Les scénarios prospectifs du régulateur français de l'électricité montrent des besoins en capacité de production à moyen et long termes. En particulier, les capacités de production électro-nucléaires vont diminuer avec la fermeture progressive des réacteurs arrivant en fin de vie. Le prochain arrêt d'une centrale nucléaire française devrait intervenir lorsque Fessenheim, la plus ancienne centrale actuellement en exploitation, aura atteint la fin de vie. Dans ce cadre, le gouvernement français a prévu de construire de nouveaux réacteurs nucléaires, de type REP. Une nouvelle tranche est en construction à Flamanville.
Le besoin en capacité nouvelle à court terme est contesté, car :
Des recherches sont en cours pour les réacteurs de troisième et quatrième générations.
Trois pôles de recherche existent en France :
En 2008, le programme européen de géothermie en place à Soultz-sous-Forêt prend fin, laissant une plate forme qui parallèlement à sa fonction de production peut devenir un lieu de recherche (acquisition et valorisation des données acquise durant le fonctionnement de ce prototype ; étude des mécanismes de création et maintien d'échangeurs thermiques profonds, qualification des équipements). La France vise la création pour 2015 de pilotes faisant suite à ce prototype scientifique pour significativement valoriser cette énergie vers 2030.
Un Commissariat à l'énergie solaire a été créé en 1978, qui a depuis fusionné avec l'ADEME.
Thermique : les panneaux sont d'ores-et-déjà largement rentables et rapidement amortis, mais la recherche permettra peut-être encore des améliorations.
Photovoltaïque : Le coût des panneaux solaires photovoltaïques est encore relativement élevé, mais il a nettement baissé au cours des 15 dernières années. Les recherches sur différents axes (techniques moins chères avec les couches minces, ou bien cellules aux rendements plus élevés) permettent d'espérer des améliorations sensibles. La filière se développe déjà massivement dans plusieurs pays (Allemagne, Espagne, USA), ce qui devrait contribuer à en diminuer les coûts.
Solaire thermodynamique : cette technique est en plein développement (les USA et l'Espagne étant pionniers) et semble très prometteuse à court terme dans les zones très ensoleillées.
La centrale solaire Thémis fut active de 1983 à 1986, fermée par le gouvernement Chirac faute de rentabilité. Le Four solaire d'Odeillo, un laboratoire d'1 MW, est encore en activité.
Pour l'éolien, la recherche vise à réduire les coûts et anticiper les déploiements, ainsi que de nouveaux concepts (petites éoliennes, éoliennes horizontales, utilisation optimale du vent par une nouvelle aérodynamique…). La Champagne-Ardenne produit 102 MW grâce à l'énergie éolienne. Elle se situe derrière la région Centre avec 245 MW suivis du Languedoc-Roussillon et de la Bretagne. Deux parcs éoliens existent en Basse-Normandie (parc éolien de Gavray et parc éolien du Hamel au Brun), produisant 4 MW.
La grande hydroélectricité est déjà développée en France ; ses impacts environnementaux (fragmentation écologique des cours d’eau, perturbation de la faune piscicole) pourraient être réduits (suivi et anticipation des débits et ressources, suivi et gestion des sédiments). L'énergie pourrait être couplée avec d’autres (éolien ou solaire, incluant des systèmes hybrides de production ou utilisation de l’hydrogène). Dès les années 1930, une centrale hydroélectrique était construite sur le lac Noir, dans les Vosges. L'aménagement hydroélectrique Durance-Verdon, qui débuta en 1955, fut achevé en 1992. En Bretagne, l'usine marémotrice de la Rance, qui utilise l'énergie de la marée, est la première du genre au monde. Des prototypes Searev, pour récupérer l'énergie des vagues, sont testés depuis 2003.
La petite hydroélectricité pourrait être développée.
Le stockage de l'énergie peut être amélioré. Notamment, les sources d'énergies renouvelables sont très fluctuantes, et l’électricité se stocke mal. L'amélioration des réseaux de transport d’énergie permettrait de diminuer la consommation.