В края на 1800 г. учените разработиха основите за пълно използване на водноелектрическата енергия и природния газ, две форми на енергия, които захранват голяма част от световната инфраструктура днес. В допълнение към техните предимства и двете форми създават логистични, икономически и етични предизвикателства, насърчавайки някои дебати относно дългосрочната им жизнеспособност като устойчиви енергийни източници.
Използване на течения
Египетската и гръцката цивилизация са използвали силата на течащата вода преди хиляди години, като първо са използвали водни колела, за да въртят воденични камъни и да мелят жито. По-късно фабриките през 1700 г. разработват подобни системи за масово производство на текстил и мебели. Сключването на електрическия генератор от края на 1800 г. за хидроенергия е това, което даде възможност за стабилен източник на електроенергия. През 1881 г. Ниагарският водопад става мястото на първата водноелектрическа централа, използвана за захранване на уличните лампи в града. През следващите 10 години в САЩ бяха построени още над 200 завода. След основаването на Бюрото за мелиорация през 1902 г. в западните САЩ са построени над 220 язовира за напояване и захранване, а 56 са оборудвани с водноелектрически централи.
Хидроелектрически предизвикателства
Язовирите, използвани за генериране на водноелектрическа енергия, въздействат върху околната среда на множество нива. Видовете, които процъфтяват в речните екосистеми, могат да страдат в резервоара, създаден от язовир, и в богатите на хранителни вещества утайки, уловени от изграждането на язовирната стена, могат да доведат до по-малко плодородие за заливните равнини и делти надолу по течението. Изненадващо язовирите също допринасят за натрупването на парникови газове, когато живите растения, потопени от новообразуван резервоар, умират и се разграждат до въглероден диоксид или метан. Язовирите идват и със значителни разходи за права върху земята, където е приложимо, строителство и поддръжка.
При нужда от тръбопровод
Древни записи от 200 г. пр.н.е. посочете как китайците са създали бамбукови тръбни системи за изгаряне на природен газ, който са използвали за изпаряване на солена вода и производство на сол. По същия начин изграждането на инфраструктура през 1800 г. позволява транспортирането на природен газ по тръби и използването му за осветление в битови и бизнес структури. Търсенето на електроенергия, съчетано с присъщите трудности при транспортирането на природен газ, се ограничи широко разпространение, въпреки че производството все още нараства, за да отговори на регионалното търсене на вода за отопление, домове и готвене. Производството на природен газ достигна своя връх в САЩ през 1973 г.; около 17% от природния газ, използван в САЩ, сега се внася, най-вече от Канада.
Естествени съображения
При изгарянето природният газ произвежда много по-малко въглероден диоксид, което го прави по-чист енергиен източник от другите изкопаеми горива като нефт или въглища. Въпреки това, той трябва да се съхранява и транспортира в запечатващи се системи с високо налягане, иначе ще изтече. Находищата на природен газ често се срещат в близост до въглищни мини и нефтени кладенци и обикновено се състоят от метан с други съединения като бутан, пропан, водна пара или въглероден диоксид. Природният газ може да се извлича и от неконвенционални източници, като метан, извлечен от сметища или пречиствателни станции, което го прави възобновяем ресурс. Природният газ, като отлаганията, намиращи се в плитки слоеве на въглища, може да съдържа големи количества вода, създавайки оттичане или усложнения за обезвреждане на местната среда.