自然界植物的光合作用虽然很普遍，但是光合效率多数不高，植物生长缓慢，尤其是多年生木本植物。有科学家设想，如果把植物的光合效率提高到千分之五以上，则植物吸收二氧化碳的能力和它本身的繁殖能力就会非常惊人。现在国际上正在提倡“绿色能源”，并希望21世纪生物工程大显身手。目前，已有一些可喜的苗头，利用基因工程、细胞工程和微生物工程的技术，开辟了生物质能的新领域。例如，新西兰培育了一种高光效植物，它能在一年之内使一个树芽繁育100万株树苗，三个月内幼树可长高1．5米。美国宾夕法亚州立大学育出一种杂交的杨树，能使千分之六的太阳能转化为碳水化合物。而在美国加利福尼亚大学培育的热带大戟科植物，每公顷可产油约100桶。最近中国科学院石家庄农业现代化研究所利用生物工程技术培育树苗，年产能力达150万株，他们在高度集约化立体培养架上，一次可生产试管苗10000株／平方米，这相当于常规密植育苗的10倍以上。这些高技术成果，给人们带来无限希望，预示着科学的巨大潜力。人类从植物光合作用中寻求突破，终将摆脱化学能源的束缚，争取一个清洁持久的绿色世界，并不是遥不可及的梦想。
潮汐能的利用
潮汐是月球和太阳对地球的引力及地球自转所产生的海水涨落现象，是月球绕地球的轨道运行使海水发生有规律性的变化造成的。潮水涨落的大小与月亮的圆缺有明显的关系，所以人们早已注意到这一自然现象。我国把一天两次的潮水涨落分别称为：白天的海水涨落为潮，晚上海水的升降为汐，合在一起就叫潮汐。因此，我国沿海渔民很早懂得利用潮汐航海行船，借助潮汐的能量推动水车做功。
在水力发电的基础上，近代又将潮汐能用于发电。20世纪50年代末，中国浙江省开始建起小型潮汐电站，1961年在温岭县建成一座40千瓦的沙山潮汐电站。在国外，1966年法国在朗斯河口建设第一台1万千瓦的潮汐发电机组，投入运行后，于1967年完成24万千瓦的朗斯潮汐电站，这是迄今世界最大的潮汐电站，年发电量5．6亿千瓦小时。1980年我国在浙江省建成3200千瓦的江厦潮汐电站。1981年加拿大在芬地湾的安那波利斯潮汐电站安装了一台2万千瓦的潮汐发电机组，已成为世界上单机最大的潮汐发电设备。目前，俄罗斯、英国、印度、韩国等均在规划建设大型潮汐发电站，我国也对浙江、福建的万千瓦级潮汐电站的建设进行了论证。中国东南沿海潮汐能资源丰富，经济比较发达，电力需求也大，开发潮汐能条件具备。
根据联合国调查资料，世界上适宜建设大型潮汐电站的地点有20多处，其中多数已进行初步规划，预计2020年全世界潮汐发电量将达1000～3000亿千瓦小时。
1994年10月，国家海洋局会同国家有关部门在福建省福鼎县召开了“海洋能利用技术发展的计划研讨会”，沿海省市和科研单位的代表一致建议国家要重点安排潮汐电站的建设。目前我国在电站设计和设备制造方面已具备一定条件，并多次参加国外潮汐电站筹建的可行性论证，中国目前是世界上建设潮汐电站最多的国家。
潮汐电站属水力发电，也是靠水轮机带动发电机发电，与普通水电站差不多。但是它的特点是流量大、水头低，海水不像河水，有腐蚀性，且有海生物附着结垢，这是建设潮汐电站的一个不利条件。因此对水工建筑物和水轮机组有些特殊要求，不过潮汐电站一般没有淹没损失和移民问题。
用农作物开发燃料
美国前总统克林顿于1999年8月12日签署了一项法令，要求推动一项利用农作物和草木开发汽车燃料、电力及工业产品的运动，其目标是到2010年前使农作物和草木在这方面的利用率增加两倍。
白宫说，新出现的生物量产业的投入使用可能意味着新增多达200亿美元的农业收入、对进口石油依赖的减少、以及全球变暖风险的减小。
克林顿在农林部说：“相信我，如果技术开发的速度足够快的话，这一目标是很容易达到的。”
能源部长比尔·里查森一语双关地说，农作物实际上将成为发电厂。环境保护局局长卡罗尔·布劳纳说，农业产值或许要用桶，而不是用蒲式耳来计量。
目前，生物量能源在美国总的能源使用量中占3％，其用途主要是在木材业以及用于从玉米中提取乙醇作为洁净燃料的添加剂。
白宫说，如果生物量能源的使用增加两倍的目标能够实现。这将相当于每年增加3．48亿桶石油，即158艘超级油轮的容量。温室气体的排放量将因此减少1亿吨，相当于7000万辆汽车的排放量。
克林顿在总统令中要求成立一个研究理事会，其成员包括农业部、能源部、环境保护局、全国科学基金会及其他机构的主要负责人。
该委员会每年将就生物量开发项目提出研究计划。这些开发项目的目的是利用农作物、树木以及农业和林业废料生产乙醇之类的燃料或其他产品。该委员会还将努力确保相应的联邦法规对利用生物量制取的产品和能源予以支持。
从废天然气中提炼清洁能源
从目前因运输费用过高而白白烧掉的废天然气中提炼出来的一种新型合成燃料，可能是研制新一代废气排放率低、燃烧效率高的发动机的关键。
克莱斯勒公司与位于俄克拉何马州塔尔萨的一家合成油料公司前不久开始了一项联合研究项目，以开发一种把所谓的废天然气转化为无硫燃料的工艺。使用低硫燃料不仅是降低发动机废气排放量的关键因素，而且对旨在大幅度提高燃料燃烧效率的几项发动机改进技术来说也是至关重要的。
福特公司和通用汽车公司去年分别宣布与数家大炼油厂开展合作计划，开发低硫燃料，并从石油中提炼其它替代燃料，克莱斯勒公司也加大了在这项研究项目上的投入。
该项目不仅计划研制无硫燃料，而且还希望通过改进废天然气，开发一种价格低廉的燃料，它可望占美国燃烧总消耗量的7％。其最终面向用户的售价比人们预计的还要低，约为每加仑1．5美元。
他们将利用合成油料公司的方法，把天然气和空气混合后，借助催化反应生成氢和一氧化碳，然后进一步制成一种碳氢液体。
所得到的这种燃料中不含有任何烟灰成分，也不含硫，从其特性来看，可以作为新一代高效柴油发动机的理想燃料。据合成油料公司和克莱斯勒公司称，合成燃料的生产设备及使用该燃料的发动机可能将在5年后面市。
利用余热的热泵技术
水从高处流向低处，热由高温物体传递到低温物体，这是自然规律。然而，在现实生活中，为了农业灌溉、生活用水等的需要，人们利用水泵将水从低处送到高处。同样，在能源日益紧张的今天，为了回收通常排到大气中的低温热气、排到河川中的低温热水等的热量，热泵被用来将低温物体中的热能传送高温物体中，然后由高温物体来加热水或采暖，使热量得到充分利用。
热泵的工作原理和家用空调、电冰箱等的工作原理基本相同，通过流动媒体在蒸发器，压缩机、冷凝器和膨胀阀等物品中的气液相变化的循环来将低温物体的热量传递到高温物体中去。
具体工作过程如下：①过热液体媒体在蒸发器内吸收低温物体的热量，蒸发成气体媒体。②蒸发器出来的气体媒体通过压缩机的压缩，变为高温高压的气体媒体。③高温高压的气体媒体在冷凝器中将热能释放给高温物体、同时自身变为高压液体媒体。④高压液体媒体在膨胀阀中减压，再变为过热液体媒体，进入蒸发器，循环最初的过程。
热泵的性能一般用成绩系数来评价。成绩系数的定义为由低温物体传送到高温物体的热量与所需的动力之比。通常热泵的成绩系数为3～4左右，也就是说，热泵能够将自身所需能量的3～4倍的热能从低温物体送到高温物体。现在欧美日都在竞相开发新型的热泵。据报导新型的热泵的成绩系数可达6～8。如果这一数值能够得到普及的话，这意味着能源将得到更有效的利用。热泵的经济效益，普及率也将得到惊人的提高。目前热泵的最高出气温度为110摄氏度左右。超过这个温度将有可能出现使媒体分解的危险。
由于氟利昂对地球大气臭氧层有破坏作用，为了保护地球的生态环境，除了提高热泵的成绩系数、有效利用能源以外，各国科学家还致力于新型冷冻媒体的开发。目前已有数种替代氟利昂的媒体得到应用。
奇特的流动床燃烧器
在耐火性颗粒体（如砂粒）和固体燃料的混合粒子层的下面，吹入高速空气，形成类似沸腾状态的流动层，这种燃烧器称为流动床燃烧器。流动床是由开有很多小孔的分散板和堆有十几厘米高的砂粒所组成。当空气流速很低时，空气通过砂粒间的空隙而上升。但当流速超过流动开始流速（大约0．2米／秒）时，空气就形成气泡，反复聚合上升，从而引起砂粒剧烈跳动。空气气泡体积膨胀和破灭，砂层被剧烈搅动。砂层的很大的热容量和剧烈搅动，使得流动层温度几乎一样，从而使得燃烧过程不变。即使在700～900摄氏度这样较低的温度下也能稳定地燃烧。在流动层内不需要火焰传播，只要发热量能维持层内温度就行了，因此就煤而言，700摄氏度也就足够了。相反地，如果超过950摄氏度，煤中的灰分将熔化，引起流动层流动化不良。
由于在流动床燃烧器中燃料不需要粉碎就可燃烧，因而省去了粉碎动力。如果在流动层中添入石灰石，石灰石热分解成生石灰，而生石灰与二氧化硫反应生成石膏，从而实现炉内脱硫。而脱硫反应适合温度在800～950摄氏度，恰好与流动床燃烧器最佳燃烧温度相一致。由于流动床燃烧器的流动层的热容量非常大，像含水量比较大的可以在流动层内干燥燃烧，所以流动床燃烧器又非常适合用于处理城市垃圾和下水道污泥。
大有可为的宇宙太阳能发电系统
21世纪的能源系统中，有两大系统是大有希望的，可望作为取代化学燃料的能源之一，它有助于解决酸雨等影响地球环境的问题。
一种是核聚变能源系统（原子能发电），另一种是软能源系统。在软能源系统中，宇宙太阳能发电系统更加引人注目。
宇宙太阳能发电系统以取之不尽用之不竭的太阳能为能源，可以不受白天黑夜以及气候变化影响。这一设想源于美国二十世纪60年代微波传输电力的试验，迄今的研究开发过程已经历过5个阶段：
第一个阶段是提出设想时期，美国空军同雷神公司在1967年成功地通过微波向模拟直升机提供动力的试验，这一试验连续进行了10个小时，维持了18米的高度。
第二个阶段是美国航空航天局研制参考式宇宙太阳能发电系统的时期，在二十世纪70年代后半期到80年代前半期的10年时间里，正式进行了宇宙太阳能系统的开发与研究。有代表的研究成果是“1979年参考式宇宙太阳能发电系统”，这个系统的发电能力是500万千瓦。
第三个阶段是冷战结束的重新研究时期，美国继续重新研究能否实现比较经济的宇宙太阳能发电系统的问题。
第四阶段是从新角度出发研究的时期。在二十世纪90年代前半期，社会对能源的需求增加，人们越来越关注地球环境问题，开始探讨宇宙太阳能发电系统在民生方面的时常能力问题，受到好评的是高度为6000米的“太阳塔型宇宙太阳能发电系统”，其传输微波的频率为2．45～3．5千兆赫，这满足了家用微波炉所需要的微波条件。
第五个阶段是概念设计时期，美国航空航天局根据国会的要求，在1998年3～9月，基于以前的研究成果实施宇宙太阳能发电系统概念设计，研究了同宇宙太阳能发电系统的市场能力、卫星系统的技术开发、宇宙运输的经济性以及对地球环境的影响等问题。
光伏发电的新技术
在光伏发电技术的情况下，建造发电设备中所产生的二氧化碳量仅次于水力发电技术，是第二个最低的，在不会产生污染环境的物质，是一种理想的干净发电技术。为发电提供能量的日光在地球上到处都有，实际上其数量是无限的。假定在白天太阳辐射的最高强度是每平方米1千瓦，发电效率为10％，整个地面上每年可能的发电量为1．4亿亿度，这相当于全世界能耗量的大约100倍。这意味着：如果把太阳能电池放置于不到全球陆地面积的1／100，或其沙漠面积的1／20，所发电量就足以满足全世界能量的需求。
这种再生能源每单位面积的输出功率密度低，所需要的面积大约为烧煤电站的20倍。因此，它不适用于像日本这样的小国由一家电力公司进行中央供电。这种发电应大规模在建筑物上使用，如住宅、工厂、学校和办公室的屋顶。在日本，白天用电量最高；在中午太阳电池的输出功率也最高，因此，这种发电技术最适合。根据日本环境报学中心进行的研究，在日本太阳能电池的市场潜力为1．34亿千瓦，相对应的市场规模为每年670万千瓦。在美国和印度，沙漠面积巨大，目前正在进行的计划是建造188兆（美国）或50兆瓦（印度）的光伏发电厂。由于世界上许多地区适用于大规模光伏发电，作为“新日照计划”的一部分，发展一种全球性的干净能源系统，即世界能源网（WENEF）正在进行中，该计划的目的是在这些地区实现中央光伏发电，用所发出的电使水分解产生氢，氢既可用做能源，又可用做蓄能和输能介质。从保护全球环境和能量生产角度看，实现这一计划很重要。
太阳电池可粗分为4类：单晶、多晶、化合物半导体和非晶。目前发电最常用且实际应用比例最高的应推晶体型。单晶型的光伏转换效率为15％，多晶型为13％，而非晶型为8％，目前正在研究如何提高效率的问题。
用污水厂废气发电
污水处理厂虽能净化水，但也会污染空气，排放出甲烷、硫化物和氮氧化物的羽状烟云，这些废气不仅味道难闻，而且是造成烟雾和导致全球变暖的祸因。如今，纽约的一家污水处理厂正在把废气转变为电力和热力。有关负责人说，在此过程中唯一的副产品就是热水。
纽约电力局的负责人说，设在北美的一家污水处理厂首次采用新的燃料电池装置，经过一年的运行之后证明效果良好。据他们介绍，该系统可生产200千瓦的电力，足以满足60户标准家庭所需的电力供应。