Các mô hình tính toán trên lý thuyết

Năng lượng tái tạo có tiềm năng thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch và năng lượng nguyên tử. Trên lý thuyết, chỉ với một hiệu suất chuyển đổi là 10% và trên một diện tích 700 x 700 km ở sa mạc Sahara thì đã có thể đáp ứng được nhu cầu năng lượng trên toàn thế giới bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời.

Trong các mô hình tính toán trên lý thuyết người ta cũng đã cố gắng chứng minh là với trình độ công nghệ ngày nay, mặc dầu là bị thất thoát công suất và nhu cầu năng lượng ngày một tăng, vẫn có thể đáp ứng được toàn bộ nhu cầu về năng lượng điện của châu Âu bằng các tuốc bin gió dọc theo bờ biển phía Tây châu Phi hay là bằng các tuốc bin gió được lắp đặt ngoài biển (off-shore). Sử dụng một cách triệt để các thiết bị cung cấp nhiệt từ năng lượng mặt trời cũng có thể đáp ứng nhu cầu nước nóng.

Năng lượng tái tạo và hệ sinh thái

Người ta hy vọng là việc sử dụng năng lượng tái tạo sẽ mang lại nhiều lợi ích về sinh thái cũng như là lợi ích gián tiếp cho kinh tế. So sánh với các nguồn năng lượng khác, năng lượng tái tạo có nhiều ưu điểm hơn vì tránh được các hậu quả có hại đến môi trường. Nhưng các ưu thế về sinh thái này có thực tế hay không thì cần phải xem xét sự cân đối về sinh thái trong từng trường hợp một. Thí dụ như khi sử dụng sinh khối phải đối chiếu giữa việc sử dụng đất, sử dụng các chất hóa học bảo vệ và làm giảm đa dạng của các loài sinh vật với sự mong muốn giảm thiểu lượng CO2. Việc đánh giá các hiệu ứng kinh tế phụ cũng còn nhiều điều không chắc chắn. Sử dụng năng lượng tái tạo rộng rãi và liên tục có thể tác động đến việc phát triển của khí hậu Trái Đất về lâu dài. Có thể hình dung đơn giản: dòng chuyển động của gió sẽ yếu đi khi đi qua các cánh đồng cánh quạt gió, nhiệt độ không khí giảm xuống tại các nhà máy điện mặt trời (do lượng bức xạ phản xạ trở lại không khí bị suy giảm).

Mâu thuẫn về lợi ích trong công nghiệp năng lượng

Khác với các nước đang phát triển, những nơi mà cơ sở hạ tầng còn chậm phát triển, việc mở rộng xây dựng các nguồn năng lượng tái tạo trong các nước công nghiệp gặp nhiều khó khăn vì phải cạnh tranh với các công nghệ năng lượng thông thường. Về phía các tập đoàn năng lượng mà sự vận hành các nhà máy điện dựa trên năng lượng hóa thạch, sự tồn tại vẫn là một phần của câu hỏi. Nhưng trong mối quan hệ này cũng là câu hỏi của việc tạo việc làm mới trong lãnh vực sinh thái cũng như trong lãnh vực của các công nghệ mới.

Hệ thống cung cấp điện đã ổn định tại các nước công nghiệp như Đức dựa trên một hạ tầng cơ sở tập trung với các nhà máy phát điện lớn và mạng lưới dẫn điện đường dài. Việc cung cấp điện phi tập trung ngày một tăng thông qua các thiết bị dùng năng lượng gió hay quang điện có thể sẽ thay đổi hạ tầng cơ sở này trong thời gian tới.

Mâu thuẫn về lợi ích trong xã hội

Việc sử dụng năng lượng tái tạo có thể làm cho việc can thiệp vào môi trường trở nên cần thiết, một việc có thể trở thành bất lợi cho những người đang sống tại đó. Một thí dụ cụ thể là việc xây đập thủy điện, như trong trường hợp của đập Tam Hiệp ở Trung Quốc khoảng 2 triệu người đã phải dời chỗ ở.