به طور کلی دو رویکرد متمایز برای طراحی رفع نیازهای رو به رشد انرژی آینده شهری ما وجود دارند: طراحی Passive و طراحی Active. رویکردهای طراحی Active وابسته به توسعه فناوری‌های جدید مانند سیستم‌های ارتباطی، ذخیره‌سازی انرژی و سنسورها هستند تا فرایندهای کارآمد انرژی را به جریان‌های پویا که اقتصادهای شهری ما را تشکیل می‌دهند. توانایی ساخت این سیستم‌ها بستگی به تأمین مالی تحقیق و توسعه بخش عمومی و خصوصی دارد. راهکارهای طراحی Passive مانند تهویه طبیعی، ابزار هوشمند و برنامه‌ریزی حمل‌ونقل هوشمند بیشتر به تحقیقات طراحی و فرایندهای برنامه‌ریزی پرداخته و تحت سیستم‌های ایستا در جریان جریانات شهری عمل می‌کنند.
طراحی Active: سرمایه‌گذاری زیرساخت برای بهره‌وری انرژی
Microgrid هوشمند یکی از مهمترین سرمایه‌گذاری‌های زیربنایی برای بهره‌وری انرژی است. استفاده از سیستم‌های توزیع شده، ذخیره‌سازی برق و مقیاس‌پذیری خودکار و مقیاس تولید برق برای پاسخگویی به تقاضا، این سیستم‌ها انتقال برق شهری را قابل‌اعتماد و کارآمدتر می‌کنند. توزیع انرژی همچنین امکان ادغام آسان با منابع انرژی تجدیدپذیر مانند آرایه‌های بادی کوچک و فتوولتائیک را فراهم می‌کند که به تنهایی به اندازه کافی بزرگ نیستند تا بتواند به صورت مستقل با تاسیسات الکتریکی را در اختیار داشته باشد.
زیرساخت‌های حمل‌ونقل یکی دیگر از زمینه‌هایی است که نیاز به طراحی Active دارد از قبیل اختراع انواع سیستم‌های حمل‌ونقل خصوصی، سیستم‌های حمل‌ونقل عمومی و مدیریت ترافیک هوشمند که سیستم توزیع سنسورهای کنار جاده‌ای را برای کاهش زمان سفر، هزینه انرژی و همچنین انتشار گازهای گلخانه‌ای فعال می‌کنند. علاوه بر این، رویکردهای جدید با الزامات تحقیق و توسعه مانند وسایل نقلیه مشترک می‌تواند مقدار ماشین‌ها را در جاده‌ها به حداقل برساند و بهره‌وری انرژی را به ازای هر مایل برآورد کند.
راهکارهای طراحی Passive
راهکارهای طراحی Passive در جایگاه خود نیز مهم هستند زیرا آنها سرمایه‌گذاری مستقیم را امکان‌پذیر می‌کنند در حالی که حداقل هزینه‌های عملیاتی را ایجاد می‌کنند. این روش‌ها به استفاده از پدیده‌های طبیعی و استفاده هوشمند از مواد برای تنظیم جذب گرما و انتشار بدون نیاز به انرژی اضافی وابسته‌اند. در مسکن، برخی از استانداردها نظیر استاندارد Passivhaus، که بر تهویه طبیعی و فوق‌العاده عایق تأکید دارند، در آلمان در حال حاضر برجسته هستند و در بخش‌هایی از نیویورک در حال افزایش می‌باشند. فناوری‌های دیگر شامل جمع‌کننده‌های گرمای خورشیدی است که گرمای روز را در محیط مایع جذب می‌کند و تهویه زیرزمینی است که هوا را از طریق لوله‌های زیرزمینی به طور طبیعی خنک می‌کند یا حرارت آن را به دمای پایه نزدیک می‌کنند.
راهکارهای مقیاس بزرگتر نظیر چیدمان هوشمند در گروه‌های ساختمانی برای حداکثر گرمایش و تهویه، تنظیم مجدد قوانین خیابانی و ملاحظات برای اثر کانونی شهری (که باعث افزایش دما و افزایش سرعت باد می‌شود) نیز می‌تواند توسط سرمایه‌گذاری بخش دولتی برای به حداکثر رساندن پتانسیل طراحی Passive ساختارهای شهری انجام شود.
