太阳能源的利用最终归结为太阳能利用和太阳光利用两个方面。太阳能发电分为光伏发电和光热发电，其中光伏发电就是利用光伏电池将太阳能直接转化为电能。光伏发电不论在转化效率、设备成本和发展前景尚都远远强于光热发电。自从实用型多晶硅的光伏电池问世以来，世界上就便开始了太阳能光伏发电的应用。
目前，太阳能光伏发电系统有三个发展方向：独立运行、并网型和混合型光伏发电系统。在独立运行系统中，储能单元一般是必须有的，它能将由日照时发出的剩余电能储存起来供日照不足或没有日照时使用。目前，国际光伏能源产业的需求开始由边远农村和特殊应用向并网发电与建筑结合供电的方向发展，光伏发电已有补充能源向替代能源过渡。国内光伏能源系统仍主要是用在边远的无电地区和城市路灯、草坪灯、庭院灯、广告牌等独立光伏发电系统。通过蓄电池组构成的储能系统，能够熨平太阳光照强度波动导致的电能波动，还可以补偿电网系统中的电压骤降或突升，但是由于其充放电次数有限、大电流充放电时间较慢等因素，因此其使用寿命较短，成本较高。因此，在太阳能光伏发电系统中采用超级电容器组将使其并网发电更具有可行性。
风力发电作为当前发展最快的可再生能源发电技术，具有广阔的应用前景。但是，风能是一种随机变化的能源，风速变化会导致风电机组输出功率的波动，对电网的电能质量会产生影响。
目前，风电有功功率波动多采用直接调节风力涡轮机运行状态的方法来平缓其输出功率，但是该方法的功率调节能力有限；无功功率波动通常采用并联静止无功补偿装置进行无功调节，但无功补偿装置无法平抑有功功率波动。通过附加储能设备，既可以调节无功功率、稳定风电场母线电压，又能在较宽范围内调节有功功率。而风力发电研究表明位于0.01Hz-1Hz的波动功率对电网电能质量的影响最大，平抑该频段的风电波动对电网电能质量的影响最大，平抑该频段风电波动采用较短时间的能量储存就可以达到目的，因此能够实现短时能量存储的小容量储能设备对风力发电的应用价值很高。超级电容器因其具有数万次以上的充放电循环寿命、大电流充放电特性，能够适应风能的大电流波动，它能在白天阳光充足或风力强劲的条件下吸收能量，在夜晚或风力较弱时放电，从而能够熨平风电的波动，实现更有效的并网。
在移动通信基站、卫星通信系统、无线电通信系统中，都需要有较大的脉冲放电功率，而超级电容器所具有的高功率输出特性，可以满足这些系统对功率的要求。
另外，激光武器也需要大功率脉冲电源，若为移动式的，就必须有大功率的发电机组或大容量的蓄电池，其重量和体积会使激光武器的机动性大大降低。超级电容器可以高功率输出并可在很短时间内充足电，是用于激光武器的最佳电源。另外，超级电容器还可以用于战术性武器（电磁炸弹）中，作为炸弹发电机（FCC）的核心部件。
与道路、航空等交通方式相比，轨道交通运输具有运量大、定时、安全、环保、节能等显著优点。在全球倡导保护环境、防止地球温暖化的今日，轨道交通的环保、节能的优点已越来越受到人们的重视，今后应大力发展轨道公共交通已成为世界各国的共识。
从20世纪80年代开始，随着电力电子技术的飞速发展，交流牵引传动技术开始在轨道交通车辆上得到应用，并迅速得到普及。轨道交通车辆采用交流传动技术后，再生制动成为列车常用制动时的主要制动方式，由于再生制动能量可供相同供电区间内的其他力行状态的列车利用，这就进一步降低了列车的运行能耗，使轨道交通在节能运行方面的优势越发突出。然而，再生制动的前提是线路上必须有足够的负载来吸收再生能量，否则就容易造成再生制动的列车受电弓电压升高超过允许值，引发主电路断开，导致再生制动失效的现象发生。近年，随着2次电池、飞轮、超级电容（EDLC）、超导等储能技术的发展，如何利用储能技术来解决列车制动失效、改善列车受电弓电压、节约列车运行能量等问题得到世界轨道交通界的广泛关注。
在现代高层建筑中，电梯的耗能仅次于空调。以往的电梯采用机械制动的方法，将这部分能量以热的形式散发掉，这不但浪费，而且多余热量使机房温度升高，增加散热的负担和成本。如果能够回收多余的动能及势能，电梯系统真正消耗的能量就只限于电能转换中的损耗和机械损耗，其中主要包括变频器、牵引电机及其机械损耗。
因此，在电梯设计、配置中最迫切需要解决的问题是要全面考虑节能措施。采用节能环保型电梯是未来节能建筑领域的必然趋势。通过分析电梯系统的运动特性，我们可以发现节能的方向：电梯在升降过程结束时，经常会有制动刹车，产生巨大的制动电流，这是可以回收的；另外，在建筑高层，电梯和电梯使用者都具有很大的势能，也可以进行回收。由于超级电容器具有大电流充放电等优良的特性，可在电梯系统中作为能量回收装置回收能量。
超级电容器还可以应用于建筑领域的通风、空调、给排水系统中，作为启动装置。另外，超级电容器还可以应用于电站、变流以及铁路系统中，包括电磁阀门控制系统、配电屏分合闸、铁路的岔道控制装置等。
