Teknologi pembangkit listrik terbarukan memanfaatkan fluks energi yang ada secara alami, seperti angin, matahari, panas, atau pasang surut, dan mengubah fluks tersebut menjadi listrik. Fenomena alam memiliki konstanta waktu, siklus, dan kepadatan energi yang bervariasi. Untuk memanfaatkan sumber-sumber energi ini, teknologi pembangkit listrik terbarukan harus ditempatkan di tempat terjadinya aliran energi alam, tidak seperti fasilitas pembangkit listrik berbahan bakar fosil dan nuklir konvensional, yang terletak agak jauh dari sumber bahan bakarnya. Teknologi terbarukan juga mengikuti paradigma yang agak berbeda dari sumber energi konvensional di mana energi terbarukan dapat dianggap sebagai energi yang diproduksi, dengan proporsi biaya, energi eksternal, dan input material terbesar terjadi selama proses manufaktur. Meskipun sumber konvensional seperti pembangkit listrik bertenaga nuklir dan batu bara memiliki proporsi biaya modal-ke-bahan bakar yang tinggi, semua teknologi terbarukan, kecuali listrik yang dihasilkan dari biomassa (biopower), tidak memiliki biaya bahan bakar. Pengorbanannya adalah biaya bahan bakar fosil yang sedang dan akan datang dibandingkan dengan biaya modal tetap saat ini dari teknologi energi terbarukan.

Skala ekonomi juga berbeda untuk energi terbarukan dan produksi energi konvensional. Fasilitas pembangkit listrik tenaga batu bara dan nuklir yang lebih besar menunjukkan biaya rata-rata yang lebih rendah daripada pembangkit listrik yang lebih kecil, menyadari skala ekonomi berdasarkan ukuran fasilitas. Listrik terbarukan mencapai skala ekonomis terutama pada tahap pembuatan peralatan daripada melalui pembangunan fasilitas besar di lokasi pembangkit. Unit pembangkit listrik tenaga air besar merupakan pengecualian dan memiliki skala ekonomi di tempat, tetapi tidak sama dengan pembangkit listrik tenaga batu bara dan nuklir.

Dengan pengecualian pembangkit listrik tenaga air, teknologi terbarukan seringkali mengganggu dan tidak membawa perubahan bertahap ke sektor industri kelistrikan yang telah lama berdiri. Seperti yang dijelaskan oleh Bowen dan Christensen (1995), teknologi disruptif menghadirkan paket atribut kinerja yang, setidaknya pada awalnya, tidak dihargai oleh mayoritas pelanggan yang ada. Christensen (1997) mengamati:

Teknologi yang mengganggu dapat menghasilkan kinerja produk yang lebih buruk, setidaknya dalam waktu dekat. Teknologi yang mengganggu membawa ke pasar proposisi nilai yang sangat berbeda dari yang telah tersedia sebelumnya. Umumnya, teknologi yang mengganggu mengungguli produk yang sudah mapan di pasar arus utama. Tetapi mereka memiliki fitur lain yang dihargai oleh beberapa pelanggan pinggiran. Teknologi yang mengganggu yang mungkin berkinerja buruk saat ini, relatif terhadap apa yang diminta pengguna di pasar, mungkin sepenuhnya bersaing dengan kinerja di pasar yang sama besok.

Sumber pembangkit listrik tradisional setidaknya pada awalnya mengungguli energi terbarukan non-tenaga air. Atribut lingkungan dari energi terbarukan adalah proposisi nilai awal yang membawanya ke sektor kelistrikan. Namun, dengan peningkatan dalam teknologi energi terbarukan dan peningkatan biaya pembangkitan dari sumber konvensional (terutama jika biaya produksi gas rumah kaca digabungkan), energi terbarukan dapat menawarkan potensi untuk menyamai kinerja sumber pembangkit tradisional.

Bab ini membahas beberapa teknologi untuk menghasilkan listrik terbarukan. Ini membahas teknologi yang terkait dengan setiap sumber daya terbarukan, keadaan teknologi itu, dan kebutuhan penelitian dan pengembangan hingga 2020, antara 2020 dan 2035, dan yang melampaui 2035.