Eine Batterie speichert chemische Energie und verwandelt sie beim Entladen in elektrische Energie. Die sogenannten Primärbatterien lassen sich nur einmal entladen, die Sekundärbatterien (auch Akkumulatoren, umgangssprachlich „Akkus“ genannt) auch wieder aufladen. In jeder Batterie gibt es einen Plus- und einen Minuspol sowie eine elektronisch leitfähige Substanz, etwa aus Lithium, Alkali-Mangan oder Blei.
Wenn wir eine Batterie zum Beispiel in eine Taschenlampe stecken, verbinden sich Plus- und Minuspol miteinander und der Strom beginnt zu fließen. Damit laufen dann auch Armbanduhren, Smartphones oder Laptops, ohne dass wir diese ans Stromnetz anschließen. Dasselbe Prinzip gilt im Großen: etwa für Starterbatterien in Autos oder Batterien in Großspeicheranlagen, um überschüssige Energie aus erneuerbaren Quellen wie Wind- oder Solarkraft zwischenzuspeichern.

Energieträger heißen alle Stoffe, die Energie in sich speichern und aus denen wir durch Umwandlung Energie gewinnen können. Sie speichern die Energie mechanisch, thermisch, chemisch oder physikalisch. Wir unterscheiden zwischen Primär- und Sekundärenergieträgern. Zu den Primärenergieträgern gehören fossile Energieträger wie Kohle oder Erdgas und erneuerbare Energieträger wie Holz, Sonnenlicht oder Wind. Als Sekundärenergieträger bezeichnen wir solche Energieträger, die durch Umwandlung aus Primärenergieträgern entstehen. Beispiele dafür sind Kraftstoffe oder Fernwärme.

Der Begriff „Erneuerbare Energien“ bezeichnet eigentlich erneuerbare Energiequellen. Diese Energiequellen stehen zeitlich unbegrenzt zur Verfügung oder erneuern sich wieder von selbst. Dazu zählt Energie aus Erdwärme oder Sonnenstrahlung genauso wie Energie aus nachwachsenden Rohstoffen und Biomasse – etwa Energie aus Holz, Pflanzenöl oder Biogas. Auch bei Wind - und Wasserkraft handelt es sich um Erneuerbare Energien.

Fusionsenergie wird permanent im Zentrum der Sonne freigesetzt, wo Wasserstoffatome zu Heliumatomen verschmelzen. Möglich ist dieser Umwandlungsprozess dort nur aufgrund von extrem hohen Temperaturen von rund 15 Millionen Grad Celsius und dem extremen Druck von etwa 100 Milliarden Bar. Fusionsenergie könnte ein bedeutender Teil des Strommixes der Zukunft werden – wenn wir den auf der Sonne stattfindenden Prozess auf der Erde nutzbar machen können. Daran arbeiten Forscherinnen und Forscher weltweit. Das internationale Rennen um ein solches Kraftwerk ist längst in vollem Gange. Derzeit finden zwei technologische Ansätze besondere Beachtung: die Magnet- und die Laserfusion.

Die Begriffe Klimaneutralität und Treibhausgasneutralität werden oft synonym verwendet, bezeichnen aber Unterschiedliches:
Treibhausgasneutralität bedeutet, dass nur so viele Treibhausgase in die Atmosphäre gelangen, wie durch die Natur – also durch Wälder, Moore und Meere – auch wieder entzogen werden können. Die Menge der ausgestoßenen und aufgenommenen Treibhausgase ist gleich, man sagt auch „Netto-Null“.
Bei Klimaneutralität werden auch andere Effekte berücksichtigt, die das Klima beeinflussen. Zum Beispiel erwärmt sich die Erde stärker, je mehr Flächen versiegelt sind. Ein anderes Beispiel sind schmelzende Gletscher: durch weniger weiße Eisfläche werden weniger Sonnenstrahlen ins All reflektiert. Um klimaneutral zu sein, müssen alle Handlungen, die das Klima beeinflussen, unterlassen oder durch positive Maßnahmen ausgeglichen werden.

Geothermie oder auch geothermische Energie bezeichnet die in der Erdkruste gespeicherte Wärme. Je tiefer es geht, desto höher steigt die Temperatur („Geothermischer Gradient“: 3°C pro hundert Meter). Je nachdem, wie tief für die Energiegewinnung gebohrt wird, unterscheidet man zwischen oberflächennaher Geothermie (bis 400 Meter) und Tiefengeothermie  (unterhalb 400 Meter).
Die Wärme in der Erdkruste stammt aus verschiedenen Quellen. Oberflächennah beeinflusst die Sonneneinstrahlung saisonal die Bodentemperatur. Ein bedeutender Teil der Erdwärme – etwa 30-50 % – stammt noch aus der Zeit der Entstehung der Erde vor etwa 4,7 Milliarden Jahren. Der Großteil – etwa 50-70 % – wird jedoch dem Zerfall natürlicher radioaktiver Elemente in den Gesteinen zugeschrieben. Dieser kontinuierliche Prozess liefert stetig Wärme nach. Geothermie zählt damit zu den Erneuerbaren Energien. Etwa sechs Prozent der regenerativ erzeugten Wärme in Deutschland wird durch Geothermie bereitgestellt. Die tiefe Geothermie können wir auch zur Stromgewinnung nutzen.

Photovoltaik (PV) bezeichnet den Prozess der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. In Deutschland lieferten Photovoltaik-Anlagen im Jahr 2024 rund 14 Prozent des Stroms. Bis zum Jahr 2030 soll die hierzulande installierte PV-Leistung mehr als verdoppelt werden. Obwohl PV-Anlagen bereits heute verbreitet im Einsatz sind, besteht weiterhin Bedarf an Forschung – beispielsweise um Solarzellen effizienter zu gestalten oder wenn es um spezielle Einsatzbedingungen geht, wie etwa Agri-Photovoltaik. Das bezeichnet die gleichzeitige Nutzung landwirtschaftlicher Flächen für die Produktion von Nahrungsmitteln und die Stromerzeugung.

„Smart Grid“ ist die Bezeichnung für ein intelligentes Stromnetz, das durch die Kombination von Erzeugung, Speicherung und Verbrauch eine effiziente und stabile Energieversorgung ermöglicht. Ein solches Netz gleicht Leistungsschwankungen durch eine zentrale Steuerung aus. Das ist möglich, weil ein Smart Grid neben Energie auch Daten transportiert.

Wasserstoff (H₂) ist ein farbloses Gas. In der Natur kommt es fast nur in gebundener Form vor, etwa in Wasser (H₂O). Je nachdem wie man Wasserstoff erzeugt, trägt er verschiedene Farben in seinem Namen. Grüner Wasserstoff entsteht durch Elektrolyse von Wasser unter Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energiequellen – dabei entstehen keine CO₂-Emissionen.
Der derzeit am häufigsten verwendete Graue Wasserstoff hingegen wird meist aus fossilem Erdgas hergestellt. Dabei entstehen rund zehn Tonnen CO₂ pro Tonne Wasserstoff, die in die Atmosphäre abgegeben werden. Das nachhaltige Energiesystem der Zukunft braucht daher klimafreundlichen Grünen Wasserstoff. Zum einen kann man in ihm Energie chemisch speichern, transportieren und in verschiedenen Sektoren nutzen. Zum anderen ist er ein wichtiger Grundstoff für chemische Prozesse in der Industrie. Auch im Verkehr werden Wasserstoffantriebe künftig eine größere Rolle spielen.

Windenergie ist die Bewegungsenergie des Windes und gilt damit als Erneuerbare Energiequelle. Auf See oder in der Höhe gibt es besonders viel davon. Windkraftanlagen wandeln diese Energie in elektrische Energie um. Dazu existieren Off- und Onshore-Anlagen. Offshore heißen die Windenergieanlagen auf See. Onshore-Anlagen befinden sich an Land. In Deutschland spielt Windkraft schon heute eine zentrale Rolle: Fast ein Drittel der Stromerzeugung im Jahr 2024 geht auf sie zurück. Bis 2030 soll die Stromerzeugung durch Windkraft verdoppelt werden, um so immer weniger von fossilen Energiequellen abhängig zu sein.