Les énergies renouvelables sont des sources d'énergie dont le renouvellement naturel est aussi rapide qu'elles en devienne inépuisables à l'échelle du temps humain. Elles proviennent de phénomènes naturels : le Soleil essentiellement pour la chaleur et la lumière qu'il produit, mais aussi l'attraction de la Lune et la chaleur engendrée par la Terre . Leur caractère renouvelable dépend d'une part de la vitesse à laquelle la source est consommée, et d'autre part de la vitesse à laquelle elle se renouvelle.
L'expression « énergie renouvelable » veux dire « énergies d'origine renouvelable » qui sont plus correctes d'un point de vue physique.
La part des énergies renouvelables dans la consommation finale mondiale d’énergie était estimée en 2018 à 17,9 %, dont 6,9 % de biomasse traditionnelle (bois, déchets agricoles, etc.) et 11,0 % d'énergies renouvelables « modernes » : 4,3 % de chaleur produite par les énergies renouvelables thermiques (biomasse, géothermie, solaire), 3,6 % d'hydroélectricité, 2,1 % pour les autres renouvelables électriques (éolien, solaire, géothermie, biomasse, biogaz) et 1 % pour les biocarburants ; leur part dans la production d'électricité était estimée en 2018 à 26,4 %.
Le Soleil est la source la plus utuliser des différentes formes d'énergies renouvelables : son rayonnement lors de la photosynthèse, ou lors du cycle de l'eau (qui permet l'hydroélectricité) et l'énergie des vagues, la différence de température entre les eaux superficielles et les eaux ou encore la diffusion ionique provoquée par l’arrivée d’eau douce dans l’eau de mer (énergie osmotique). Cette énergie solaire alliée à la rotation de la Terre est à l'origine des vents (énergie éolienne) et des courants marins (énergie hydrolienne).
La chaleur interne de la Terre (géothermie) est assimilée à une forme d'énergie renouvelable, et le système Terre-Lune engendre les marées des océans et des mers permettant la mise en valeur de l'énergie marémotrice.
L'énergie solaire comme la chaleur interne de la Terre proviennent de réactions nucléaires (fusion nucléaire dans le cas du Soleil, fission nucléaire dans celui de la chaleur interne de la Terre).
Les combustibles fossiles ou minéraux (matériaux fissiles) ne sont pas des sources d'énergie renouvelables, les ressources étant consommées à une vitesse bien supérieure à la vitesse à laquelle celles-ci sont naturellement créées ou disponibles.
L'expression « énergies renouvelables et de récupération » (EnR&R) est parfois utilisée lorsque l'on ajoute aux énergies renouvelables la valorisation de la chaleur produite par différentes activités productives1.
Géothermie.
​La géothermie est une source d'énergie considérée comme inépuisable (dans certaines limites). Elle dépend des sources de chaleur internes de la Terre pour la géothermie profonde et des apports solaires pour la géothermie de surface. Son flux moyen est faible, à 0,1 MW/km2 (0,1 W/m2), ce qui réduit sa puissance exploitable économiquement. Toutefois, elle peut être plus concentrée près des failles tectoniques ou dans les formations volcaniques et géologiques favorables. On distingue donc quatre types d'utilisation selon ses caractéristiques locales : basse température (5-10 °C), profonde (50-95 °C jusqu'à 2 000 m), très haute température jusqu'à 10 000 m et geyser volcanique.
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Énergie solaire.
L'énergie solaire est une source d'énergie abondante et renouvelable. En théorie, si l'on récupère la totalité de l'énergie émise par le soleil et reçue par la Terre en une heure, cela suffirait pour couvrir les besoins mondiaux en électricité pendant un an. Une installation photovoltaïque avec un rendement estimé entre 15 et 17 % (en 2007 en Europe) produit 160 kWh/an/m2 (ou 160 GWh/an/km2N 2). Pour satisfaire aux besoins annuels de 19 000 TWh à l’échelle mondiale, il faudrait donc une surface de 344 km². Dans le cas de l’Europe des Vingt-Sept qui consomme 3 000 TWh par an, elle devrait atteindre 137 km² tandis que pour la France (500 TWh), ce serait 56 km².
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Biomasse.
L'énergie biomasse est une forme d'énergie qui a été utilisée par l'homme depuis la préhistoire. Elle se produit à partir de matières organiques telles que le bois, les végétaux et les déchets agricoles ou ménagers qui sont brûlés pour générer de la chaleur et/ou de l’électricité (cogénération). En France, 10 % de la production d'électricité provient du biogaz obtenu par fermentation des matières organiques. L’usine Dalkia Wastenergy située à Ivry-sur Seine (Val-de-Marne) traite plus de 690 000 tonnes de déchets ménagers chaque année.
Énergie éolienne.
L'énergie éolienne est une des sources d'électricité qui connaît la plus forte croissance à travers le monde. Les éoliennes, installées là où les conditions sont favorables, transforment l'air en mouvement en courant électrique. Elles peuvent être utilisées individuellement ou regroupées pour former des parcs et centrales qui alimentent des réseaux de distribution desservant habitations et commerces plus distants. De plus, cette forme d’énergie peut être transformée en hydrogène et servir de carburant pour les transports ou stockée pour produire ultérieurement de l’electricité sans rejeter ni polluer ni gaz à effet de serre.
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Énergie hydraulique.
L’hydroélectricité est une forme d'énergie produite par l'utilisation de l'eau. La quantité d’énergie produite dépend du volume et de la vitesse de l’eau : plus il y a d’eau et plus elle s’écoule rapidement, plus la quantité d’énergie sera importante. Cette énergie peut être obtenue en acheminant l'eau vers des turbines à travers un barrage ou près des chutes d'eau. L'exploitation hydro-électrique varie selon les conditions topographiques et climatiques, mais elle dépend également de la disponibilité et du prix des sources concurrentes telles que le vent ou le soleil. Au Canada, cette source représente 50 % de la production totale au Québec, 17 % en Colombie-Britannique, 10 % à Terre-Neuve-et-Labrador et 10 % en Ontario ; tandis que le Manitoba génère 9 %. Les autres provinces canadiennes ne représentent pas plus de 1%.
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