Οι εναλλακτικές πηγές ενέργειας προέρχονται από πηγές που δεν καταναλώνουν τους φυσικούς πόρους και δεν βλάπτουν το περιβάλλον. Είναι εναλλακτικές λύσεις αντί των ορυκτών καυσίμων, της πυρηνικής ενέργειας και της υδροηλεκτρικής ενέργειας μεγάλης κλίμακας, οι οποίες είναι όλες εξαντλητικές πηγές ενέργειας που έχουν διάφορους βαθμούς επιβλαβών επιπτώσεων στο περιβάλλον. Ωστόσο, δεν υπάρχουν εναλλακτικές πηγές ενέργειας που να είναι τόσο εμπορικά βιώσιμες όσο το πετρέλαιο, το οποίο μαζί με τον άνθρακα είναι οι κύριοι τύποι ορυκτών καυσίμων.
Όταν εξετάζουμε εναλλακτικές λύσεις αντί των ορυκτών καυσίμων, οι περισσότεροι άνθρωποι σκέφτονται την ηλιακή ενέργεια, η οποία είναι οποιαδήποτε από τις πολλές διαφορετικές διαδικασίες που χρησιμοποιούνται για την αξιοποίηση της ενέργειας που προέρχεται από τον ήλιο. Η κύρια μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια είναι μέσω της χρήσης φωτοβολταϊκών στοιχείων, τα οποία είναι διατεταγμένα σε ηλιακούς συλλέκτες με τέτοιο τρόπο ώστε η μέγιστη ποσότητα ηλιακού φωτός να απορροφάται και να μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Επί του παρόντος, το μεγαλύτερο πρόβλημα με την ηλιακή ενέργεια είναι το κόστος, καθώς τα ηλιακά κύτταρα και τα πάνελ μπορεί να είναι πολύ ακριβά.
Μια άλλη εναλλακτική πηγή ενέργειας είναι η αιολική ενέργεια, η οποία χρησιμοποιεί μεγάλες τουρμπίνες για να μετατρέψει τον άνεμο σε ηλεκτρική ενέργεια. Πολλές από αυτές τις ανεμογεννήτριες μπορούν να τοποθετηθούν όπου ο άνεμος είναι άφθονος και τα αιολικά πάρκα μπορούν να συνδεθούν σε ένα δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας στο οποίο προσφέρουν ηλεκτρική ενέργεια. Ένας ανεμόμυλος μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την αξιοποίηση της αιολικής ενέργειας, αλλά αντί να μετατρέπει τον άνεμο σε ηλεκτρική ενέργεια, μετατρέπει τον άνεμο απευθείας σε μηχανική κίνηση για να κάνει εργασία.
Ορισμένες εναλλακτικές πηγές ενέργειας λαμβάνουν ενέργεια από γήινες πηγές, όπως η γεωθερμική ενέργεια, η παλιρροιακή ισχύς και η βιομάζα. Η γεωθερμική ενέργεια προέρχεται από πηγές θερμότητας μέσα στη γη, όπως οι φυσικοί θερμοπίδακες, και μετατρέπει αυτή τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια. Η αξιοποίηση της δύναμης από τα κύματα στον ωκεανό και άλλα υδάτινα σώματα στον πλανήτη είναι γνωστή ως παλιρροιακή δύναμη. Η ενέργεια της βιομάζας λαμβάνεται από οργανικό υλικό που προέρχεται από φυτά και ζώα και είναι ευρύτερα γνωστή ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, καθώς δημιουργεί ένα υποπροϊόν απόβλητο. Όλες αυτές οι εναλλακτικές πηγές ενέργειας πρέπει να ερευνηθούν σε μεγάλο βαθμό εάν κάποια από αυτές πρόκειται να αντικαταστήσει ποτέ τα ορυκτά καύσιμα ως πρωτογενείς πηγές ενέργειας σε όλο τον κόσμο.