Földünk számára a Nap kimeríthetetlen energiaforrás. A Nap minden egyes órában leküldi a Földre a teljes energiamennyiséget, amennyire az emberiségnek egy év alatt szüksége van. Másképp kifejezve évente körülbelül hatezerszer annyi energiát kapunk a Naptól, mint amennyit jelenleg felhasználunk. Ez az energiamennyiség közvetlenül fény- és hőenergia formájában érkezik (ezt a szemünkkel és napozáskor a bőrünkön is érezhetjük), csakhogy rendkívül egyenlőtlen földrajzi, évszakos és napszakos eloszlásban. Bármennyire is hatalmas ez az energiamennyiség, Földünk sem kicsi, és a felszínének egy négyzetméterére vetítve átlagban mindössze 280 watt sugárzási teljesítménnyel számolhatunk. Ez nem sok, egy kézi konyhai keverő teljesítménye. Másképp fogalmazva, az a baj, hogy kicsi a napsugárzás teljesítménysűrűsége. Képzeljük el, hogy elektromos autónkat egy, a tetejére erősített napelemtáblával akarnánk működtetni. Legyen annak felülete 2 négyzetméter, és tételezzünk fel 50%-os átalakítási hatásfokot (a valóságban ennél lényegesen kevesebb, lásd 4.2. fejezet). Próbáljunk elindulni vele egy verőfényes nyári napon a déli órákban, amikor az 1000 wattot is elérheti az egy négyzetméterre eső napsugárzás teljesítménye. Nem fog sikerülni, a kevesebb, mint másfél lóerő kinyerhető teljesítmény (egy fűnyíró teljesítménye) meg sem fogja tudni mozdítani az autónkat. És akkor mi van felhős időben, más napszakban, éjszaka vagy télen? A napsugárzás alacsony teljesítménysűrűsége nem az emberiség féktelen energiaigényéhez, hanem a természet működtetéséhez „lett kitalálva”. A fotoszintézis során a növények a beeső fényenergia egy töredékét (<1%-át) hasznosítják, és létrehozzák a szervezetüket alkotó anyagokat, amelyek kémiailag tárolják az energiát. Ha nagyobb lenne a napsugárzás teljesítménysűrűsége, akkor a fotoszintézis nem működne, mint ahogy most is előfordul, hogy egy bizonyos kritikus sugárzásintenzitás fölött a növények fotoszintézise leáll. A növényeket meg lehet enni vagy el lehet égetni, és mozgási energiát, hő- vagy villamos energiát lehet nyerni belőlük. A növényekben évente képződő teljes kémiai energiamennyiség 4500 exajoule (1 exajoule = 1018 joule), a Napból érkező összes sugárzási energia 0,1%-a, az emberiség teljes energiafelhasználásának nyolcszorosa. Persze ez csak elméleti határ, hiszen senki sem kívánhatja a Föld élővilágát kiirtani. A növényekből (például egy energiaerdőből) minden évben fenntartható módon kinyerhető energiamennyiség hektáronként 300 gigajoule, ami éves átlagban mindössze 1 watt/négyzetméter teljesítménysűrűségnek felel meg. A Föld egészére számítva a bioszféra megújuló módon, például mezőgazdasági és erdészeti hulladékból mindössze 30 exajoule, az emberiség jelenlegi összes energiafelhasználásának 5%-nak megfelelő energiamennyiség megtermelésére lenne képes. Ráadásul mivel a hulladék biomassza felületi sűrűsége kicsi, ennek az energiaforrásnak az összegyűjtése, szállítása, kezelése és más energiafajtává való átalakítása roppant anyag- és energiaigénnyel járna a modern világban, ahol az emberiség többsége már városokban lakik. Pedig hosszú évezredeken keresztül ez volt az emberiség számára az egyetlen elérhető és használható energiaforrás.