A questão da superpopulação pode ser amenizada com controle de natalidade e resolvido de vez com a colonização de outros planetas como Marte, por exemplo. A Terraformação pode ser uma alternativa: http://pt.wikipedia.org/wiki/Terraforma%C3%A7%C3%A3o
Quanto ao problema da falta de energia, existem muitas formas de conseguir energia de forma renovavel e abundante: energia solar, eólica, das mares, da ondas etc.
Energia a partir da fusão. E mais para frente até uma esfera de Dyson.
Esfera de Dyson
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Uma esfera de Dyson hipotética com 1 UA.
Esfera de Dyson é uma megaestrutura hipotética originalmente descrita por Freeman Dyson, a qual orbitaria uma estrela de modo a rodeá-la completamente, capturando toda ou maior parte de sua energia emitida. Dyson especulou que tal estrutura seria a consequência lógica da sobrevivência e da escalar necessidade de energia de uma civilização avançada tecnologicamente, e propôs que a busca de evidências de tal estrutura poderia levar à detecção de vida extraterrestre com inteligência avançada.[1]
A maioria das descrições ficcionais são de uma casca sólida de matéria encobrindo a estrela, que é considerada a variante menos plausível da idéia.[2] Desde que o conceito desta megaestrutura foi inicialmente idealizado, a engenharia espacial tem apresentado diferentes propostas para a construção de uma estrutura artificial, ou de uma série de estruturas, com intuito de rodear uma estrela para capturar sua energia, porém as dificuldades técnicas para a execução deste projeto relegaram a Esfera de Dyson à arena da ficção científica. No ano de 2015, entretanto, após o telescópio espacial Kepler analisar a enorme oscilação da luminosidade da estrela KIC 8462852, da constelação de Cisne, astrônomos renomados passaram a considerar a hipótese de que uma megaestrutura similar à Esfera de Dyson pudesse estar causando o fenômeno.[3]
https://pt.wikipedia.org/wiki/Esfera_de_Dyson