Les énergies renouvelables sont des énergies qui peuvent être renouvelées ou régénérées naturellement. Elles peuvent donc être utilisées sans limite dans le temps tandis que les énergies fossiles proviennent de réserves qui s'épuisent (qui se vident).

Il y a cinq familles principales d'énergies renouvelables. Dans l'ordre d'importance de leur exploitation actuelle, ce sont :

Si on compte toute l'utilisation du bois pour le chauffage et la cuisson, c'est celui-ci, et donc la biomasse, qui est l'énergie renouvelable la plus importante, tandis que pour la production d'électricité, c'est l'énergie hydraulique qui est de loin l'énergie renouvelable la plus utilisée.

Les systèmes d'utilisation d'énergie renouvelable sont très variés, certains sont mis en œuvre par des particuliers et d'autres ne sont possibles ou rentables que dans de grandes installations.

La quantité d'énergie produite par l'ensemble des énergies renouvelables est assez grande, mais par rapport au total de l'énergie consommée (encore beaucoup plus grand), cela reste une part assez faible. En comptant les énergies renouvelables non commercialisées (surtout du bois pour le chauffage ou pour la cuisine et des chauffe-eaux solaires par exemple), les énergies renouvelables représentent en 2018 environ 18 à 20 % de l'énergie totale consommée dans le monde. Pour que cette part augmente sérieusement, il faut non seulement une augmentation de la production d'énergies renouvelables mais il est nécessaire que l'énergie consommée au total diminue beaucoup1.

Dès l'Antiquité l'énergie hydraulique est apparue avec les moulins à eau. Au XIXe siècle on augmente la taille des installations et grâce à la turbine on leur fait produire de l'électricité, ce qui permet de faciliter l'utilisation de cette énergie, c'est l'énergie hydroélectrique.

Son fonctionnement : l'eau en descendant fait tourner une turbine et lui donne ainsi son énergie. Cette énergie est transmise mécaniquement à un générateur (l'inverse d'un moteur électrique) qui la transforme en électricité.

Si on compte seulement la production d'électricité, l'énergie hydraulique qui est de loin l'énergie renouvelable la plus utilisée.

Dans les sites très intéressants à équiper, c'est une énergie qui demande des investissements notables et des techniques de précision, mais qui coûte ensuite peu d'argent et de travail pour faire fonctionner des installations puissantes. Cependant les sites les plus intéressants à équiper sont limités. Dans les pays où l'hydroélectricité s'est déjà beaucoup développée au XXe siècle, cette production ne peut plus beaucoup augmenter.

La biomasse en tant que ressource d'énergie est l'utilisation de la matière de diverses plantes en la transformant ou non. Il y a notamment :

Il y a d'autres méthodes et ressources utilisées.

L'énergie éolienne est l'énergie du vent. Cette énergie a été exploitée de différentes façons :

Les éoliennes sont des moulins à vent modernes. Le vent qui les entraîne forme des forces mécaniques. Les hélices des éoliennes, captent l'énergie du vent et la transforment en électricité grâce à un générateur.

On utilise l'énergie solaire en captant les rayons du soleil et en les transformant en électricité ou en utilisant leur chaleur. Il existe trois types d'énergie solaire :

Des panneaux solaires piègent les rayons du soleil qui sont ensuite transformés par des absorbeurs métalliques en électricité. Les énergies solaires servent à fournir de l’électricité dans les maisons.

Dans ce cas, les panneaux servent à capter de la chaleur pour fournir notamment de l'eau chaude.

Ici les rayonnements du soleil chauffent de l'eau qui est ainsi transformée en vapeur. Cette vapeur fait tourner une turbine : l’énergie de la turbine en mouvement est transformée en énergie électrique.

La géothermie utilise la chaleur naturelle contenue dans les sous-sols.
La géothermie est utilisée pour :

La géothermie est appelée haute énergie (à plus de 150 °C), moyenne énergie (de 90 °C à 150 °C), basse énergie (de 30 °C à 90 °C) et très basse énergie (à moins de 30 °C).

La France est l'un des premiers producteurs européens d’énergies renouvelables, avec une production primaire de 20,55 Mtep en 2009, dont 46% par la biomasse et 25% par l’hydraulique en 2007.