Volgens die fisiese wette is die bogenoemde alternatiewe energiebronne streng gesproke nie "hernubaar" nie, maar kom voortdurend in natuurlike prosesse voor. Die straling van die son op die aarde word byvoorbeeld teruggestraal na die ruimte, vir 29% as lig en vir 71% as hitte. Die ontginning van hierdie duursame energiebronne beteken slegs dat 'n klein hoeveelheid energie vir die menslike gebruik benut word. Energieverbruik in die suiwer fisiese sin is nie denkbaar sonder dat die energie in die natuurlike prosesse teruggevoer word nie.
Selfs kernenergie in die vorm van kernsplitsing of kernversmelting is nie werklik hernubaar nie. Kernsplitsing benodig uraan of thorium as uitgangsmateriaal, waarvan die ontginbare voorrade beperk is. Sogenaamde kweekreaktors, wat in staat is om die hoeveelheid kloofbare materiaal te verhoog en in Frankryk en Rusland reeds in bedryf gestel is, sou 'n tydelike, maar dure en tegnologies ingewikkelde oplossing kon wees, tog is kernenergie in die meeste ontwikkelde lande weens die hoë koste wat die oprigting en onderhoud van 'n reaktor veroorsaak en die ongewenste byverskynsels soos radioaktiewe kernafval nou 'n tegnologie van die verlede wat langsamerhand afgeskaal word. Kernversmelting, wat die grondslag van 'n natuurlike kosmiese proses soos sonkrag vorm, is tans weens die moeilike handhawing van die plasmamengsel teen temperature van sowat 100 miljoen °C nog nie in die praktyk moontlik nie, aangesien 'n kragsentrale sommer net verniel word sodra die plasma per ongeluk met die materiaal van sy omgewing in aanraking kom. Die huidige teoretiese konsep van kernversmelting is egter ook nie denkbaar sonder litium as sy uitgangsmateriaal nie. Voorrade van hierdie grondstof sal vir 'n tydperk van sowat enkele duisend jaar beskikbaar wees, maar is nie onuitputlik nie.
Biomassa is 'n goeie voorbeeld van hernubare energiebronne. Die son fungeer hier as die energiebron vir die meeste natuurlike prosesse in die biosfeer, sodat biomassa as 'n duursame energiebron beskou word. Monokultuurverbouing van tipiese bioenergetiese gewasse soos suikerriet of raap behels egter 'n groot aantal vraagstukke in verband met omgewingsbewaring.
Ná die Tweede Wêreldoorlog is die kommersiële gebruik van kernenergie as 'n moontlike alternatief vir die konvensionele vuur beskou, tog het die bydrae van die kernkragsentrales tot die kragopwekking in die meeste lande – met uitsondering van Frankryk en Litaue – steeds relatief klein gebly.
In Februarie 2008 is die hoeksteen van Masdar City, 'n ekologiese modelstad met 'n beplande toekomstige bevolking van 50 000 mense sowat veertig kilometer buite die hoofstad van die Arabiese emiraat Abu Dhabi, gelê. Die stad, wat onder leiding van die Britse sterargitek Sir Norman Foster ontwerp is en ten 'n beraamde koste van 22 miljard VSA-$ binne 'n tydperk van tien jaar opgerig sal word, sal volgens sy ambisieuse konsep uitsluitlik gebruik maak van hernubare energiebronne soos sonenergie.
In 2009 het die Scientific American 'n aksieplan gepubliseer om 100 persent van die planeet met herbruikbare energie te voorsien, sien Mark Z. Jacobson. Dit verklaar dat hernubare energie soos wind, water en sonkrag moontlik is om die groeiende energiebehoeftes van die wêreld teen 'n billike prys te voorsien en sodoende die afskaffing van die gebruik van fossiel- en/of kernenergie te bespoedig.
Die meeste hernubare energiebronne word deur 'n lae energiedigtheid gekenmerk wat lei tot 'n ongunstige verhouding tussen die tegniese en finansiële hulpbronne wat ingespan moet word en die resultate wat behaal word. Projekte soos waterkrag- en windkragsentrales berokken steeds groot ekologiese skade, en die meeste hernubare energiebronne is daarnaas afhanklik van dagtye, seisoene, klimatiese en geologiese besonderhede. Dikwels word op 'n bepaalde tydstip meer energie opgewek as wat verbruik word, en die stoor of akkumulering van energie word dus 'n groot tegniese probleem.
Die mees ekonomiese gebruik is plaaslike hernubare kragopwekking in swak geïndustrialiseerde streke met beperkte elektrisiteitsverbruik of in ontwikkelende lande wat nie oor 'n voldoende infrastruktuur beskik nie. Son- en windenergie is hier baie geskik om byvoorbeeld ekologiese rampe soos ontbossing te voorkom.
Tans is daar 'n aantal bronne van hernubare energie en tegniese metodes vir hulle benutting beskikbaar:
Termiese energie vanaf die son: Sonversamelaars en sonverwarmingstelsels absorbeer die warmte van die son en stoor dit met behulp van water of ander stoormediums. Klein sonverwarmingstelsels met passiewe sonkragpanele is geskik vir gebruik in privaathuise en verlaag die koste van warmwater duidelik. Kragsentrales gebruik 'n groot aantal rekenaarbeheerde spieëls, sogenaamde heliostats, wat die loop van die son volg en die sonlig in die rigting van 'n sentrale kollektor reflekteer. Die sonlig word gebruik om water te verhit, en die stoom dryf turbines aan. Die stoomkonsep is dieselfde soos in konvensionele kool- en kernkragaangedrewe kragsentrales. Een van die grootste kragsentrales van hierdie soort is Solar One (tans vergroot tot Solar Two) in die Mojavewoestyn van Kalifornië (Verenigde State), wat aanvanklik oor 1 818 heliostats met 'n totale spieëloppervlak van 72 600 vierkante meter en 'n toring met 'n hoogte van 86 meter beskik. Dit lewer 10 megawatt elektrisiteit op. 'n Sonkrag-aangedrewe oond in die Suid-Franse dorp Odeillo het reeds temperature van sowat 4 000 °C opgelewer, maar benodig 'n onbewolkte hemel om effektief te kan werk. Sonskoorstene maak ook gebruik van die kweekhuisverskynsel om lug deur die son te verhit en die konveksiestroom te gebruik om krag op te wek.
Waterkrag: Waterkragsentrales skakel die waterkrag – dit wil sê die energie van vloeiende of opgegaarde water – na elektrisiteit om. Die water word deur middel van pype of 'n waterloop na turbines gelei, wat elkeen 'n generator aandryf.
Getykrag: Die getye is in feite 'n kombinasie van solare en lunare invloede, aangesien hulle deur die aantrekkingskragte van die son en die maan bewerk word. Eenvoudige, maar doeltreffende "getyemeule" of "blou meule" is al vroeg in die Noordwes-Franse gewes Bretagne gebruik om koring te maal. 'n Moderne weergawe van hierdie historiese meule in die vorm van 'n getyekragsentrale is in 1966 in die monding van die rivier La Rance naby Saint-Malo opgerig. Tydens die vloed stroom seewater in die monding. Tydens die eb dryf die water, wat terugvloei na die see, die turbines van die kragsentrale aan.
Termiese energie uit die see sal in die toekoms 'n rol kan speel. Hierdie metode benut die temperatuurverskille van die see, wat op 'n diepte van sowat 1 000 meter of meer benede die seevlak sowat 25 °C kan wees. 'n Kragsentrale wek krag met 'n siklus op, waarby eers koue water in 'n warmtewisselaar gepomp word. Hier word dit gebruik om ammoniak te verdamp en te kondenseer. Uiteindelik dryf die ammoniak turbines aan, wat elektrisiteit genereer.