Als regenerative Energiequellen sind Biomasse, Wasserkraft, Windenergie, Erdwärme, Sonnenenergie und Verdunstungskälte definiert. Die Gewinnung findet durch Umleitung der Energieströme statt und kann beispielsweise in Elektrizität umgewandelt werden. Grundlegend für den Begriff erneuerbar ist die Nachhaltigkeit. Im Gegensatz zu fossilen Energieträgern und der Kernenergie, werden diese Energieträger nicht in höherem Maße verbraucht, als sie gebildet werden. Es werden vielmehr natürliche Prozesse genutzt, in der die Energiegewinnung als Zwischenschritt auftritt. Für die Erzeugung von Biomasse bedeutet dies, dass die Energiegewinnung an die Stelle des biologischen Abbaus tritt. Die Umweltbilanz ist identisch. Bioenergie kann aus nahezu allen Pflanzen gewonnen werden und eignet sich besonders zur Fertigung von Pflanzenölen, Biodiesel, Biogas und Biowasserstoff. Diese Primärstoffe dienen als spätere Energielieferanten. Wasserkraft besitzt vielfache Eigenschaften, die eine Nutzbarkeit ermöglichen. Durch Staudämme, Osmosekraftwerke, Meereswärme, Gezeiten- und Wellenkraftwerke kann Energie gewonnen werden. Windenergie ist vor allem durch Windkraftanlagen zu gewinnen die Aufwind und Thermik nutzen. Des Weiteren besteht die Möglichlkeit aus Erdwärme Energie zu gewinnen. Dies kann durch die Nutzung von Oberflächen- oder Tiefenwärme geschehen. Einen großen Stellenwert nimmt die Solarenergie ein, welche über Thermik, Solarchemie, Sonnenkollektoren, Sonnenwärmekraftwerke und Photovoltaik nutzbar gemacht wird. Sie gilt als stärkste Energiequelle, gemessen an ihrer Energieleistung. Als weitere Energiequelle ist die Verdunstungskälte nutzbar, die für adibiate Kühlung eingesetzt wird.
Die Nutzung erneuerbarer Energiequellen ist vor allem aus der Notwendigkeit entstanden die schwindenden fossilen Energieressourcen zu kompensieren. In den letzten Jahren hat zusätzlich der Klimaschutz eine Rolle gespielt, der an Gewicht zunimmt. Die ursprünglichen Technologien sind für diese Anforderungen ungeeignet. Dabei geht ein Teil der erneuerbaren Energien auf eine lange Geschichte zurück. Bereits 5000 vor Christus wurde in Mesopotamien das erste Wasserrad eingesetzt. Das Prinzip der Turbine wurde von Archimedes im Jahre 300 v. Chr. postuliert. Die Windenergie wurde bereit im 1. Jahrhundert n. Chr. nutzbar gemacht. Ab dem 8. Jahrhundert nehmen Wind- und Wasserkraft einen bedeutenden Anteil im täglichen Leben ein. Im Jahre 1000. n. Chr. wird in England ein Mühlenrad mit der Kraft der Gezeiten bewegt. 1687 formulierte Sir Isaac Newton den Begriff Elektrizität. Der Franzose Claude Burdin entwickelte 1824 die erste leistungsfähige Turbine. Im Jahre 1882 geht das erste Elektrizitätswerk der Welt ans Netz. In den 50 Jahren des 19. Jahrhunderts entwickelt der Brite Willoughby Smith die erste Solarzelle. 1985 nimmt das erste Photovoltaik Kraftwerk in den USA den Betrieb auf.
Aufgrund des steigenden Energiebedarfs und der kontinuierlichen Abnahme an fossilen Energieträgern bieten erneuerbare Energien einen wichtigen Beitrag zu Energiesicherung. Die Energiegewinnung aus Biomasse bietet besonders in Agrarregionen eine wirtschaftliche Perspektive. Des Weiteren findet eine ständige Optimierung der Gewinnungstechniken statt, um die Effizienz und damit die Rentabilität zu erhöhen. In wirtschaftlicher Hinsicht nehmen die Photovoltaik und die Solare Wärme einen großen Stellenwert ein. Hier nehmen die Leistungsfähigkeit und die Anlagenanzahl stetig zu. Viele Wirtschaftszweige haben sich mit innovativen Ideen und Entwicklungen in diesem Sektor etabliert. Ein Trend zu größeren, innovativeren Anlagen vollzieht sich auch in der Windenergie. Ein Beispiel hierfür sind die zahlreichen Offshore Windparks. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich rohstoffarme Staaten zunehmend autark gegenüber Rohstofflieferungen Dritter werden. Sie können die heimischen, regenerativen Ressourcen zur Energiegewinnung nutzen.