利用可能なエネルギー資源
人類が技術を拡大するにつれ、エネルギー需要は増大します。自動車や航空機、工場などの近代的なツールはエネルギーを必要とし、電力は家庭や電子機器を支えています。安定したエネルギー資源がなければ、社会は機能しなくなります。そのため、持続可能で効率的なエネルギー資源の開発・発見は、増え続ける世界人口を支える上で不可欠です。
化石燃料
化石燃料は、先史時代の植物や動物の有機物が長い時間をかけて変化したものです。石炭、石油、天然ガスから構成され、米国のエネルギー供給の約85％を占めています。交通分野では依然として重要で、少なくとも今後20年は必要とされるでしょう。入手しやすく供給が豊富なため、世界のエネルギー需要の大部分を満たすことができますが、埋蔵量の減少が懸念されています。化石燃料が枯渇した際に備え、新技術の探索が求められます。
太陽エネルギー
太陽光を利用することは、最もクリーンな発電方法の一つです。太陽電池で光を電気に変換します。主な利用方法は次の三つです。
- 光伏（PV）パネル：日中に太陽光を吸収し電力に変換。
- 太陽熱温水システム：ガラスパネルで太陽熱を集め、住宅の給湯や暖房に利用。
- 太陽炉：鏡を配列して光を一点に集中させ、高温を生成。
しかし、設備費が高く、出力が大規模需要を満たすのが難しい場合があります。
原子力エネルギー
原子力はウラン棒の熱エネルギーを利用します。核分裂によりウラン原子が分裂し、熱が水に伝わります。加熱された水は蒸気となり、タービンを回して電力を生み出します。原子力発電は大量かつ低コストで電力を供給でき、温室効果ガスの排出もありません。ただし、核廃棄物の安全な処理や、メルトダウンなどの事故リスクへの対策が必須です。
水力発電
水力発電は落下する水のエネルギーを利用します。通常、ダムを建設し、谷に水を貯めます。水がトンネルを通りタービンを回し、電力を生成します。水をエネルギー源とするため、コストが低く環境への影響も比較的少ないです。しかし、自由に流れる河川や湖がある地域に限られ、水源がなければ発電はできません。