नवीकरणीय ऊर्जा, सूर्य (सौर ऊर्जा), पवन (पवन ऊर्जा), नदियाँ (जलविद्युत ऊर्जा), गर्म झरने (भूतापीय ऊर्जा), ज्वार (ज्वारीय ऊर्जा), और बायोमास (जैव ईंधन) जैसे पुनःपूर्ति योग्य स्रोतों से प्राप्त उपयोगी ऊर्जा।
21वीं सदी की शुरुआत में, दुनिया की लगभग 80 प्रतिशत ऊर्जा आपूर्ति कोयला, पेट्रोलियम और प्राकृतिक गैस जैसे जीवाश्म ईंधन से प्राप्त होती थी। जीवाश्म ईंधन सीमित संसाधन हैं; अधिकांश अनुमान बताते हैं कि तेल के सिद्ध भंडार कम से कम 21वीं सदी के मध्य तक वैश्विक मांग को पूरा करने के लिए पर्याप्त बड़े हैं। जीवाश्म ईंधन के दहन से कई नकारात्मक पर्यावरणीय परिणाम होते हैं। जीवाश्म ईंधन वाले बिजली संयंत्र सल्फर डाइऑक्साइड, पार्टिकुलेट मैटर, नाइट्रोजन ऑक्साइड और जहरीले रसायन (भारी धातु: पारा, क्रोमियम और आर्सेनिक) जैसे वायु प्रदूषक उत्सर्जित करते हैं, और मोबाइल स्रोत, जैसे जीवाश्म ईंधन वाले वाहन, नाइट्रोजन ऑक्साइड, कार्बन मोनोऑक्साइड और पार्टिकुलेट मैटर उत्सर्जित करते हैं। इन प्रदूषकों के संपर्क में आने से हृदय रोग, अस्थमा और अन्य मानव स्वास्थ्य समस्याएं हो सकती हैं। इसके अलावा, जीवाश्म ईंधन के दहन से होने वाला उत्सर्जन अम्लीय वर्षा के लिए जिम्मेदार है, जिसके कारण कई झीलों का अम्लीकरण हो गया है और इसके परिणामस्वरूप जलीय जीवन को नुकसान हुआ है, कई जंगलों में पत्तियों को नुकसान हुआ है, और कई शहरी क्षेत्रों में या उसके आसपास धुंध का उत्पादन हुआ है। इसके अलावा, जीवाश्म ईंधन के जलने से कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ2) निकलता है, जो ग्लोबल वार्मिंग का कारण बनने वाली मुख्य ग्रीनहाउस गैसों में से एक है।
इसके विपरीत, 21वीं सदी की शुरुआत में नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का वैश्विक ऊर्जा खपत में लगभग 20 प्रतिशत हिस्सा था, जो मुख्य रूप से हीटिंग और खाना पकाने के लिए लकड़ी जैसे बायोमास के पारंपरिक उपयोग से था। 2015 तक दुनिया की कुल बिजली का लगभग 16 प्रतिशत बड़े जलविद्युत ऊर्जा संयंत्रों से आया, जबकि अन्य प्रकार की नवीकरणीय ऊर्जा (जैसे सौर, पवन और भूतापीय) का योगदान कुल बिजली उत्पादन का 6 प्रतिशत था। कुछ ऊर्जा विश्लेषक कम कार्बन उत्सर्जन के कारण परमाणु ऊर्जा को नवीकरणीय ऊर्जा का एक रूप मानते हैं; 2015 में परमाणु ऊर्जा ने दुनिया की 10.6 प्रतिशत बिजली पैदा की।
1990 के दशक में पवन ऊर्जा में 20 प्रतिशत से अधिक की वृद्धि हुई और फोटोवोल्टिक्स में 30 प्रतिशत की वार्षिक दर से वृद्धि हुई, और 21वीं सदी की शुरुआत में नवीकरणीय ऊर्जा प्रौद्योगिकियों का विस्तार जारी रहा। 2001 और 2017 के बीच विश्व की कुल स्थापित पवन ऊर्जा क्षमता में 22 गुना वृद्धि हुई, जो 23,900 से बढ़कर 539,581 मेगावाट हो गई। फोटोवोल्टिक क्षमता का भी विस्तार हुआ, अकेले 2016 में 50 प्रतिशत की वृद्धि हुई। यूरोपीय संघ (ईयू), जिसने 2005 में नवीकरणीय स्रोतों से अपनी ऊर्जा का अनुमानित 6.38 प्रतिशत उत्पादन किया था, ने 2007 में उस आंकड़े को 2020 तक 20 प्रतिशत तक बढ़ाने का लक्ष्य अपनाया। 2016 तक यूरोपीय संघ की लगभग 17 प्रतिशत ऊर्जा नवीकरणीय स्रोतों से आई। लक्ष्य में कार्बन डाइऑक्साइड के उत्सर्जन में 20 प्रतिशत की कटौती करने और यह सुनिश्चित करने की योजना भी शामिल है कि सभी ईंधन खपत का 10 प्रतिशत जैव ईंधन से आता है। यूरोपीय संघ 2017 तक उन लक्ष्यों को प्राप्त करने की राह पर था। 1990 और 2016 के बीच यूरोपीय संघ के देशों ने कार्बन उत्सर्जन में 23 प्रतिशत की कमी की और जैव ईंधन उत्पादन को क्षेत्र में खपत होने वाले सभी ईंधन के 5.5 प्रतिशत तक बढ़ा दिया। संयुक्त राज्य अमेरिका में कई राज्यों ने समय के साथ नवीकरणीय ऊर्जा को बढ़ाने के लक्ष्य निर्धारित करके जलवायु परिवर्तन और आयातित जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता पर चिंताओं का जवाब दिया है। उदाहरण के लिए, कैलिफ़ोर्निया को 2010 तक अपनी प्रमुख उपयोगिता कंपनियों को नवीकरणीय स्रोतों से 20 प्रतिशत बिजली का उत्पादन करने की आवश्यकता थी, और उस वर्ष के अंत तक कैलिफ़ोर्निया उपयोगिताएँ लक्ष्य के 1 प्रतिशत के भीतर थीं। 2008 में कैलिफ़ोर्निया ने इस आवश्यकता को 2020 तक 33 प्रतिशत तक बढ़ा दिया, और 2017 में राज्य ने अपने नवीकरणीय उपयोग लक्ष्य को 2030 तक 50 प्रतिशत तक बढ़ा दिया।
