海水温差发电
很久以来，人类一直在想办法开发在海浪、海流和潮汐中的海洋能。但是，一个更有发展前途的计划可直接将海洋中储存的热能开发出来，这就是海洋热能转换，简称OTEC。其原理是利用太阳晒热的热带洋面海水和760米深处的冷海水之间的温度差发电。位于夏威夷西海岸林木繁茂的凯卢阿—科纳附近一处古老的火山岩上的试验发电装置，净发电量为100千瓦。海洋热能转换装置不但不产生空气污染物或放射性废料，而且它的副产品是无害而有用的淡化海水，每天可生产7000加仑，它味道清新，足以与最好的瓶装饮料媲美。
海洋热能转换装置建在海岸上或近海上，采用的零部件大部分是普通组件，它可以提供足够的电力和淡水，从而使包括夏威夷群岛在内的热带地区不必再进口昂贵的燃料。目前美国宾夕法尼亚州约克海洋太阳能动力公司正在设计一座100兆瓦的海上海洋热能发电站，拟建在印度的泰米尔纳德邦。另外一些计划是在马绍尔群岛和维尔京群岛建造较小的装置。根据一项研究，大约有98个热带国家和地区可从这一技术中受益。
海洋热能转换装置与其他海洋开发方案相比有不少优点。例如最大的海浪发电装置只能生产几千瓦的电力；海浪和海流所含的能量小，因而不足以持续地产生很大的动力来使发电机运转；潮汐虽有较大的势能，但其开发成本很高，并且只限于在潮汐涨落差至少有4.9米的几处海岸上采用。一座建在法国布列塔尼半岛河口上的潮汐发电站装机容量为240兆瓦。北美唯一的示范潮汐电站建在加拿大新斯科舍的安纳波利斯河上，装机容量只有几十兆瓦。
而海洋热能转换装置的一大优点是不受变化的潮汐和海浪的影响。储存在海洋中的太阳能任何时候都可获得，这对于海洋热能转换装置的发展至关重要。热带海面的水温通常约在27℃，深海水温则保持在冰点以上几度。这样的温度梯度使得海洋热能转换装置的能量转换可达3％~4％，任何一位工程师都知道，热源（温热的水）和冷源（冷水）之间的温差愈大，能量转换系统的效率也就愈高。与之相比，普通烧油或烧煤的蒸汽发电站的温差为260℃，其热效率在30％~35％。
海洋热能发电站海洋热能转换装置必须动用大量的水，方可弥补热效率低的缺点。这就意味着，海洋热能转换装置所产生的电力在输入公用电网之前，还要在该装置上作更多的功。实际上20％~40％的电力用来把水通过进水管道抽入装置内部和海洋热能转换装置四周。据凯卢阿—科纳示范项目的负责人路易斯·维加称，该试验装置的运行大约要消耗150千瓦电力，不过规模较大一些的商用电站本身所消耗的电力占总发电量的百分比将会低些。
正是由于上述原因，在从首次提出海洋热能转换计划至今的一个世纪中，研究人员一直在孜孜不倦地开发海洋热能转换装置，使之既能稳定生产大于驱动泵所需的能量，又能在易被腐蚀的海洋气候条件下良好运行，从而证明海洋热能转换装置的开发和建造是合理的。
海洋热能转换系统的另一种类型称为闭式循环系统，它较易达到大型工业规模，理论上发电能力可达100兆瓦。1881年法国工程师雅克·阿塞内·达桑瓦尔最初提出这种方案，不过从未进行过试验。
闭式循环海洋热能转换系统的作用原理是：海面的温热海水通过热交换器使加压氨气化，氨蒸气再驱动涡轮发电机发电。在另一热交换器中，深海冷海水使氨蒸气冷却恢复液态。一座称为微型OTEC装置的漂浮试验装置于1979年曾达到18千瓦的净发电能力，是闭式循环系统迄今获得的最好成绩。
研究人员还将对放置在下游的水产养殖箱进行监测，以确定从装置中可能浅漏的氨以及海水中加入的少量氯对海洋生物的影响。加入氯是为了防止海藻和其他海洋生物对设备的堵塞。
凯卢阿—科纳试验装置的运行，将有助于了解OTEC装置的一个最大的未知因素：装置部件长期被腐蚀性的海水包围，并受到海洋生物的堵塞，其寿命有多长。据工作人员称，现在正采取措施防止锈蚀。
由于开式循环方案不易于扩大发电规模，而闭式循环方案又不能生产饮用水，究竟采用哪种方案为宜，尚难作出决定。
把两种系统组合起来，各取所长，也许是最佳方案，混合型OTEC装置可以先通过闭式循环系统发电，然后再利用开式循环过程对装置流出的温海水和冷海水进行淡化。如在开式循环装置上加上第二级淡化装置，则会使饮用水的产量增加一倍。
尽管OTEC装置仍存在不少工程技术和成本方面的问题，但它毕竟有很大潜力。未来学家认为，它是全世界从石油向氢燃料过渡的重要组成部分，建在海上的OTEC装置能够把海水电解而获得氢。自然能源实验室科技规划负责人汤姆·丹尼尔认为：“OTEC在环境方面是良好的，并可能提供人类所需的全部能量。”
OTEC也同其他所有的发电方式一样，并非对环境完全无害。从一座100兆瓦的OTEC电站流出的水量相当于科罗拉多河的流量。流出的水温比进入电站的水温高或低约3℃，海水咸度和温度的变化，对于当地生态可能产生的影响尚难预料。
太阳能热电站
20世纪80年代，在意大利西西里岛上建成了一座规模宏大的太阳能热电站。它采用180块大型玻璃反射镜，镜子的总面积达6200多平方米。这种反光镜由一台电子计算机操纵，将太阳光集聚在高达55米的中央塔上的接收器上，使塔上锅炉产生500℃的高温和6.4兆帕（64个大气压）压力的蒸汽，从而推动汽轮发电机组发电。它的发电能力达1兆瓦。
通常所说的太阳能发电站，实际上就是指的太阳能热电站。也就是说，它是将太阳光转变成热能，然后再通过机械装置转变成电能的。太阳能热电站的发电原理和基本过程是这样的：在地面上设置许多聚光镜，从各个角落和方向把太阳光收集起来，集中反射到一个高塔顶部的专用锅炉上，使锅炉里的水受热变为高压蒸汽，驱动汽轮机，再由汽轮机带动发电机发电。这种发电方式称为塔式发电。
在太阳能热电站内还设有蓄热池。当用高压蒸汽推动汽轮机转动的同时，将一部分热能储存在蓄热池中。如果太阳被云暂时遮挡或者天下雨时，就由蓄热池供应锅炉的热能，以保证电站的连续发电。
世界上第一座太阳能热电站，是建在法国的奥德约太阳能热电站。这座电站的起初发电能力虽然仅为64千瓦，但它却为以后的太阳能热电站的兴建积累了经验。
太阳能一号电站1982年，美国在阳光充足的加利福尼亚州南部的沙漠地区，建造了目前世界上最大的太阳能电站。这座叫做太阳能一号电站的太阳能热电站，由高塔、集热设备、反射镜、汽轮发电机组等组成。它的发电能力为10兆瓦，年发电量达到300万千瓦时。
近年来，国外还研制成一种用炭黑来捕捉太阳能以驱动发电机发电的装置。它是通过一个聚光器把太阳光集聚起来，照射在一个装有炭微粒悬浮体的加热室内。由于温度上升，使炭微粒汽化。炭微粒吸收的热量可用来加热周围的空气，使其达到相当于喷气发动机的温度和压力。于是，被加热的空气可用来驱动气轮机转动，并带动发电机发电。
法国、德国、意大利、西班牙和希腊等许多国家也相继兴建了一批太阳能热电站，其中著名的有意大利的欧雷利奥斯太阳能热电站、西班牙的阿尔利里亚太阳能热电站和法国东比利牛斯的库米斯太阳能电站等。意大利和希腊还将建设20兆瓦的电站。
1983年建成的阿尔梅利亚太阳能电站，位于阳光充足的西班牙南部，发电能力为1200千瓦。在西班牙还建有一座热风发电站，是利用太阳光使地面加热产生热风的办法来发电的。这座热风发电站的高塔，是由一个直径为10米、高200米的圆形钢管制成的，而集热场建在塔身周围并高出地面2米，呈圆形，直径为250米，由透明合成材料制成的薄片作顶盖。这套设备保证了集热场内的热风只能向高塔的方向流动，从而驱动气轮发电机组发电。
一些发展中国家也在积极研究和建造太阳能热电站。地处非洲撒哈拉沙漠南部边缘的马里，已建成一座太阳能热电站，其电力用来驱动水泵，对干旱的农田进行灌溉。
太阳能热电站的不足之处在于：1.需要占用很大的地方来设置反光镜。据计算，一座1兆瓦的太阳能热电站，仅设置反光镜就需占地350×350米。2.它的发电能力受天气和太阳出没的影响较大。虽然热电站一般都安装有蓄热器，但不能从根本上消除影响。因此，人们设想把太阳能热电站搬到宇宙空间去，从而使热电站连续不断地发电，满足人们对能源日益增长的需要。
本领高强的地热能
实际上，人们是通过利用各种温泉、热泉来认识地热能的。2000多年前，我国东汉时期大科学家张衡就曾采用温泉水治病。此外，我们的祖先很早就利用温泉的热水进行洗浴和取暖等。
地热能发电站1904年，意大利人拉德瑞罗利用地热进行发电，并创建了世界上第一座地热蒸汽发电站（装机容量为250千瓦）。由于当时技术条件的限制，此后很长时间内地热在发电方面的应用一直停步不前。