Les énergies renouvelables (EnR) proviennent de sources d'énergie dont le renouvellement naturel est assez rapide pour qu'elles puissent être considérées comme inépuisables à l'échelle du temps humain. Elles proviennent de phénomènes naturels cycliques ou constants induits par les astres : le Soleil essentiellement pour la chaleur et la lumière qu'il produit, mais aussi l'attraction de la Lune (marées) et la chaleur engendrée par la Terre (géothermie). Leur caractère renouvelable dépend d'une part de la vitesse à laquelle la source est consommée, et d'autre part de la vitesse à laquelle elle se renouvelle.
Les énergies renouvelables intermittentes ne peuvent pas moduler leur production en fonction de la demande électrique. Sans stockage de l'énergie à grande échelle pour suppléer à leur intermittence, elles doivent donc être couplées à des sources d'électricité modulables, telles que celles fonctionnant avec un combustible fossile (centrales au charbon ou au gaz), à l'énergie hydroélectrique ou à l'énergie nucléaire.
Si l'exploitation d'énergies renouvelables émet moins de gaz à effet de serre que celle des énergies fossiles et possède d'autres avantages, notamment en matière d'indépendance énergétique et de santé publique et de recettes fiscales locales (2,1 milliards d'euros en 2024 pour les collectivités françaises), elle nécessite aussi des matières premières critiques, peut créer une dépendance à l'importation d'équipements (cellules photovoltaïques) et contribuer à d'autres types de pollutions et nuisances, affectant notamment la biodiversité.
La part des énergies renouvelables dans la consommation finale mondiale d'énergie était estimée en 2018 à 17,9 %, dont 6,9 % de biomasse traditionnelle (bois, déchets agricoles) et 11,0 % d'énergies renouvelables « modernes » : 4,3 % de chaleur produite par les énergies renouvelables thermiques (biomasse, géothermie, solaire thermique), 3,6 % d'hydroélectricité, 2,1 % pour les autres renouvelables électriques (éolien, solaire photovoltaïque, géothermie, biomasse, biogaz) et 1 % pour les biocarburants.
En 2025, les énergies renouvelables assurent pour la première fois une production électrique supérieure à celle du charbon à l'échelle mondiale, franchissant ainsi un seuil historique. Elles représentent désormais un tiers de la production mondiale d'électricité, bien que ce rythme de croissance demeure insuffisant pour atteindre l'objectif fixé lors de la COP28.
vignette|redresse|L'énergie solaire, l'énergie éolienne et la biomasse sont trois types d'énergies renouvelables.
Éléments de définitions Le Soleil est la principale source d'énergie des différentes formes d'énergies renouvelables : le rayonnement solaire est le vecteur énergétique de transport de l'énergie utilisable (directement ou indirectement) lors de la photosynthèse, ou dans le cycle de l'eau (qui permet l'hydroélectricité) et l'énergie des vagues, la différence de température entre les eaux superficielles et les eaux profondes des océans (énergie thermique des mers) ou encore la diffusion ionique provoquée par l'arrivée d'eau douce dans l'eau de mer (énergie osmotique). Cette énergie solaire, alliée à la rotation de la Terre, est à l'origine des vents (énergie éolienne) et des courants marins (hydrolienne).
La chaleur interne de la Terre (géothermie) est assimilée à une forme d'énergie renouvelable, et le système Terre-Lune engendre les marées des océans et des mers permettant la mise en valeur de l'énergie marémotrice.
L'énergie solaire et la chaleur interne de la Terre sont d'origine nucléaire (fusion nucléaire dans le cas du Soleil, radioactivité dans celui de la chaleur interne de la Terre).
Les combustibles fossiles et les minéraux (isotopes fissiles) ne sont pas des sources d'énergie renouvelables, les ressources étant consommées à une vitesse bien supérieure à la vitesse à laquelle celles-ci sont naturellement créées ou disponibles.
L'expression « énergies renouvelables et de récupération » (EnR&R) est parfois utilisée lorsque l'on ajoute aux énergies renouvelables la valorisation de la chaleur produite par différentes activités..
Histoire
Pendant la plus grande partie de son histoire, l'humanité n'a disposé que d'énergies renouvelables pour couvrir ses besoins énergétiques. Au Paléolithique, les seules énergies disponibles étaient la force musculaire humaine et l'énergie de la biomasse utilisable grâce au feu ; mais de nombreux progrès ont permis d'utiliser ces énergies avec une efficacité grandissante (inventions d'outils de plus en plus performants).
Le progrès le plus significatif a été l'invention de la traction animale, qui est survenue plus tard que la domestication des animaux. On estime que l'homme a commencé à atteler des bovins à des araires ou des véhicules à roues durant le Ces techniques inventées dans l'ancien Croissant fertile ou en Ukraine, ont par la suite connu un développement mondial..
L'invention du voilier a été un progrès important pour le développement des échanges commerciaux dans le monde.
Celle des moulins à eau et à vent a également apporté une énergie supplémentaire considérable. Fernand Braudel qualifie de « première révolution mécanique » l'introduction progressive, du au , des moulins à eau et à vent : ..
À la fin du , à la veille de la révolution industrielle, la quasi-totalité des besoins d'énergie de l'humanité était encore assurée par des énergies renouvelables. Dans un essai d'évaluation de la répartition des consommations par source d'énergie, Fernand Braudel estime à plus de 50 % la part de la traction animale, environ 25 % celle du bois, 10 à 15 % celle des moulins à eau, 5 % celle de la force humaine et un peu plus de 1 % celle du vent pour la marine marchande ; il renonce à chiffrer la part des moulins à vent, faute de données, tout en précisant : . On peut donc, évaluer la part totale de l'énergie éolienne (voile + moulins à vent) entre 3 et 5 %. Il mentionne pour mémoire la batellerie fluviale, la marine de guerre, le charbon de bois et de terre.
L'apparition de la machine à vapeur a entraîné le déclin relatif de l'énergie fournie par les moulins à eau et de l'énergie éolienne au , puis les moteurs Diesel et l'électrification ont fait disparaitre les moulins à eau et à vent au , remplacés par les minoteries industrielles. L'énergie hydraulique a connu un nouvel âge d'or avec l'hydroélectricité, apparue en Suisse, Italie, France et États-Unis à la fin du .
Au , François de Larderel met au point, en Italie, les techniques d'utilisation de la géothermie.
Dans les années 1910, les premiers chauffe-eau solaires individuels apparaissent en Californie. En 1911, la première centrale géothermique est construite à Larderello.
Au milieu du , l'énergie éolienne n'était plus utilisée que pour la navigation de plaisance et pour le pompage (agriculture, polders).
Puis, les éoliennes sont réapparues, bénéficiant de techniques plus performantes issues de l'aviation ; leur développement a pris de l'ampleur à partir des années 1990. Le solaire thermique et le solaire photovoltaïque se développent au début des années 2000. Sous l'effet des progrès technologiques et des économies d'échelle liées aux volumes croissants installés, les filières de production d'énergie renouvelable, encore émergentes au début des années 2000, voient leurs coûts évoluer rapidement.
Depuis la fin du , en réponse à un début de raréfaction du pétrole.., aux impacts climatiques et sanitaires négatifs des énergies carbonées., ainsi qu'aux accidents nucléaires de Tchernobyl. et Fukushima.... et aux controverses sur le traitement des déchets radioactifs de l'énergie nucléaire., une réorientation mondiale vers les énergies renouvelables est constatée..
En outre, l'exploitation de la biomasse forestière (qui représente plus de 40 % des énergies EnR en France en 2014, ce qui en fait la première source d'EnR, loin devant l'hydraulique à 26 %Carrier T., Collet I., Louati S., Reynaud D., Chiffres clés des énergies renouvelables, Commissariat général au développement durable, Paris, 2015 (lire en ligne, ). atteint de plus en plus souvent ses limites. Sa disponibilité est contrainte par les capacités de régénération des forêts, une part croissante de forêts est malade, régulièrement incendiée ou émet plus de qu'elle n'en capte, et des usages concurrents du bois (construction, papeterie, biodiversité) freinent son développement. Selon une étude conjointe de l'Institut national de l'information géographique et forestière (IGN) et de l'Institut technologique FCBA, les scénarios de forte mobilisation du bois pour l'énergie pourraient compromettre la durabilité des forêts françaises à l'horizon 2050, en réduisant leur capacité de stockage de carbone et en accentuant leur vulnérabilité écologique. Selon l'ONG Canopée, la hausse de la demande en bois-énergie, amplifiée par des projets de chaudière industrielle de grande ampleur, dépasse déjà les volumes mobilisables de manière soutenable et appelle à un arbitrage politique entre les usages énergétiques et les fonctions écosystémiques des forêts..
Aperçu général En 2017, la part des énergies renouvelables (EnR) dans la consommation finale mondiale d'énergie était estimée à 18,1 %, dont 7,5 % de biomasse traditionnelle (bois, déchets agricoles) et 10,6 % d'énergies renouvelables « modernes » : 4,2 % de chaleur produite par les énergies renouvelables thermiques (biomasse, géothermie, solaire thermique), 3,6 % d'hydroélectricité, 2 % pour les autres renouvelables électriques (éolien, solaire photovoltaïque, géothermie, biomasse, biogaz) et 1 % pour les biocarburants..
En 2018, pour le seul secteur de l'électricité, la part globale des EnR atteignait 26,2 % (l'hydroélectricité comptant 15,8 %, en première place). Dans la consommation d'énergie primaire, la part des énergies renouvelables était de 13,7 % en 2016 (probablement sous-estimée en raison de la méthode de calcul appliquée, voir bilan énergétique)..
En 10 ans (2015-2025), la part des EnR dans le bilan énergétique mondial est passée d'environ 18,2 % (selon l'Agence internationale de l'énergie) à près de 20,5 % en raison du développement conjoint des énergies fossiles, soit une progression constante, mais trop lente au vu des objectifs de la transition énergétique mondiale.. En 2015, les EnR dominantes étaient la biomasse traditionnelle dans les pays en développement et l'hydroélectricité dans les pays industrialisés. Dans cette décennie, les investissements dans le solaire photovoltaïque et l'éolien ont été importants, souvent grâce à des politiques publiques incitatives, mais aussi grâce à une baisse des coûts technologiques et à une prise de conscience accrue des enjeux climatiques. En 2020, malgré les perturbations induites par la pandémie de Covid-19, les renouvelables ont atteint environ 19,3 %, du fait de l'accélération des installations solaires et éoliennes. En 2023, les renouvelables (hors hydroélectricité) représentaient 7,5 % de la consommation d'énergie primaire, tandis que leur part dans la consommation finale continuait de croître, atteignant environ 20,1 %. En 2025, selon les premières estimations, cette part avoisinerait les 20,5 %, connaissant une dynamique plus forte en Chine, en Inde, au Brésil et dans l'Union européenne, où les politiques climatiques ont favorisé le développement des biocarburants, de l'électricité « verte » et des pompes à chaleur. En 2025, près de (GW) de nouvelles capacités renouvelables devraient être raccordées (et plus de sont en attente) selon l'AIE.