Tài nguyên năng lượng dưới dạng nhiên liệu hóa thạch có vai trò quan trọng đối với đời sống con người do mật độ năng lượng cao, dễ sử dụng, khá phổ biến và dễ trao đổi. Các loại tài nguyên năng lượng hóa thạch chủ yếu bao gồm: than đá, dầu mỏ, khí đốt, đá phiến cháy.
a. Than đá
Than đá là nguồn năng lượng chủ yếu của loài người với tổng trữ lượng trên 2.000 tỷ tấn, tập trung chủ yếu ở các quốc gia: Nga, Trung Quốc, Mỹ, Đức, Úc, có khả năng đáp ứng nhu cầu con người khoảng 200 năm. Than đá đang chiếm một tỷ trọng lớn trong nhu cầu nhiên liệu ở các quốc gia. Than đá được dùng để tạo ra điện, tạo ra hơi nước, tạo ra nhiệt trong các nhà máy luyện kim, sản xuất vật liệu xây dựng, xi măng,… Do sự cạnh tranh của các nguồn nhiên liệu là dầu và khí đốt, mức độ sử dụng than đá ở các nước công nghiệp phát triển và giá bán than trên thị trường thế giới có xu hướng tăng ít hơn các loại nhiên liệu khác (bảng 39).
Tuy nhiên, khai thác năng lượng than đá đang đặt ra hàng loạt các vấn đề môi trường. Khai thác than đá bằng phương pháp lộ thiên, tạo nên lượng đất đá thải lớn, ô nhiễm bụi, ô nhiễm nước, mất rừng. Khai thác than bằng phương pháp hầm lò lãng phí trữ lượng (ở Việt Nam tới 50%), gây lún đất, ô nhiễm nước, tiêu hao gỗ chống lò và các tai nạn hầm lò. Chế biến và sàn tuyển than tạo ra bụi và nước thải chứa than, kim loại nặng. Đốt than tạo ra các loại khí độc như: Bụi, SO2, CO2, NOx,… Theo tính toán, một nhà máy nhiệt điện chạy than công suất 1.000 MW hàng năm thải ra môi trường 5 triệu tấn CO2, 18.000 tấn NOx, 11.000-680.000 tấn chất thải rắn. Trong thành phần chất thải rắn, bụi, nước thải thường chứa kim loại nặng và chất phóng xạ độc hại.
Bảng 39. Giá nhiên liệu hóa thạch nhập vào thị trường Tây Âu
Đơn vị: USD/tấn năng lượng quy đổi; Nguồn: Nguyễn Tiến Bảo, 1998
Dạng nhiên liệu 1970 1975 1980 1985
Dầu mỏ 12 60 160 200
Khí đốt thiên nhiên 9(75) 25(40) 82(50) 115(58)
Than đá 19(160) 23(40) 42(26) 69(34)
b. Dầu mỏ và khí đốt
Dầu mỏ và khí đốt đang và sẽ là nguồn năng lượng quan trọng của loài người trong vài thập kỷ tới. Dầu mỏ và khí đốt chiếm từ 51 - 62% nguồn năng lượng của các quốc gia. Tuy nhiên, các mỏ dầu lại phân bố không đồng đều. Một số vùng ở Trung Đông tập trung lượng dầu lớn trong một diện tích tương đối nhỏ, trong khi ở những vùng khác lại rất ít. Bên cạnh chức năng nguồn năng lượng, dầu mỏ và khí đốt còn giữ vai trò là nguyên liệu của ngành công nghiệp hóa học.
Trong tình hình khai thác hiện nay, khai thác và sử dụng dầu và khí đốt đang tạo ra các vấn đề môi trường như: quá trình khai thác gây lún đất, ô nhiễm dầu đối với đất, nước, gây ô nhiễm biển (50% lượng dầu ô nhiễm trên biển gây ra do khai thác trên biển), ô nhiễm không khí. Chế biến dầu gây ô nhiễm dầu và kim loại nặng kể cả kim loại phóng xạ cho môi trường nước và đất khu vực. Đốt dầu khí tạo ra các chất thải khí tương tự như đốt than.
Bên cạnh các nguồn nhiên liệu hóa thạch phổ biến trên, nhiều quốc gia trên thế giới đang sử dụng những loại nhiên liệu hóa thạch mà thiên nhiên đã ban tặng cho mình như: than bùn, than nâu (Đức, Ba Lan), đá phiến cháy (các quốc gia vùng Ban Tích). Vai trò cung cấp năng lượng của các loại nhiên liệu trên không lớn, tác động gây ô nhiễm không kém than và dầu khí.