太阳能 太阳每小时发射出3.8×1023千瓦小时的能量，其中170000TW的能量照射在地球上，地球将其中的1/3反射回太空。地表每小时从太阳接收的能量远远超过人类一年的能源消费。但是要收集其中仅仅一小部分的能量却并不是件容易的事情。目前大量普及利用太阳能的关键技术是光生伏打电池或称光伏电池(photovoltaic cell)。现有的技术水平将太阳能转化为电能仅有10%的转化效率，因此要使用光伏电池来收集20TW的能量需要0.16%的土地都铺满光伏电池。即使美国7千万未使用的土地铺满光伏电池，也仅能产生0.25TW电，这仅是美国2000年电能消耗量的1/10。

　　全球太阳能的利用面临着诸多挑战。其中最主要的便是能量的传输和存储问题。如果在沙漠及其他人口稀疏地区建设大量太阳能收集站，政府必须同时建立大型的电力设施将能量传输到城市，这当然是可行的，然而费用却非常昂贵。

　　更困难的一点便是如何存储太阳能。电能是无法存储的，它必须要转化为其他形式的能量才能加以存储。由于全球电能需求量的庞大，因而目前已有的能量存储方式都是不可行的。另外一种方法是使用电能提高水位将水存入水库，这样以后可以释放出来发电。电能也可以生产氢气或其他化学燃料，然后通过管道输送到需要的地方，或者直接作为交通能耗。然而，这也需要建设一个新型的昂贵设施，这个费用还不包括在收集太阳能的高昂费用中。

　　光伏电池 尽管地球到太阳的距离约为1亿公里，太阳到达地球表面的能量仍可达平均每平方米1000瓦。光伏电池可以将这些能量转化为无污染的电能。光能转化为电能的机制其实很简单，但要将光伏电池普遍使用却不那么容易，光伏电池产生电流的价格是关键。现在太阳能电池的市场价格在每瓦3美元以下，随着薄膜技术的发展，将会有大量厂家生产光伏电池。光伏电池的市场正在以年增长率10%的速度增长。利用光伏电池模组发电不会造成任何大气污染，太阳能电池没有噪声，也不需要更换电线。所以光伏电池及其配套装置工业将会有大的发展。

　　风能 以目前的技术水平来看，利用风能已经能够使成本达到一千瓦时0.05美元，这比天然气和煤炭之外的其他能源都要廉价。然而其应用范围仍然有待探讨。据估计，即使在风力资源丰富的地方全部安装风力发电机并且价格合理，这仍然只能生产2~6TW能量。(斯坦福大学的研究人员也曾经做过估算，风能充分利用的话可以产生72TW能量，这个数字要高得多，它是基于地面以上80米高处风能潜力估算的，而这个高度正是现代风轮机的工作中心，风速也要大的多。)无论如何，风能是一种重要的可再生能源，将会得到充分利用，这一点是毋庸置疑的。

　　核能 核能是高度浓集的能源，可以建立在最需要用电的地方，另外，核能又是清洁能源，有利于保护环境。然而人类对核电站使用的担心主要集中在核安全问题上，如核燃料的放射性、核废料处理等。自1979年发生三哩岛核电站事故以来，美国未曾新建一个核电站，考虑到所需的高额资金支出、废物处理、社会责任，核扩散以及恐怖主义，这一切都使得对核能进行大规模推广的态度不太可能有大的改变。然而幸运的是，目前的核电厂比以往任何时候都运行得更为安全，将来一代的核反应堆还要进行改进，进一步加强安全防护。

　　氢经济

　　直接利用太阳能的光伏电池尽管有光明的应用前景，但应用范围毕竟有限。利用氢和氧的燃料电池将是替代化石燃料能源的主力。氢气产业早已建立，整个产业每年以5~10%的速率增长，而商业氢气制造业的增长率达到12~17%。氢是宇宙中数量最多的元素，然而氢气只是能量的载体，与自然界中传统的燃料不同，它只有使用其他能源才能制取出来。目前几乎一半的氢气是用天然气作原料，采用热解催化和气化工艺生产的;其次是重油和石脑油;然后是煤炭;只有4%是用电力从水中提取的。在制备氢气使用的可再生能源中，风能和生物能目前最为便宜，其次是潮汐能。氢也可以利用太阳能电解水产生。由于太阳能和风能的无限潜力，电解似乎可以提供未来社会所需要的任何数量氢气。一旦氢可以大量生产并能解决其储存和运输中的安全问题，人类社会可以说是进入了一个氢经济时代。那时由交通运输引起的严重的城市大气污染将从根本上得到解决。温室气体排放引起的全球气候变化将因此逐渐缓解。

　　甲醇经济

　　如果使氢跟二氧化碳直接反应，可以生成甲醇(CH3OH)。甲醇是一种工业化学品，是新一代“直接甲醇燃料电池”(DMFC)的燃料，这一燃料电池将甲醇转化为CO2和H2O，并产生电力。另外，甲醇可以脱水生成乙烯，利用乙烯可以生成所有碳氢化合物燃料以及当前从化石燃料生成的各类产品。因此，如果人类可以从非化石燃料来源有效地生产甲醇，它将最终取代石油和天然气成为燃料和化学原料。此外，二氧化碳通过还原转化为甲醇也可以减轻全球变暖，加上甲醇较之氢是一种更为安全的载体，因此可以考虑将“甲醇经济”作为“氢经济”的替代者。

　　从以上介绍可以看出，随着全球能源短缺及人类生存环境的恶化，以化石燃料为主的“碳经济”将逐步被利用可再生能源的氢经济或甲醇经济等新的发展模式所代替。进入21世纪以来，人类社会实际上正经历着一个悄悄的巨大变革。