大規模的開發利用卻始於20世紀中葉。
地熱能的利用可分為地熱發電和直接利用兩大類。地熱能是來自地球深處的可再生熱能。它起源於地球的熔岩漿和放射性物質的衰變。地熱能儲量比目前人們所利用的總量多很多倍，而且集中分布在構造板塊邊緣一帶、該區域也是火山和地震多發區。如果熱量提取的速度不超過補充的速度，那麼地熱能便是可再生的。地熱能在世界很多地區應用相當廣泛。據估計，每年從地球內部傳到地麵的熱能相當於100PW·h。不過，地熱能的分布相對來說比較分散，開發難度大。