盡管前景誘人，但要廣泛應(yīng)用可再生能源發(fā)電必須有效地降低其成本。2011年5月，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會發(fā)布的一份報告指出，目前全球已有的可再生能源技術(shù)潛力只有2.5%得到了利用，如果這些潛力能夠在正確的公共政策支持下得到充分利用，到2050年可再生能源將能提供全球每年能源需求的77%，并能減少總量高達(dá)2200到5600噸的二氧化碳排放。報告同時指出，可再生能源的推廣在經(jīng)濟性和技術(shù)方面都將面臨巨大的挑戰(zhàn)。
據(jù)國際能源署預(yù)測，未來很多國家都將會采取碳定價等措施，努力減少發(fā)電過程中溫室氣體的排放量，但可再生能源發(fā)電未來成本的降幅卻并不令人樂觀，如2020年海上風(fēng)能發(fā)電站的均化成本為每千瓦時90美元（以2010年美元的實際價值計算），美國能源信息署預(yù)測2016年其成本為每千瓦時80到120美元。
從發(fā)電站的均化成本來看，風(fēng)能發(fā)電站（發(fā)電風(fēng)速為每秒7到7.5米）為每千瓦時73美元（不包含電力輸送成本），專家預(yù)計2020年將降為每千瓦時60美元以下。2011到2012年期間建成的公用事業(yè)太陽能光伏發(fā)電站，在沒有任何補貼的情況下其成本為每千瓦時150美元，這與《通向新一代乙醇經(jīng)濟》研究報告的估算基本吻合。在某些自然條件較好的地區(qū)，未來太陽能光伏發(fā)電成本可以降為每千瓦時60到120美元。目前美國傳統(tǒng)的天然氣循環(huán)發(fā)電站成本最低，為每千瓦時50到60美元。除了均化成本之外，電站規(guī)模、儲存電力的潛力等因素也同樣十分重要。
對某些均化成本超過每千瓦時200美元的地區(qū)來說，目前可再生能源發(fā)電已經(jīng)具備了價格優(yōu)勢。據(jù)預(yù)測，未來全球范圍內(nèi)風(fēng)能、太陽能發(fā)電的成本將會越來越趨于經(jīng)濟合算。此外，隨著高性能、低成本和耐用的儲能電池的研發(fā)，電力儲能技術(shù)將有望使中、小規(guī)模輸電網(wǎng)絡(luò)滿足偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)的用電需求。
盡管未來各種可再生能源發(fā)電成本將會持續(xù)降低，但要充分發(fā)揮其作用必須將其與現(xiàn)有發(fā)電方式進行有效整合，克服可再生能源發(fā)電在輸送、分配、存儲等環(huán)節(jié)的瓶頸。2050年可再生能源發(fā)電將占全美電力供應(yīng)總量的8%，即使要實現(xiàn)該目標(biāo)的一半，依然需要在技術(shù)創(chuàng)新、運營程序、商業(yè)運作模式和管理措施等方面對現(xiàn)有電力系統(tǒng)進行改革。
