電網規模的電池儲能：降低成本是關鍵
當電網在20世紀初被設計和建造時，每個國家的能源需求迥然不同。近幾年，智能電網的使用以及可再生能源的融合產生了使傳統基礎設施快速現代化的需求。業內專家一直主張，工業規模的大容量儲能電池將提高電網的安全性和可靠性，并且促進風能或太陽能等可再生能源的融合。實際上，許多人表示，如果不采用大規模儲能技術，將無法向可再生能源過渡。但大容量電池的價格一直居高不下，讓人望而卻步。而現在，新型廉價電池材料正在將電網規模的大容量電池帶到市場。
燃料電池汽車：楊家有女初長成
燃料電池汽車可以將氫的化學能轉變成電能，電池可驅動汽車行駛300英里(約合480公里)。不過，燃料電池汽車面對和電網規模電池一樣的“攔路虎”——高昂的價格，這使它們猶如那在水一方的佳人，盡管有心之人想溯洄從之，但道阻且長。不過，隨著技術的不斷發展，這些“攔路虎”也在慢慢變得軟弱。
高空風能發電：早有蜻蜓立上頭
理論上講，高空風能項目因為密度高、設備輕量化、年利用小時數高，效益要顯著高于低空風電項目。2013年全球風能理事會已經做出預測，認為高空風能很有可能是改變世界的能源技術。高空風能可在不同程度上消除現有新能源技術的缺點，且具新的優點，將部分代替傳統風能，是新能源領域的投資熱點和發展方向。近年來，高空風力發電技術引無數資本競折腰，致力于研發此項技術的初創公司獲得了谷歌和三菱等大公司以及瑞士和德國政府等的投資。
可持續生物燃料：節能環保保應用
生物燃料一直被視作可替代傳統化石燃料用于汽車和飛機的潛在燃料，但這種能源的可持續性究竟如何仍然存在疑問。有研究人員指出，生物燃料的生產會導致森林濫砍亂伐，進而助長全球變暖，而且許多植物在轉變成燃料時需要大量水和能源。
不過， ARPA-E目前正在研發一些新技術，使生物燃料的生產過程實現碳中和以及環境可持續性。威廉姆斯說：“我們正在研究如何通過機器人、大數據分析以及遺傳學領域的最新知識來指導我們種植更好的植物?！痹谶@些實驗中，機器人會收集一些作物數據，隨后，科學家們可以通過這些數據獲悉如何用更少的肥料和水種植出生物燃料作物。
核聚變：我的未來不是夢
核聚變通常被認為是人類清潔能源領域的“圣杯”，是解決未來能源問題的主要選擇之一。核聚變反應產生的能量遠高于裂變反應產生的能量，所需的氚和氘在自然界中廣泛存在。另外，核聚變反應堆比目前的核裂變反應堆產生的核廢料更少，放射性污染也會在短期內消失。數十年來，科學家們在實驗室中苦心孤詣地研究原子的聚合，以模擬太陽產生能量的方式。
