Proses reaksi nuklir terkendali bisa menjadi sumber energi alternatif yang memiliki potensi amat besar. Proses nuklir itu dikenal pula sebagai reaksi fisi.

Pada pembangkit listrik tenaga nuklir, panas yang dihasilkan oleh reaksi fisi digunakan untuk menguapkan air. Uap yang dihasilkan lantas digunakan untuk menggerakkan generator yang kemudian menghasilkan listrik.

Survei yang dilakukan pada tahun 2007 menunjukkan, sekitar 14% pasokan listrik dunia dipenuhi oleh pembangkit listrik tenaga nuklir.

Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintetik, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian, limbah hutan, tinja, dan kotoran ternak.

Selain digunakan untuk tujuan primer serat, bahan pangan, pakan ternak, minyak nabati, bahan bangunan dan sebagainya, biomassa juga digunakan sebagai sumber energi (bahan bakar).

Umum yang digunakan sebagai bahan bakar adalah biomassa yang nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah diambil produk primernya.

Sumber energi biomassa mempunyai beberapa kelebihan, antara lain merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui (renewable) sehingga dapat menyediakan sumber energi secara berkesinambungan (suistainable).

Gas alam sekarang ini telah menjadi sumber energi alternatif yang banyak digunakan masyarakat dunia untuk berbagai keperluan, baik untuk perumahan, komersial maupun industri.

Dari tahun ke tahun penggunaan gas alam selalu meningkat. Hal ini karena banyaknya keuntungan yang didapat dari penggunaan gas alam dibanding dengan sumber energi lain. Energi yang dihasilkan gas alam lebih efisien.

Tidak seperti halnya dengan minyak bumi dan batu bara, penggunaannya jauh lebih bersih dan sangat ramah lingkungan sehingga tidak menimbulkan polusi terhadap lingkungan. Selain itu, gas alam juga mempunyai beberapa keunggulan lain, seperti tidak berwarna, tidak berbau, tidak korosif, dan tidak beracun.

Sebelum digunakan sebagai sumber energi, gas alam biasanya dikompresi terlebih dahulu hingga berubah wujud menjadi cair.

Panas bumi adalah sumber energi alternatif yang ekonomis, dapat diandalkan, dan ramah lingkungan. Panas bumi juga merupakan sumber energi yang dapat diperbarui sehingga bebas dari isu kelangkaan.

Panas bumi adalah energi yang diekstraksi dari panas yang tersimpan di dalam Bumi. Energi panas Bumi ini berasal dari aktivitas tektonik di dalam Bumi yang terjadi sejak planet ini diciptakan.

Panas ini juga berasal dari panas matahari yang diserap oleh permukaan Bumi. Energi ini telah dipergunakan untuk memanaskan (ruangan ketika musim dingin atau air) sejak peradaban Romawi, namun sekarang lebih populer untuk menghasilkan energi listrik.

Sekitar 10 Gigawatt pembangkit listrik tenaga panas Bumi telah dipasang di seluruh dunia pada tahun 2007, dan menyumbang 0,3% total energi listrik dunia.

Tenaga air atau hydropower adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Pada dasarnya, air di seluruh permukaan Bumi ini bergerak atau mengalir.

Tenaga air yang memanfaatkan gerakan air biasanya didapat dari sungai yang dibendung. Pada bagian bawah bendungan tersebut terdapat lubang-lubang saluran air. Pada lubang-lubang itu terdapat turbin yang berfungsi mengubah energi kinetik dari gerakan air menjadi energi mekanik yang dapat menggerakan generator listrik.

Energi listrik yang berasal dari energi kinetik air disebut hydroelectric. Energi ini menyumbang sekitar 715 ribu MW atau sekitar 19% kebutuhan listrik dunia. bahkan di Kanada, 61% dari kebutuhan listrik negara berasal dari hydroelectric.

Tenaga air juga merupakan sumber energi terbarukan sekaligus ramah lingkungan karena tidak menghasilkan limbah.

Angin juga dapat diolah menjadi sumber energi alternatif. Melalui penggunaan baling-baling atau kincir, tenaga angin disalurkan ke dalam turbin dan diolah menjadi listrik.

Kebanyakan tenaga angin moderen dihasilkan dalam bentuk listrik dengan mengubah rotasi dari pisau turbin menjadi arus listrik dengan menggunakan generator listrik. Pada kincir angin, energi angin digunakan untuk memutar peralatan mekanik untuk melakukan kerja fisik, seperti menggiling gandum atau memompa air.

Tenaga angin digunakan dalam ladang angin skala besar untuk penghasilan listrik nasional dan juga dalam turbin individu kecil untuk menyediakan listrik di lokasi yang terisolir. Tenaga angin banyak jumlahnya, tidak habis-habis, tersebar luas, bersih, dan merendahkan efek rumah kaca.

Menurut catatan di tahun 2005, terdapat ribuan turbin angin yang beroperasi dengan kapasitas total 58.982 MW yang 69% di antaranya berada di Eropa. Jerman merupakan produsen terbesar tenaga angin dengan 32% dari total kapasitas dunia pada 2005.

Tenaga matahari atau tenaga surya adalah energi yang didapat dengan mengubah panas matahari melalui peralatan tertentu menjadi sumber pembangkit daya.

Tenaga matahari kini umum digunakan sebagai pembangkit listrik. Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) adalah pembangkit listrik yang mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Pembangkitan listrik bisa dilakukan dengan dua cara, yaitu secara langsung menggunakan photovoltaic dan secara tidak langsung dengan pemusatan energi matahari.

Photovoltaic mengubah secara langsung energi cahaya menjadi listrik menggunakan efek fotoelektrik. Sedangkan pemusatan energi matahari menggunakan sistem lensa atau cermin dikombinasikan dengan sistem pelacak untuk memfokuskan energi matahari ke satu titik untuk menggerakan mesin kalor.

Di Indonesia, PLTS terbesar pertama dengan kapasitas 1 MW terletak di Pulau Bali, tepatnya di dearah Karangasem dan Bangli. PLTS ini telkah dioperasikan sejak Februari 2013 lalu.

Energi gelombang laut adalah energi yang dihasilkan dari pergerakan gelombang laut menuju daratan dan sebaliknya. Beberapa negara di dunia, seperti Jerman dan Jepang, sudah memanfaatkan energi tersebut untuk menghasilkan listrik dan mendistribusikannya ke rumah-rumah.

Pembangkit listrik gelombang laut juga dikembangkan di lepas pantai Australia Selatan. Dari pemanfaatan energi tersebut, Australia dapat mendistribusikan listrik sekitar 500 rumah yang berada di daerah Selatan Sydney.

Pemanfaatan energi gelombang laut juga ramah lingkungan, tidak seperti BBM yang menimbulkan polusi udara. Namun, memang tidak dipungkiri bahwa pengadaan alat untuk merealisasikan pembangkit listrik tenaga gelombang laut memang mahal dan sangat sulit perawatannya.

Selain itu, masalah lain dalam memperluas penggunaan pemanfaatan energi ini adalah dampak negatif yang akan terjadi pada lingkungan laut. Pembangkit listrik dari gelombang laut juga berpotensi mengganggu usaha penangkapan ikan yang dilakukan oleh para nelayan.

Energi pasang surut atau tidal energy adalah energi yang dihasilkan dari pergerakan air laut akibat perbedaan pasang surut. Energi pasang surut merupakan energi yang terbarukan. Prinsip kerjanya sama dengan pembangkit listrik tenaga air, dimana air dimanfaatkan untuk memutar turbin dan menghasilkan energi listrik.

Seperti energi dari gelombang laut, energi pasang surut juga belum banyak digunakan. Namun, para ahli melihat pasang surut sebagai sumber energi alternatif yang menjanjikan di masa depan. Pasang surut dianggap menjanjikan karena mudah diprediksi tidak seperti energi matahari dan angin.

Salah satu faktor utama yang membuat teknologi pasang surut belum banyak diterapkan adalah biaya yang tinggi serta langkanya daerah yang memiliki perbedaan pasang surut besar.

Ide pemanfaatan energi dari laut yang terakhir bersumber dari adanya perbedaan temperatur di dalam laut.

Jika Anda pernah berenang di laut dan menyelam ke bawah permukaannya, Anda tentu menyadari bahwa semakin dalam di bawah permukaan, air laut akan semakin dingin.

Temperatur di permukaan laut lebih hangat karena panas dari sinar matahari diserap sebagian oleh permukaan laut. Tapi di bawah permukaan, temperatur akan turun dengan cukup drastis.

Pembangkit listrik dapat memanfaatkan perbedaan temperatur tersebut untuk menghasilkan energi. Pemanfaatan sumber energi jenis ini disebut dengan konversi energi panas laut atau Ocean Themal Energy Conversion (OTEC).

OTEC mempunyai kelebihan seperti tidak menghasilkan gas rumah kaca ataupun limbah lainnya, tidak membutuhkan bahan bakar, biaya operasi rendah, produksi listrik stabil, serta dapat dikombinasikan dengan fungsi lainnya, yakni menghasilkan air pendingin, produksi air minum, suplai air untuk aquaculture, ekstraksi mineral, dan produksi hidrogen secara elektrolisis.

Namun, OTEC juga memiliki kekurangan seperti belum adanya analisa mengenai dampaknya terhadap lingkungan, efisiensi total masih rendah (hanya 1% hingga 3%), dan biaya pembangunan yang sangat mahal.