Năng lượng là một dạng tài nguyên vật chất trên Trái Đất có nguồn gốc chủ yếu là Mặt Trời và năng lượng tàn dư trong lòng Trái Đất. Năng lượng Mặt Trời tồn tại các dạng chính là bức xạ Mặt Trời, năng lượng sinh học dưới dạng sinh khối, năng lượng chuyển động của thủy quyển, khí quyển. Năng lượng tàn dư trong lòng Trái Đất có các dạng chính là các nguồn nước nóng, năng lượng núi lửa, năng lượng phóng xạ, năng lượng của các khối đất đá nóng trong thạch quyển…
Tài nguyên nặng lượng của các quốc gia và loài người trên Trái Đất là các tích tụ năng lượng với cường độ và quy mô cho phép khai thác quy mô công nghiệp. Năng lượng tái tạo hay năng lượng tái sinh là năng lượng từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn. Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng năng lượng tái sinh là tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường và đưa vào trong các sử dụng kỹ thuật. Các quy trình này thường được thúc đẩy đặc biệt là từ Mặt TrờiNhu cầu sử dụng năng lượng của con người gia tăng nhanh chóng cùng với sự phát triển kinh tế xã hội.Con người nguyên thủy cách đây hàng triệu năm, hàng ngày chỉ sử dụng khoảng 2000 kcal dưới dạng thức ăn nguyên khai. Sau khi phát minh ra lửa, con người sử dụng khoảng 10.000kcal/người/ngày, sang thế kỷ XV tăng lên tới 26.000kcal/người/ngày và đến giữa thế kỷ XX là 70.000 kcal/người/ngày. Hiện
nay, mức độ tiêu thụ trung bình của một người trên thế giới khoảng 200.000 kcal/ngày. Theo tính toán, mức gia tăng tiêu thụ năng lượng thường có giá trị gấp hai lần mức gia tăng thu nhập GDP. Cùng với sự phát triển, cơ cấu tiêu dùng năng lượng chuyển từ năng lượng sinh khối cổ truyền sang năng lượng thương mại.
Phần lớn sự gia tăng tiêu thụ năng lượng thường tập trung vào loại năng lượng thương mại(điện, than, xăng dầu, khí
đốt,...)
Dự trữ có hạn các nguồn năng lượng thương mại cơ bản của thế giới liên quan chặt chẽ tới dự trữ hạn chế của các loại nhiên liệu hóa thạch.
Khai thác và sử dụng năng lượng là
nguyên nhân quan trọng nhất gây ra ô nhiễm môi trường và các biến đổi khí hậu toàn cầu. Các nước đang phát triển đang phải đương đầu với các tác động ô nhiễm cục bộ của chất thải ô nhiễm phát sinh trong khai thác và sử dụng nhiên liệu hóa thạch như bụi khói, các loại khí độc hại CO, SO2, NO2, CnHm,... sự suy thoái tài nguyên đất, tài nguyên rừng, Môi Trường toàn cầu đang đứng trước các biến đổi khí hậu và nóng lên của bầu khí quyển, do sự gia tăng phát thải khí nhà kính CO2. Việc chuyển đổi nguồn cung cấp năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch sang các nguồn khác hiện chưa mang lại hiệu quả. Năng lượng nguyên tử hiện chưa an toàn và tiềm ẩn các tai biến sinh thái quá to lớn. Năng lượng bức xạ Mặt Trời có cường độ yếu và giá thành quá cao. Năng lượng gió không ổn định và hiệu suất thấp. Năng lượng thủy điện thường làm cho nhiều vùng đất canh tác và tài nguyên rừng bị ngập vĩnh viễn. Năng lượng thủy triều có thể gây ra các biến động.