منابع انرژی رو به زوال سوخت‌های فسیلی، جامعه رو به توسعه انسانی را در آینده‌ای نه‌چندان دور دچار کمبود سوخت می‌سازند. با رشد سریع جمعیت و رسیدن آن به مرز 10 میلیارد نفر تا 50 سال دیگر نیاز به منابع پایان‌ناپذیر سوخت افزایش خواهد یافت]1[. بر اساس تخمینی از رشد جمعیت و رشد اقتصادی همراه با آن و با در نظر گرفتن روند رشد تقاضای انرژی، میزان تقاضای انرژی در سال 2050 میلادی 27 تراوات و در سال 2100 میلادی 43 تراوات خواهد بود]2[. بنابراین اگرچه نفت، گاز طبیعی و ذغال سنگ در کوتاه مدت می­توانند نیاز انرژی را برآورده نمایند، ولی در دهه­های آتی و با پیشی گرفتن تقاضای نفت از عرضه آن،         نمی­توانند به عنوان یک گزینه

 مناسب مطرح شوند. در نتیجه با توجه به اینکه منابع سوختهای فسیلی رفته رفته در حال کاهش است حتی در صورت یافتن منابع جدید نفت و یا افزایش بهره­برداری از مخازن موجود، مشکل مهم تغییرات آب و هوایی نه تنها حل نمی­شود، بلکه تشدید نیز خواهد شد. بدون شک رهاسازی کربن ذخیره شده در سوخت­های فسیلی، غلظت دی­اکسید کربن را در جو افزایش می­دهد؛ انباشتگی گازهای گلخانه­ای در سال­های اخیر سبب شده که دمای متوسط جهانی از دماهای پیش از تاریخ نیز فراتر رفته و منجر به ذوب یخ­های طبیعی و افزایش سطح دریاها بشود]2[. بنابراین حتی جایگزینی نفت و گاز با سوخت­های دیگری مانند ذغال­سنگ، هیدرات متان و قطران ذغال­سنگ نیز منجر به رهاسازی گاز دی­اکسید کربن بیشتر به جو، تشدید نمودن آسیب­های زیست محیطی و شتاب بخشیدن به تغییرات آب و هوایی می­گردد. بنابراین از این دیدگاه ما به روشی برای تولید انرژی نیازمندیم که با نرخ بیش از 1% در هر قرن گاز دی­اکسید کربن را به جو وارد ننماید. بزرگ­ترین چالش پیش رو این است که علاوه بر برآورده نمودن نیاز رو به رشد انرژی، مسئله نشر گازهای گلخانه­ای نیز به طور همزمان برطرف گردد.

در نتیجه نگرانی­های انتشار پیوسته و در حال افزایش دی­اکسید کربن به اتمسفر و همچنین وسعت آلودگی ناشی از سوخت‌های فسیلی که زندگی در کره خاکی را دچار مشکل ساخته است، نیاز به منابع انرژی از منابع تجدیدپذیر با حداقل تأثیر منفی زیست محیطی را افزایش می­دهد]3[. در این ارتباط قوانین سخت گیرانه تر زیست‌محیطی وضع گردیده و اعتبارهای مالی بالایی برای پژوهش در زمینه بهره‌برداری از انرژی‌های نو تصویب گردیده است]1[.
گزینش جایگزین­های مناسب، ارزان‌قیمت و تمیز برای سوخت‌های فسیلی، به هر ترتیب یک ضرورت آشکار است. انرژی­های تجدیدپذیری مانند انرژی خورشیدی، باد، زمین گرمایی و انرژی حاصل از زیست توده گزینه­های مناسبی به شمار می­آیند. در این بین انرژی خورشیدی یک منبع انرژی مناسب و جذاب می­باشد، زیرا علاوه بر تجدیدپذیری به میزان زیادی نیز در دسترس می­باشد. ولی به علت وجود مشکلات فنی و اقتصادی، در حال حاضر نمی­توان در کوتاه مدت به طور کامل به این انرژی متکی بود. در حدود 200 تراوات از 170000 تراوات انرژی خورشیدی تابیده شده، به انرژی باد تبدیل می­گردد؛ در حالی که از این میزان 67 تراوات از طریق چرخه­های آبی به انرژی آب و 100 تراوات نیز از طریق فتوسنتز به شکل زیست توده ذخیره می­گردد]4[. نمایی از این امر در شکل 1-1 نشان داده شده است. بخشی از فناوری­های مرتبط با این انرژی­ها مانند توربین­های بادی، سدهای برقابی، صفحات خورشیدی و فرآیندهای تولید اتانول و متان از زیست توده در سال­های اخیر توسعه یافته­اند ولی با این حال، با رشد جوامع، بایستی نرخ رشد و توسعه این فناوری­ها نیز افزایش یابد.