افزایش مصرف انرژی به یک چالش جهانی تبدیل شده است و کشورها با استفاده از نوآوری‌های مختلف در حال تلاش برای حل این مشکل هستند. بر اساس گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، بحران ادامه‌دار انرژی جهانی با افزایش قیمت حامل‌های انرژی و کاهش ذخایر به خود انجامیده و نیاز روزافزون به استفاده کارآمد از انرژی را افزایش داده است.
برای حل این چالش‌ها، سرمایه‌گذاری‌های قابل‌توجه در فناوری‌های صرفه‌جویی در مصرف انرژی ضروری است که علاوه بر کاهش مصرف برق و تأثیر زیست‌محیطی، هزینه‌ها را نیز کاهش می‌دهد. فناوری‌های صرفه‌جویی در انرژی شامل طیف وسیعی از فرایند‌ها و نوآوری‌های مختلف است که برای کاهش مصرف انرژی و منابع ابداع شده‌اند. این فناوری‌ها می‌توانند جایگزین منابع انرژی جدید یا بهبود کارآمدی سیستم‌های فعلی باشند.
ساختمان‌ها ۳۰ درصد مصرف انرژی جهان و ۲۶ درصد انتشار گاز‌های گلخانه‌ای را به خود اختصاص داده‌اند. به همین دلیل، روش‌های بهینه‌سازی مصرف انرژی در ساختمان‌ها هدف تحقیقات متعددی بوده است. چند نوآوری برای ارتقای صرفه‌جویی در این اواخر ارائه شده‌اند که عبارت‌اند از مواد پیشرفته عایق‌بندی سیستم‌های کم‌مصرف HVAC و فناوری ساختمان‌های هوشمند که مدیریت انرژی را بهینه و هدررفت آن را کاهش می‌دهند.
در کنار اینها، اخیراً محققان دانشگاه علم‌وفناوری هنگ‌کنگ یک دستگاه خنک‌کننده تابشی ابداع کرده‌اند که می‌تواند مصرف انرژی را در مقایسه با دستگاه‌های تهویه هوای معمول ۵۰.۴ درصد کاهش دهد. این سیستم خنک‌کننده هوا برخلاف نمونه‌های معمول به جریان هوا متکی نیست. دستگاه مذکور از یک ماژول خنک‌کننده ترموالکتریک که به سینک حرارتی و یک پنل آلومینیومی متصل است، تشکیل شده تا یک سطح بسیار سرد بسازد که بدون جریان هوا محیط را به طور مستقیم خنک می‌کند.
دستگاه‌های ترموستات هوشمند در سنین گذشته در بازار وجود داشته‌اند، اما نسل جدید آنها اکنون با استفاده از هوش مصنوعی صرفه‌جویی را گسترده‌تر می‌کند. گوگل نسل چهارم ترموستات «نست» خود را سال گذشته میلادی عرضه کرده است که از یادگیری ماشینی پیشرفته برای ایجاد سازگاری‌های میکرو در دمای محیط و بهینه‌سازی مصرف انرژی استفاده می‌کند. این سیستم دمای متناسب برای خانه را می‌آموزد و بر اساس الگو‌های مختلف شرایط آب‌وهوا و مشکلات احتمالی، HVAC آن را تنظیم می‌کند.
بازسازی هوشمند سامانه‌های گرمایش، تهویه و سرمایش در ساختمان‌های قدیمی نیز یک موضوع مهم است. کلوین یک شرکت HVAC آمریکایی، ابزار Cozy را ابداع کرده است که یک محفظه عایق حرارتی است که کارآمدی رادیاتور‌های قدیمی را بهبود می‌دهد. این سیستم روی رادیاتور‌های فعلی نصب می‌شود تا آزادشدن گرما را بهینه و کنترل کند، یک جریان مداوم هوا را حفظ و دمای محیط را از پیش تعیین شده نگه دارد.
در لگمو آلمان، دو پمپ گرمایشی مبتنی بر آمونیاک نصب شده است تا گرمایش منطقه را تأمین کند. این پمپ‌های گرمایشی بزرگ ۱۸ گیگاوات ساعت گرما در سال از واحد تصفیه آب این شهر فراهم می‌کنند. واحد تصفیه فاضلاب دو سوم نیاز گرمایشی این شهر قدیمی را تأمین می‌کند و هم‌زمان هزینه‌ها را تا ۴۰درصد و انتشار دی‌اکسیدکربن را سالانه ۳۲۰۰ متریک تن کاهش می‌دهد.
نیروگاه‌های خورشیدی متمرکز (CSP) یک منبع انرژی پاک امیدوارکننده هستند که می‌توانند حتی در شب‌ها به طور رقابتی برق تولید و سوخت‌های کربن خنثی تولید کنند. آنها با استفاده از آینه‌ها که به نام هلیواستات شناخته می‌شوند، نور خورشید را بر روی یک گیرنده متمرکز کرده و به دما‌های بالا دست می‌یابند. نیروگاه‌های خورشیدی متمرکز باوجود پتانسیل بالایشان با چالش‌های متعددی در زمینه دستیابی به این دمای بالا و حفظ آن رو‌به‌رو هستند.
تحقیقی که در نشریه نیچر کامونیکیشنز منتشر شده برای برطرف‌کردن این چالش یک روش مبتنی بر یادگیری ماشینی ارائه کرده است که از فناوری ردیابی پرتوی قابل‌جداسازی جهت تحلیل کالیبراسیون عکس‌ها و بهینه‌سازی تنظیمات هلیواستات استفاده می‌کند. این روش بهینه‌سازی مبتنی بر شیب را با مدل یادگیری ترکیب می‌کند تا نقص‌های کمتر از میلی‌متر را ردیابی و پروفایل‌های تابش دقیق را پیش‌بینی کند.
یک روش دیگر در این زمینه گسترش شبکه‌های توزیع هوشمند است که طی سال‌ها تکامل یافتند؛ اما در سال جاری میلادی به سطح بالاتری دست‌یافته‌اند. این شبکه‌های توزیع برق، هوش مصنوعی و مدل‌های زبانی را برای پیش‌بینی افزایش تقاضا، بهینه‌سازی توزیع انرژی و جلوگیری از خاموشی به کار می‌برند. شبکه‌های توزیع هوشمند با فعال‌سازی ارتباط دوجانبه بین تاسیسات شهری و مصرف‌کنندگان به مشتریان چشم‌اندازی واقعی از انرژی استفاده می‌کنند.
حوش مصنوعی و تحلیل‌های پیش‌بینی‌کننده، شیوه نگهداری از زیرساخت‌ها در تاسیسات را دگرگون می‌کنند. در سال ۲۰۲۵ میلادی، سیستم‌های نگهداری پیش‌بینی‌کننده انبوهی از مخازن داده را از حسگر‌های اینترنت اشیا تحلیل می‌کنند تا اختلال در تجهیزات را قبل از وقوع آنها پیش‌بینی کند.
سیستم‌های انرژی غیرمتمرکز هر روز بیشتر از روز قبل محبوب می‌شوند. این سیستم‌ها که با منابع انرژی تجدیدپذیر فعال می‌شوند، به طور مستقل یا همراه شبکه‌های توزیع سنتی کار می‌کنند. مدل‌های غیرمتمرکز در ۲۰۲۵ میلادی راه‌حلی شخصی‌سازی‌شده برای مناطق دورافتاده هستند.
دستگاه‌های انجمادی کره جنوبی با استفاده از هوا به‌عنوان عامل سرمایش، نقش مهمی در کاهش گرمایش جهانی دارند. این نوآوری می‌تواند نقش مهمی در کاهش گرمایش جهانی داشته باشد، چرا که مواد خنک‌کننده رایج از عوامل اصلی تخریب لایه اوزون و افزایش دمای زمین هستند.
سیستم‌های زمین گرمایشی برای تأمین سرما و گرما در شیکاگو، اتکا به منابع پاک انرژی است. در این زمینه، شرکت ناسودآور Blacks in Green با استفاده از سیستم‌های زمین گرمایشی چند ساختمانی به گرمای حدود ۵۵ درجه در تمام سال دست می‌یابد.
باز مصرف سوخت هسته‌ای برای تأمین نیاز برق، راه‌حلی نوین برای چالش فزاینده دورریز زباله هسته‌ای و تولید برق برای تأمین نیاز شهروندان ارائه کرده است. شرکت هلندی Thorizon قصد دارد زباله‌های هسته‌ای قدیمی را به یک منبع پایدار، ارزان و انعطاف‌پذیر انرژی تبدیل کند.