水能利用的主要方式是发电。水力发电就是利用河流中蕴藏着的水能来产生电能，其中最常用的方法就是在河流上建筑拦河坝，将分散在河段上的水能资源集中起来，然后靠引水管道引取集中了水能的水流去转动设在厂房中的水轮发电机组，在机组运转的过程中，就将水能转变成了电能。因为利用的是水能，而水流本身并无损耗，仍可以为下游用水部门所利用。
水力发电有以下特点：
（1）水作为一种资源可由自然界水循环中的降水补充，使水能资源成为不会枯竭的再生能源，所以其发电成本非常低。
（2）水力发电事业和其他水利事业可以互相结合。为了使水能产生电能，常常要修建水库，而水库又可承担防洪、供水、发展航运事业等多种任务。
（3）水电站中装设的水轮机开启方便、灵活，适宜于作为电力系统中的变动用电器，有利于保证供电质量。
（4）水电站建成后，能够连续提供廉价的电力。
（5）水力发电不污染环境，是一种公认的清洁能源。
当然水力发电也有其固有的缺点，在修建大型水库时，常要搬迁相当数量的库区群众，既要增加投资，也要增加一系列的移民安置工作量，这是建设大型水电站特有的问题。但是，它的优点仍然值得人们注意。
正因为水力发电有许多优点，所以优先发展水电是世界各国能源开发中的一条重要途径，只有当水能源开发程度较高时，才能多建火电、核电站。
在水力发电事业发展较快的前9个国家中，法国、意大利的水能开发程度已大于90％；美国、加纳、日本、挪威的开发程度为40％～60％；前苏联、巴西约为15％～20％，我国则不到5％。世界上发达国家的水能资源开发程度平均为40％以上，发展中国家平均为7％。
世界上有35个国家的水力发电量占总电量的2／3以上，其中挪威、加拿大、赞比亚的水力发电量占这些国家总发电量的99％，而我国水力发电量仅占全国总发电量的20％。
风力发电
风力发电所产生的能量是一种可再生能源，而且风力发电早已被人们利用来为生产和生活服务，如用于航行、推磨、抽水和发电等。据测算，地球上可利用的风能是水能的10倍。
风力发电是通过风力发电机把风能转化为电能，供人们使用的。常用的风力发电机是像飞机螺旋桨那样的水平轴风机，由风轮、机头、机尾、轮体、塔架等五部分组成。其中，风轮是把风能转化为机械能的主要部件，它通常由几片叶片组成，安装在机头上，模样与风扇差不多。风轮的直径越大接受的风能就越多，风机的功率就越高。而风能的大小又同风速有关，风能与风速的三次方成正比，也就是说，风速只要增加1倍，风能就增加7倍。
同太阳能相比，风能的能量密度太小，且比太丹麦在风力发电方面居于世界领先地位阳能更不规则。因此，如果要建一座100万千瓦的风力发电站，就要架起几百台大型风力发电机，需占用的土地面积也较大。
虽然在利用风能时有不少困难，如空气密度小、设备较庞大、风速变化大、不易稳定运行等，但由于风力发电有许多其他发电方式无法与之相比的优势，如风电场建设周期短、占地少、装机容量灵活、无需消耗燃料、不产生任何污染物等，加上常规能源的有限性和经济可持续发展及风电机技术的快速发展和提高，近一二十年来，风力发电在世界有关国家获得很大的发展。据统计资料表明，荷兰、德国、英国、丹麦、印度和美国等六国的风力发电装机容量已达533.5万千瓦，约占全世界风力发电容量600万千瓦的89％。
美国是世界上最大的可再生能源生产国，风力发电装机达166万千瓦，是全球风力发电容量最多的国家，其中大部分装机在美国的西部地区。印度是个发展中国家，长期以来，一直面临能源短缺、电力供应不足的困境，由于政府的大力提倡和支持，使这个科学技术并不发达的国家，在近两三年间一跃跨入世界可再生能源的先进行列，令世人刮目相看。目前它的风电容量达81.6万千瓦，大大超过中国，仅次于美国和德国而居世界风力发电第三位。
德国是欧洲风力发电应用规模最大的国家，现在风电容量已超过150万千瓦，其中有2台单机容量为1500千瓦风力机正在运行，它们是世界上最大的风力机组。
丹麦被世人誉为风电王国，有很丰富的风力发电的制造和运行经验。在该国的可再生能源发展中，风力发展最快。到1995年风力发电开发容量已达63.5万千瓦，风力发电量约占全国总电量的5％。目前风力发电力发容量已达84万千瓦，风力机向国外销售量占世界风力机市场的45％，该国计划到2005年风力发电容量将达到150万千瓦，占全国总电量的10％。
英国在查明国内可再生能源的基础上，把风力发电作为最有市场发展的技术领域的首位，可再生能源装机容量提高到150万千瓦，其中风电将占相当大的比重。除以上几个国家以外，其他发达国家，也在大力发展风力发电，如日本、比利时、西班牙等国。估计到现在，经济发达国家的风力发电量将占总发电量的5％～10％。
我国有着丰富的风能资源，现已查明，我国可开发利用的风能资源达2.53亿千瓦。在我国东南沿海、海洋岛屿，以及内蒙古、新疆、甘肃一带有效风能的密度大于200瓦／平方米，有效风力出现时间的百分率均在70％以上，可与其他类型的能源资源相提并论。
自改革开放以来，我国政府为解决地处边远及农牧地区群众用电困难，主要研究推广了户用微型风电机，主要有100～500瓦、1千瓦、5千瓦等功率的机组，其中1千瓦以下的微型风电机的年生产能力达到3万台左右。我国的微型风电机的推广量增加了10万台。
风电机性能先进，运行安全可靠。我国已把风电作为新能源发电的重点，风电的总容量提高到了100万千瓦。我国风电正处在大发展的前期。
但是，由于多种因素的影响，目前我国风力发电的总规模和技术装备水平与国外水平相比，还有一定差距，与我国可开发的风能资源相比，还有很大潜力。
核能是清洁的能源
任何工业活动都要和环境交换物质，从而给环境带来影响。核能的利用也不例外。说核能是清洁的能源，是相对其他的能源而言的。
一座100万千瓦的核电站每年只需30吨核燃料。这种燃料丝毫不消耗空气中的氧气。当它静悄悄地“燃烧”时，没有烟，没有灰，也不排出任何能导致疾病的有害物质。核电站通过废水、废气排向环境的放射性物质是很少很少的，它使附近居民每年受到的辐照剂量不超过2毫雷姆，而一次胸部透视的辐照剂量也有100毫雷姆。
与此相比，一座100万千瓦的火电站每年要消耗250万吨标准煤，平均每天要用一艘万吨轮船或120节火车车厢来运输这些燃料。这些煤燃烧后留下25万吨煤渣，并向大气中排放大量烟尘、二氧化硫、二氧化碳等废气，这些气体成了大气污染的罪魁祸首。燃烧产物中还含有许多对人体有害的金属，如汞、镉、铍、铅等，它们少部分随着烟雾飘向四方，大部分堆放在很少有人照看的灰场上，随着风化侵蚀而渐渐进入环境。
最后还应注意到，从矿井中采掘的煤是有放射性的。100万千瓦的火电站通过烟囱排放镭、钍等放射性元素，使附近居民每年受到的辐照剂量接近5毫雷姆，是核电站的2.5倍。
而灰场中堆存的放射性则比核电站所排放的要高出1万倍！
由此可见，核能是清洁、安全的能源，在环境污染日趋严重的今天，核能应该得到更广泛的利用。目前，全世界已有30多个国家和地区的400多座核电站在运行，总装机容量约为3.6亿千瓦，年发电量已占世界总发电量的17％以上。
太阳能发电
寻找新能源时，人们当然会想到不断地给大地以光和热的太阳。太阳表面温度高达6000℃，内部不断进行核聚变反应，据推算足以继续利用太阳能的技术已经越来越引起科学家们的关注进行热核反应达数千亿年。太阳以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量。照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以提供全球人类消费一年的能量。据估计，太阳每3天向地球辐射的能量就相当于地球所有矿物燃料能量的总和。而且它绝对干净，没有污染。所以太阳能堪称是最为理想的清洁能源。壳牌石油公司经过长期研究后得出结论：“21世纪的主要能源将是太阳能”。
由于现在所用的矿物能源储量有限，而且燃烧时产生大量的二氧化碳，造成地球气温升高，生态环境恶化。因此各国加强了对太阳能发电研究开发，并有了明显的进步。由于太阳能发电是无污染、无噪音、无能耗、运行维护简单、使用寿命长、规模灵活，既能一家一户的分散供电，也可大规模集中供电，故始终受到人们的青睐。
人类利用太阳能有3个途径：
光热转换，光热转换即靠各种集热器把太阳能收集起来，用收集到的热能为人类服务。
光化转换，光化转换即先将太阳能转换成化学能，再转换为电能等其他能量。植物靠叶绿素把光能转化成化学能，实现自身的生长与繁衍，若能揭示光化转换的奥秘，便可实现人造叶绿素发电。
光电转换，光电转换即将太阳能转换成电能。主要分为太阳热发电和太阳光发电两大类。太阳热发电利用太阳辐射产生的热能生产蒸汽来推动汽轮发电机发电。太阳光发电是利用光电池效应原理，将太阳光直接转换成电能，又称光电池发电，也称光伏发电。
在工业发达国家，在光伏发电方面发展很快，仅荷兰、德国、美国和印度4国，光伏电容量已达21.3万千瓦以上，约占全球光伏电容量的39％。荷兰目前太阳能电池板总面积达8万平方米。德国已安装的太阳能电池的容量超过1.5万千瓦。印度目前的光伏发电容量达到了10万千瓦。
我国国土广阔，太阳能资源非常丰富，全国太阳能辐射总量达930～2330千瓦·时／（平方米·年）的地区占全国总面积的2／3以上。尤其是我国青藏高原大部分地区辐射量超过2000千瓦·时／（平方米·年），年日照时数超过3000小时，在世界上属高值区之一，具有很高的开发利用价值。
我国在光伏发电方面，经过多年的研究、开发，已有相当的水平、理论和应用基础。我国的单晶硅太阳能电池及组件，性能稳定，能量转换效率达12％左右。已在秦皇岛、昆明、宁波、哈尔滨、开封等地分别建成太阳能电池的专业生产厂，总设计能力为4500千瓦。太阳光电技术已在交通、通讯、电视、气象、石油、国防等领域广泛应用，也在解决边远地区和无电地区群众生活用电方面发挥一定作用。光伏电池的发展很快。目前的主要问题是光电池的成本高。我国太阳能电池累计用量已超过6000千瓦，我国的光伏电的使用量约1200千瓦，还在不断增加，目前光伏电的总容量达7万千瓦。
德国研制成功了一种新型太阳能存储器，为充分利用太阳能发电和供暖创造了条件。其工作原理是先用聚光镜将太阳光聚集起来，利用太阳光的热量使镁氢化合物分解，产生作为反应媒介的氢气，然后将氢气输回到镁床。在这样连续不断地化学反应过程中产生热量。然后根据需要随时释放出热量，用以发电或供暖。
德国巴符州太阳和氢气研究中心研制的太阳热发电装置，由一面钢质抛光凹面反射镜和一部发电机组成。反射镜直径7.5米，发电机安装在镜的焦点上。焦点的聚光温度达600～800℃。该装置的发电能力为9千瓦。
以色列发明一种太阳能转换成化学能的发电和取暖装置。它由太阳能采集器和化学反应器构成。当集热器将太阳光聚集成束状并照射在金属钠蒸发器上时，因受热而产生的蒸发物被送入凝结器内凝结。在凝结过程中，释放出来的热量又促使反应器内的甲烷同一氧化碳发生反应，生成氢气和二氧化碳，并通过管道送入采暖器，转换成高温液体，便可作室内发电或取暖用。
日本开发出一种太阳能发电装置，将太阳光照射到密封在玻璃罩中的二氧化氮时，太阳光与二氧化氮发生反应，产生光化学烟雾，使二氧化氮的吸光能力增强，大量吸收紫外线，而自身又分解成一氧化氮和原子态氧，结果玻璃罩内气体越来越高，压力就越来越大，藉此推动装置工作。
日本三洋机电公司推出一种家庭用太阳光发电系统，置于屋顶或阳台，由光电池产生的直流电，经逆变器转换成交流电，分成两路。其中一路与家用电器相接；另一路经卖电电表和买电电表与电力公司的供电线路相联。当白天光电池所产生的电力，除家用电器消耗外，如有多余，则经卖电电表输入供电电网。如遇夜晚或阴雨天，则由供电电网经买电电表输入电力。
罗马尼亚一疗养区正在建造一幢装有太阳能取暖、供冷装置的旅馆。在这幢多层楼房的所有可面向太阳的屋顶部位，安装有外形如轻便遮阳棚的太阳能收集器。收集器里晒热了的水能对蓄热器加热，而蓄热器又使空气变热，热空气则循环于各房间的夹墙之间。在夏天，这套装置能供应冷气。夜里，新鲜空气通过蓄热器使其冷却。白天，外部空气在输送到房间之前，流经这个逐渐冷却的热交换器。这样，房间里将能享受到类似夏日海滨的清新空气。
