可持续能源（Sustainable energy）是与其供应相比以微不足道的速度消耗的能源以及可管理的附带效应，尤其是环境影响。 可持续能源的另一个常见定义是能够满足当前需求的能源系统，同时不损害后代满足其能源需求的能力。 并非所有可再生能源都是可持 虽然可再生能源被定义为在人类时间尺度上自然补充的能源，但可持续（通常称为“清洁”）能源不得损害其采用的系统，以至于无法满足未来需求。 可持续发展的组织原则是可持续发展，其中包括四个相互关联的领域：生态学，经济学，政治学和文化。 可持续性科学是可持续发展和环境科学的研究。
技术促进可持续能源，包括可再生能源，如水电，太阳能，风能，波浪能，地热能，生物能，潮汐能以及旨在提高能源效率的技术。 多年来，成本大幅下降，并且持续下降。 越来越多的有效政府政策支持投资者信心，这些市场正在扩大。 从化石燃料到生态可持续系统的能源转变正在取得相当大的进展，许多研究都支持100％的可再生能源。
定义
据说能源效率和可再生能源是可持续能源的两大支柱。 在可持续发展的更广泛背景下，有三大支柱，生态，经济和社会。 可持续能源定义的一些方法是：
“实际上，提供能源以满足当前的需求，同时又不损害后代满足其需求的能力。可持续能源有两个关键组成部分：可再生能源和能源效率。” – 可再生能源和效率伙伴关系（英国）
“为所有人提供能源密集型产品和服务的公平可用性以及为子孙后代保护地球之间的动态和谐。” 并且，“解决方案将在于找到可持续的能源和更有效的转换和利用能源的手段。” – 来自麻省理工学院出版社的JW Tester等人的可持续能源。
“任何能源生产，效率和保护来源：资源可用于实现大规模扩展，成为能源生产的重要部分，长期，最好是100年……” – Invest，一个绿色技术非营利组织。
“能够在人的一生中补充并且不会对环境造成长期损害的能源。” – 牙买加可持续发展网络
这通过关注能源继续提供能源的能力，将可持续能源与其他可再生能源术语（如替代能源）区分开来。 可持续能源可以产生一些环境污染，只要它不足以禁止在无限期内大量使用来源。 可持续能源也与低碳能源不同，低碳能源只有在不增加大气中的二氧化碳的意义上才是可持续的。
绿色能源是可以提取，生成和/或消耗的能量，而不会对环境产生任何显着的负面影响。 地球具有恢复的自然能力，这意味着不超过该能力的污染仍可称为绿色。
绿色能源是可再生能源的一个子集，代表了可提供最高环境效益的可再生能源和技术。 美国环境保护局将绿色电力定义为太阳能，风能，地热能，沼气，生物质和低影响小水电产生的电力。 客户经常购买绿色电力以避免环境影响和减少温室气体排放。
绿色能源和绿色电力
绿色能源包括可以在几乎没有污染的情况下利用的自然能量过程。 绿色电力是可再生能源产生的电力。
厌氧消化，地热能，风能，小型水电，太阳能，生物质能，潮汐能，波浪能和某些形式的核电（能够通过称为核嬗变的过程“燃烧”核废料的核电） ，例如积分快堆，因此属于“绿色能源”类别。 一些定义还可能包括废物焚烧产生的能量。
包括绿色和平组织创始人和第一任成员帕特里克摩尔，乔治蒙比尔特，比尔盖茨和詹姆斯洛夫洛克在内的一些人特别将核电列为绿色能源。 其他人，包括绿色和平组织的菲尔拉德福德不同意，声称与放射性废物有关的问题和核事故的风险（如切尔诺贝利灾难）对环境和人类造成了不可接受的风险。 然而，较新的核反应堆设计能够利用现在被认为是“核废物”的东西，直到它不再（或显着更少）危险，并具有极大地减少核事故可能性的设计特征。 这些设计尚未商业化。 （参见：熔盐反应器）
有人认为，虽然绿色能源是解决世界能源消耗日益增加的值得赞扬的努力，但必须伴随着文化变革，这种变化会促使世界能源需求下降。
在一些具有共同承运人安排的国家，电力零售安排使消费者可以从其公用事业公司或绿色电力供应商处购买绿色电力（可再生电力）。
当从电力网络购买能量时，到达消费者的电力不一定是从绿色能源产生的。 当地公用事业公司，电力公司或国家电力集团从可能产生化石燃料，核能或可再生能源的电力生产商处购买电力。 在许多国家，绿色能源目前提供的电量非常少，通常对总体电池的贡献不到2％到5％。 在美国的一些州，地方政府已经使用社区选择聚合和太阳能债券形成了区域电力购买池，以实现51％或更高的可再生混合物，例如在旧金山市。
通过参与绿色能源计划，消费者可能对所使用的能源产生影响，并最终可能有助于促进和扩大绿色能源的使用。 他们还向政策制定者发表声明，表示他们愿意为支持可再生能源支付高价。 绿色能源消费者或者要求公用事业公司增加他们从池中购买的绿色能源（因此减少他们购买的非绿色能源的数量），或直接通过绿色电力供应商为绿色能源提供资金。 如果可用的绿色能源不足，公用事业公司必须开发新能源或与第三方能源供应商签订合同以提供绿色能源，从而建造更多能源。 但是，消费者无法检查所购买的电量是否为“绿色”或其他方式。
在荷兰等一些国家，电力公司保证购买绿色电力客户所使用的等量“绿色电力”。 荷兰政府将绿色电力免征污染税，这意味着绿色电力几乎不比其他电力贵。
最近改进我们的电网的一个概念是将来自地球轨道卫星或月球的微波直接发射到需要的时间和地点。 在月球表面捕获的太阳能产生的能量在这个系统中，接收器将是“宽的，半透明的帐篷状结构，可以接收微波并将其转换为电能”。 美国宇航局在2000年表示，该技术值得追求，但现在说这项技术是否具有成本效益还为时尚早。
世界自然基金会和几个绿色电力标签组织创建了（现已解散）尤金绿色能源标准，根据该标准，国家绿色电力认证计划可以通过认证，以确保购买绿色能源可以提供额外的新绿色能源资源。
创新的绿色能源趋势和解决方案是2017年哈萨克斯坦阿斯塔纳世博会的讨论中心。 2017年专业博览会以“未来能源”为主题，汇集了115个国家和22个国际组织的代表。
当地的绿色能源系统
那些对通过电网实现绿色能源的第三方电网方法不满意的人可以安装他们自己的本地可再生能源系统。 在某些情况下，从太阳能到风能甚至是当地水力发电的可再生能源电力系统是当地可用的许多类型的可再生能源系统。 此外，对于那些有兴趣通过可再生能源加热和冷却住宅的人来说，地热泵系统能够利用地球的恒定温度，地下几英尺约7到15摄氏度，并且在更深的地方可以大幅增加，是一种选择。超过传统的天然气和石油燃料的热量方法。 此外，在地球地壳特别薄或火山附近的地理位置（如冰岛的情况），由于这些地方的温度梯度更为显着，因此存在产生比其他地点更多的电力的可能性。语言环境。
这种方法在美国的优势在于许多州提供激励措施来抵消可再生能源系统的安装成本。 在加利福尼亚州，马萨诸塞州和美国其他几个州，社区能源供应的新方法称为社区选择聚合，为社区提供了征求有竞争力的电力供应商和利用市政收入债券来资助当地绿色能源资源开发的手段。 个人通常会确信他们使用的电力实际上来自他们控制的绿色能源。 一旦系统付费，可再生能源系统的所有者将基本上免费生产他们自己的可再生电力，并且可以将剩余部分出售给当地公用事业公司以获取利润。
使用绿色能源
可再生能源在其产生之后需要存储在用于自主设备和车辆的介质中。 此外，为了在偏远地区（即没有连接到主电网的区域）提供家庭用电，需要储能以与可再生能源一起使用。 在后一种情况下使用的能量产生和消耗系统通常是独立的电力系统。
绿色能源和区域标签
欧洲联盟
欧洲议会和理事会2004年2月11日关于根据内部能源市场有用的热需求促进热电联产的第2004/8 / EC号指令包括第5条（高效热电联产的电力来源保证） 。
欧洲环保NGO已经推出了绿色电力生态标签。 生态标签被称为EKOenergy。 它为可持续性，额外性，消费者信息和跟踪设定了标准。 只有部分由可再生能源生产的电力符合EKOenergy标准。
绿色能源供应认证计划于2010年2月在英国启动。该计划实施了能源监管机构Ofgem的指导方针，并制定了透明度，可再生能源供应销售匹配和额外性的要求。
美国
美国能源部（DOE），环境保护局（EPA）和资源解决方案中心（CRS）承认自愿购买可再生能源（也称为可再生电力或绿色电力）的电力作为绿色电力。
NREL数据显示，购买可再生能源的最常用方式是购买可再生能源证书（RECs）。 根据自然营销协会（NMI）的调查，55％的美国消费者希望公司增加可再生能源的使用。
DOE选择了六家公司作为其2007年绿色电源供应商奖，包括Constellation NewEnergy; 3Degrees; 斯特林星球; SunEdison公司; 太平洋电力和落基山电力; 和硅谷电力。 这六位获奖者提供的绿色电力总量相当于每年超过50亿千瓦时，足以为近465,000户美国家庭提供电力。 2014年，Arcadia Power为所有50个州的家庭和企业提供RECS，使消费者能够使用EPA绿色电力伙伴关系定义的“100％绿色电力”。
美国环境保护署（USEPA）绿色电力伙伴关系是一项自愿性计划，通过提供专家建议，技术支持，工具和资源来支持可再生电力的组织采购。 这可以帮助组织降低购买可再生能源的交易成本，减少碳足迹，并将其领导力传达给关键利益相关者。
在全国范围内，超过一半的美国电力客户现在可以选择从零售电力供应商处购买某种类型的绿色电力产品。 大约四分之一的国家公用事业公司向客户提供绿色电力计划，2006年美国可再生能源的自愿零售额总计超过120亿千瓦时，比上一年增长40％。
在美国，通过电网购买绿色能源的主要问题之一是当前集中式基础设施，它为消费者提供电力。 这种基础设施导致越来越频繁的掉电和停电，高二氧化碳排放，更高的能源成本和电能质量问题。 另外还将投入4500亿美元用于在未来20年内扩展这个新兴系统，以满足不断增长的需求。 此外，随着风能，太阳能和地热能等可再生能源的整合，这个集中式系统现在正在进一步负担过重。 可再生资源由于其所需的空间而通常位于能源需求较低的偏远地区。 目前的基础设施将把这种能源运输到高需求区域，例如城市中心，效率极低，在某些情况下是不可能的。 此外，尽管生产的可再生能源数量或此类技术的经济可行性，只有约20％能够纳入电网。 为了实现更具可持续性的能源形式，美国必须采取措施，实现适应混合燃料经济的电网变革。
正在提出若干举措来减轻分配问题。 首先，减少美国二氧化碳排放和减缓全球变暖的最有效方法是通过保护工作。 目前美国电网的反对者也主张将电网分散。 该系统将通过减少传输中的能量损失来提高效率。 它在经济上也是可行的，因为它将减少将来需要建造的电力线的数量以满足需求。 在该系统中合并热量和功率将产生额外的好处并有助于将其效率提高多达80-90％。 这是目前化石燃料工厂的显着增长，其效率仅为34％。
Lieef（www.Lieef.com）等公司已开始代表公司和投资基金报告ESG指标，以提高迄今为止空间透明度的重要性，但尚未找到统一的衡量工具。
可持续能源研究
学术界，联邦政府和商业部门中有许多组织在可持续能源领域开展大规模的先进研究。 该研究涵盖了可持续能源领域的几个重点领域。 大多数研究的目标是提高效率和提高整体能源产量。 多个联邦政府支持的研究组织近年来一直关注可持续能源。 其中两个最重要的实验室是桑迪亚国家实验室和国家可再生能源实验室（NREL），这两个实验室均由美国能源部资助，并得到各种企业合作伙伴的支持。 桑迪亚的总预算为24亿美元，而NREL的预算为3.75亿美元。
朝着可持续能源系统的科学生产呈指数级增长，从大约500篇关于1992年可再生能源的英文期刊论文发展到2011年的近9,000篇论文。
生物质能
生物质是源自生物或最近生物的生物材料。 它通常是指植物或植物衍生的材料，其特别称为木质纤维素生物质。 作为能源，生物质可以通过燃烧直接使用以产生热量，或者在将其转化为各种形式的生物燃料之后间接使用。 生物质转化为生物燃料可以通过不同的方法实现，这些方法大致分为：热，化学和生物化学方法。 木材仍然是当今最大的生物质能源; 例子包括森林残留物 – 如死树，树枝和树桩 – ，院子剪报，木屑甚至城市固体废物。 在第二种意义上，生物质包括可以转化成纤维或其他工业化学品（包括生物燃料）的植物或动物物质。 工业生物质可以从许多类型的植物中生长，包括芒草，柳枝稷，大麻，玉米，杨树，柳树，高粱，甘蔗，竹子和各种树种，从桉树到油棕（棕榈油）。
生物质，沼气和生物燃料被燃烧产生热量/电力，这样做会损害环境。 这种燃烧产生污染物，如含硫氧化物（SOx），氮氧化物（NOx）和颗粒物质（PM）; 据世界卫生组织估计，每年有700万人因空气污染而过早死亡。 生物质燃烧是主要因素。
乙醇生物燃料
作为北美生物燃料的主要来源，许多组织正在进行乙醇生产领域的研究。 在联邦层面，美国农业部对美国的乙醇生产进行了大量研究。 大部分研究都是针对乙醇生产对国内食品市场的影响。 国家可再生能源实验室开展了各种乙醇研究项目，主要是在纤维素乙醇领域。 与传统的玉米基乙醇相比，纤维素乙醇具有许多优点。 它不会带走或直接与食物供应冲突，因为它是由木材，草或植物的不可食用部分产生的。 此外，一些研究表明纤维素乙醇比玉米乙醇更具成本效益和经济可持续性。 即使我们使用了我们在美国拥有的所有玉米作物并将其转化为乙醇，它也只能产生足够的燃料来满足美国13％的汽油消耗量.Sandia National Laboratories进行内部纤维素乙醇研究，同时也是联合生物能源研究所（JBEI）的成员，该研究所是由美国能源部成立的研究机构，其目标是开发纤维素生物燃料。
其他生物燃料
从1978年到1996年，国家可再生能源实验室在“水生物种计划”中试验了藻类燃料的生产。 新罕布什尔大学生物燃料集团的迈克尔·布里格斯（Michael Briggs）发表的一篇自我发表的文章，通过利用天然油含量大于50％的藻类提供了用生物燃料真实替代所有机动车燃料的估计，布里格斯建议可以生长在污水处理厂的藻类池塘。 然后可以从系统中提取这种富含油的藻类并加工成生物燃料，干燥的剩余物进一步再加工以产生乙醇。 尚未以商业规模生产用于收集生物燃料油的藻类，但已进行可行性研究以达到上述产量估算。 在生物燃料生产过程中，藻类实际上消耗空气中的二氧化碳并通过光合作用将其转化为氧气。 除了预计的高产量之外，不同于粮食作物的生物燃料的藻类养殖不会导致粮食减产，因为它既不需要农田也不需要淡水。 许多公司正在寻求用于各种目的的藻类生物反应器，包括将生物燃料生产扩大到商业水平。
各个部门的几个小组正在对麻风树（Jatropha curcas）进行研究，麻风树是一种有毒的灌木状树，其产生的种子被许多人认为是生物燃料原料油的可行来源。 这项研究的大部分内容都集中在通过遗传学，土壤科学和园艺实践的进步来提高麻风树的每英亩总产油量。 总部位于圣地亚哥的麻风树开发商SG Biofuels利用分子育种和生物技术生产麻风树的优良杂交种子，与第一代品种相比，产量显着提高。 可持续能源农业中心（CfSEF）是一家位于洛杉矶的非营利性研究机构，致力于麻风树在植物科学，农学和园艺领域的研究。 预计这些学科的成功探索将在未来十年内将麻风树农场的产量提高200-300％。
钍
可能有两种核电来源。 裂变用于所有现有的核电厂。 融合是存在于恒星中的反应，包括太阳，并且在地球上使用仍然不切实际，因为聚变反应堆尚不可用。 然而，由于担心放射性废物处理，安全，严重事故的风险以及拆除旧电厂的技术和经济问题，核电在政治上和科学上都存在争议。
钍是一种用于钍基核能的可裂变材料。 钍燃料循环声称比铀燃料循环具有几个潜在的优势，包括更大的丰度，更好的物理和核性质，更好的抗核武器扩散和减少钚和act系元素的产生。 因此，它有时被称为可持续的。
太阳能
阻碍大规模实施太阳能发电的主要障碍是当前太阳能技术的低效率。 目前，光伏（PV）面板仅具有将约24％的阳光转换成电能的能力。 按照这个速度，太阳能仍然存在许多广泛实施的挑战，但是在降低制造成本和提高光伏效率方面已经取得了稳步进展。 桑迪亚国家实验室和国家可再生能源实验室（NREL）都资助了太阳能研究项目。 NREL太阳能项目的预算约为7500万美元，并开发了光伏（PV）技术，太阳能热能和太阳辐射领域的研究项目。 桑迪亚太阳能部门的预算不明，但它占该实验室24亿美元预算的很大一部分。 近年来，有几个学术课程专注于太阳能研究。 北卡罗来纳大学（UNC）的太阳能研究中心（SERC）的唯一目的是开发具有成本效益的太阳能技术。 2008年，麻省理工学院（MIT）的研究人员开发出一种储存太阳能的方法，利用它从水中生产氢燃料。 这项研究的目的是解决太阳能发展所面临的障碍，即在太阳不发光的夜间，储存能量。 2012年2月，总部位于北卡罗来纳州的Semprius Inc.，一家由德国西门子公司支持的太阳能开发公司，宣布他们开发出世界上最高效的太阳能电池板。 该公司声称该原型将33.9％的阳光转化为电能，是之前高端转换率的两倍多。 许多发达国家也在进行人工光合作用或太阳能燃料的重大项目。
天基太阳能发电
天基太阳能发电卫星寻求克服存储问题，提供清洁，恒定和全球化的文明规模的能源。 日本和中国有积极的国家计划，旨在商业规模的太空太阳能发电（SBSP），并且两国都希望在2030年代进行轨道演示。 中国空间技术研究院（CAST）凭借其多旋转接头设计视频赢得了2015年国际太阳能设计大赛。 SBSP的支持者声称，基于太空的太阳能发电将是清洁的，恒定的和全球性的，并且可以扩展以满足所有的行星能量需求。 最近的多机构行业提案（与五角大楼2008年的建议相呼应）通过以下投球和视觉视频赢得了SECDEF / SECSTATE / USAID主任D3（外交，发展，国防）创新挑战赛。 Northrop Grumman以1750万美元的价格为CALTECH提供超轻量设计。 Keith Henson最近发布了一个“引导”方法的视频。
风
风能研究可追溯到几十年到20世纪70年代，当时NASA开发了一种分析模型来预测大风期间的风力涡轮机发电。 今天，桑迪亚国家实验室和国家可再生能源实验室都有致力于风能研究的计划。 桑迪亚的实验室专注于材料，空气动力学和传感器的进步。 NREL风电项目的重点是改善风电厂的发电量，降低资本成本，使风能整体上更具成本效益。 加州理工学院的优化风能实验室（FLOWE）的成立是为了研究风能农业技术实践的可再生方法，这些方法有可能降低风能生产的成本，规模和环境影响。 Sky WindPower公司的总裁认为风力发电机能够以平均每分钟/千瓦时的电量发电，与煤炭发电相比，这只是成本的一小部分。
风电场是一组风力涡轮机，位于用于产生电力的相同位置。 大型风力发电场可以由数百个单独的风力涡轮机组成，并且覆盖数百平方英里的扩展区域，但是涡轮机之间的陆地可以用于农业或其他目的。 风电场也可能位于海上。
许多最大的陆上运营风电场位于美国和中国。 中国的甘肃风电场安装了超过5,000兆瓦，到2020年目标为20,000兆瓦。中国还有其他几个类似规模的“风电基地”。 加州的阿尔塔风能中心是中国境外最大的陆上风电场，发电能力为1020兆瓦。 欧洲在风电方面的使用率接近66吉瓦，约占全球总量的66％，根据各国安装的人均容量，丹麦处于领先地位。 截至2012年2月，英国的沃尔尼风电场是世界上最大的海上风电场，功率为367兆瓦，其次是英国的萨尼特风电场（300兆瓦）。
正在建设的许多大型风电场包括BARD海上1号（400兆瓦），克莱德风电场（350兆瓦），大加巴德风电场（500兆瓦），Lincs风电场（270兆瓦），伦敦阵列（1000兆瓦） ，下蛇河风电项目（343兆瓦），麦克阿瑟风电场（420兆瓦），牧羊人平风电场（845兆瓦）和谢林汉姆浅滩（317兆瓦）。
风电发展迅速，其在2014年底的全球用电量份额为3.1％。
地热
通过利用在地球内产生和储存的热能产生地热能。 它起因于钾的同位素和地壳中发现的其他元素的放射性衰变。 地热能可以通过钻入地下获得，非常类似于石油勘探，然后由传热流体（例如水，盐水或蒸汽）携带。 主要由水主导的地热系统有可能为系统提供更大的益处并产生更多的动力。 在这些以液体为主导的系统中，可能存在沉降和地下水资源污染的问题。 因此，在这些系统中必须保护地下水资源。 这意味着在液体主导的地热储层系统中需要仔细的储层生产和工程。 地热能被认为是可持续的，因为热能不断得到补充。 然而，地热能发电科学仍然很年轻，并且正在发展经济可行性。 国家可再生能源实验室和桑迪亚国家实验室等几个实体正在开展研究，以实现围绕地热能建立成熟科学的目标。 德国地球科学研究组织国际地热研究中心（IGC）主要致力于地热能开发研究。
氢
超过10亿美元的联邦资金用于研究和开发氢气以及美国的储能介质。 国家可再生能源实验室和桑迪亚国家实验室都设有致力于氢研究的部门。 氢气可用于储存能量，用于飞机和船舶，但对于汽车使用而言并不实用，因为与使用电池相比，它不是非常有效 – 相同的成本，人们可以使用相同的成本旅行三次电池电动车。