持続可能なエネルギーにおける非再生可能エネルギー源の役割は議論の的である。原子力発電は炭素汚染や大気汚染を発生させないが、放射性廃棄物、核拡散のリスク、事故のリスクといった欠点がある。石炭から天然ガスへの転換は、気候変動への影響が低いなど環境上の利点があるが、より持続可能な選択肢への転換を遅らせる可能性がある。炭素回収・貯留は、発電所から二酸化炭素（CO2）排出物を除去するために組み込むことができるが、この技術は高価であり、ほとんど実施されていないのが現状である。