Les principaux intérêts des énergies renouvelables sont leur non épuisement et leurs émissions très limitées de gaz a effet de serre comme en témoigne l'analyse du cycle de vie de leur exploitation

Une énergie renouvelable est une énergie produite à l'aide de ressources renouvelables.
Ces ressources peuvent être "tirées" du soleil, du vent, de l'eau, de la chaleur du sous-sol …
Dans l'absolu une énergie renouvelable est autonome puisque la source n'a pas besoin d'être rechargée.
Cependant, le fait de "capter" et de "transformer" cette énergie renouvelable en énergie utile demande des ressources lors de sa fabrication, son installation, sa maintenance, son recyclage sans oublier l'acheminement de l'énergie.
On parle d'énergie grise.
On peut aussi faire la distinction énergie primaire/énergie utile.

Les énergies renouvelables, comme leur nom l’indique, ne sont pas tarissables. Appelées aussi « énergies vertes » ou « énergies propres » car provenant des phénomènes naturels (vent, rayonnement solaire, force des courants marins), elles ne causent aucune pollution directe - mais parfois indirecte à cause de l'extraction de minerais (lithium, coltan, cuivre...) permettant la création des éoliennes et panneaux solaires notamment. Leur exploitation est en plein essor : elles ne permettent pas encore de remplacer les autres sources d’énergie mais offrent la possibilité de réduire de façon significative l’utilisation des combustibles fossiles. La transition énergétique est par ailleurs l'un des plus grands défis du XXIème siècle.

Cependant elle présente l'inconvénient majeur d'avoir une production intermittente. Pour assurer la stabilité du réseau de transport d'électricité, la production d'électricité doit toujours égaler à peu près la consommation par les entreprises et les ménages, or on ne commande pas l'heure à laquelle souffle le vent. Les systèmes de stockage de batterie, qui doivent permettre de contourner ce problème, doivent gagner en efficacité sur les prochaines décennies : c'est à cette condition que les énergies vertes pourront devenir la première source d'énergie dans le monde.

L'implantation d'éoliennes terrestres suscite parfois l'hostilité des riverains car leur présence altère le paysage, génère du bruit et peut présenter un danger pour la faune locale. En France, l'Etat favorise désormais plutôt l'éolien maritime (offshore) et côtier, où les nuisances sont réduites, et où le rendement est souvent bien supérieur.

L'énergie hydraulique est en fait une énergie cinétique liée au déplacement de l'eau comme dans les courants marins, les cours d'eau, les marées, les vagues ou l'utilisation d'une énergie potentielle comme dans le cas des chutes d'eau et des barrages.
L’énergie hydraulique est une manifestation indirecte de l’énergie du Soleil et de la force de gravité de la Lune, comme beaucoup de sources d’énergies renouvelables sur Terre (énergie éolienne, énergie des vagues, la biomasse, etc.)². Sous l’action du Soleil, l’eau s’évapore des océans et forme les nuages qui se déplacent au gré des vents. Des abaissements de température au-dessus des continents³ provoquent la condensation de la vapeur d’eau. La pluie et la neige (les précipitations) alimentent ainsi les glaciers et l'eau des rivières qui s'écoulent petit à petit dans les océans, c'est le cycle de l'eau. La gravité de la Lune et celle du Soleil produisent les marées dont on peut exploiter l'énergie.

 Associée aux objets, est la somme de deux autres énergies : l’énergie cinétique et l’énergie potentielle :

L’énergie chimique
L’énergie chimique est l’énergie associée aux liaisons entre les atomes constituant les molécules. Certaines réactions chimiques sont capables de briser ces liaisons, ce qui libère leur énergie (de telles réactions sont dites exothermiques).

Lors de la combustion, qui est l’une de ces réactions, le pétrole, le gaz, le charbon ou encore la biomasseconvertissent leur énergie chimique en chaleur – et souvent en lumière. Dans les piles, les réactions électrochimiques qui ont lieu produisent de l’électricité.

L’énergie rayonnante
C’est l’énergie transportée par les rayonnements. L’énergie lumineuse en est une, ainsi que le rayonnement infrarouge. Les deux sont émis, par exemple, par le Soleil ou les filaments des ampoules électriques.

L’énergie des rayonnements solaires peut être récupérée et convertie en électricité (énergie photovoltaïque) ou en chaleur solaire récupérée (solaire thermique).

L’énergie électrique
L'énergie électrique représente de l'énergie transférée d'un système à un autre (ou stockée dans le cas de l'énergie électrostatique) grâce à l'électricité, c'est-à-dire par un mouvement de charges électriques. Elle n'est donc pas une énergie en soi, mais un vecteur d'énergie. Le terme est toutefois communément utilisé par commodité de langage. Les systèmes pouvant fournir ces transferts électriques sont par exemple les alternateurs ou les piles. Les systèmes receveurs de ces transferts sont par exemple les résistances, les lampes ou les moteurs électriques.