Die heutige Form der kohlenstoffbasierten Energiewirtschaft wird in der Zukunft möglicherweise durch eine wasserstoffbasierte Energiewirtschaft abgelöst. Dabei übernimmt Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen die Rolle der heutigen fossilen Energieträger, die in den nächsten Jahrzehnten knapper und damit teurer werden. Heute sind wir noch nicht ganz so weit. Brennstoffzellen werden zwar mit Wasserstoff betrieben. Dieser stammt aber größtenteils noch direkt aus Erdgas, so dass beim Betrieb der Brennstoffzelle CO₂ entsteht.

Die Brennstoffzelle allein ist deshalb keine erneuerbare Energiequelle. Sie ist aber ein effizienter Wandler. Sie stellt Strom sowie Wärme zur Verfügung und vermindert die CO₂-Emissionen im Vergleich zum konventionellen Kraftwerk. Ein besonderer Vorteil ist dabei der hohe Stromwirkungsgrad. Brennstoffzellen wandeln chemische Energie direkt in elektrische und thermische Energie um, während bei der herkömmlichen Stromerzeugung zunächst einmal Bewegungsenergie entsteht, die dann wiederum in elektrische Energie umgewandelt werden muss.

Brennstoffzellen können in verschiedenen Größen wirtschaftlich betrieben werden, nämlich als Kraftwerk für die Strom- und Wärmeproduktion großer Abnehmer (z. B. Krankenhäuser) oder auch im Keller eines Einfamilienhauses. Langfristig können sie zu einer dezentralen Energieversorgung beitragen.

Mit dem Einsatz tragbarer elektronischer Geräte ist  ein enormer Verbrauch an Batterien und damit auch mit negativen Folgen für die Umwelt verbunden. Brennstoffzellen können hier Abhilfe schaffen. Zudem fallen bei der Nutzung von Brennstoffzellen, je nach Art des Energieträgers, der genutzt wird, wenig bis gar keine Emissionen an. Wird Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen verwendet, entsteht als Endprodukt nur Wasser. Zudem arbeiten sie sehr leise. Deshalb ist der Einsatz von Brennstoffzellen bei Autos und Bussen, besonders in stark verkehrsbelasteten Städten, attraktiv.

Viele Fahrzeughersteller sehen in der Brennstoffzelle den technischen Hoffnungsschimmer und haben brennstoffzellenbetriebene Prototypen entwickelt. Die Palette reicht vom Motorroller über Mittelklasse-PKWs bis hin zu großen Bussen.

Einer allzu raschen Einführung von wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellenautos stehen wie so oft die Kosten entgegen. Wasserstoff aus Erdgas kostet deutlich mehr als Benzin oder Diesel. Solarer Wasserstoff ist noch teurer. Hinzu kommen die Kosten für die Infrastruktur.

Die Brennstoffzelle stellt also das Bindeglied zwischen einer effizienten Erzeugung und Nutzung erneuerbarer Energien dar. Dies gilt insbesondere auch deshalb, weil die Verwendung von Brennstoffzellen mit regenerativ erzeugtem Wasserstoff besonders effizient ist. So besitzt die Energiekette Solarstrom – Wasserstoff – Brennstoffzellen-Pkw einen besseren Wirkungsgrad als die Kette Solarstrom – Stromnetz – Batterie – Elektro-Pkw.