引言
50万年前，人类学会了生火。通过收集并燃烧木头，人类可以取暖、做饭并制造初级工具。数千年之后埃及人发现了风帆的原理，再后来又有了水车。这些活动利用了如生物质能、化学能、太阳能、和水能等多种形式的能量。
生活标准和人口
能源是一种自然界的力量，利用它可以满足人的基本生活需求、延长预期寿命并获得理想的生活条件。
原始人类依靠的能源来自于食物，通过采摘和捕猎得到食物后，人用火加热食物做饭。早期的农民利用家养的动物作为耕作的能源。经过数千年的演变，人类从原始的生活中走出来，人类学会利用风能和水能。后来，以煤燃烧产生蒸汽驱动机械为基础的工业革命开始了。两次工业革命中一些重大发现，像内燃机和大规模发电，成为了现代社会的基础。
在能源的发展过程中，人类对于一次能源的消费量翻了成百上千倍。现在的工业国平均每人每年消费150-350吉焦能量，而且电能的比例越来越高。（焦耳是能量的单位。兆焦=106焦耳，吉焦=109焦耳）。
和能源消费增长一样，很有可能世界人口也会持续增长。可以预测到2025年，世界人口可能会从65亿增长到80亿，而且有可能在本世纪增长到100亿。大部分的人口增长会发生在发展中国家，而世界人口有3/4集中在发展中国家。尽管很多发达国家采取了节能措施减缓其能源需求增长，这样的人口增长形势还是会对全球能源消耗产生巨大影响，到2050年，全球能源消耗会翻倍。
一次和二次能源
能源可以分为两类，一次能源和二次能源。
一次能源是以自然资源形式利用的能源，像木材、煤、石油、天然气、天然铀、风、水力和阳光。
二次能源是一次能源转化成的更便于利用的能源，像电和汽油。
一次能源又可以分为可再生能源和不可再生能源。
可再生能源包括太阳能、风能、波浪能、生物质能（木材和庄稼）、地热能和水能等。
不可再生能源包括化石能源和铀等。化石能源主要指煤、石油和天然气，它们提供了当前世界能源的80%。
可用的能源
一次能源并不短缺。太阳每天都给地球充足的能量。这种能量有多种我们可以看到的形式，太阳辐射经过风和波浪，树木和蔬菜把太阳能转化为生物质能。此外，地壳里也蕴含了丰富的能量，化石燃料是储存起来的过去的太阳能。铀也是因为数40亿年前太阳系的形成才发出了能量。
当前主要考虑到气候的变化，人类需要充分使用低碳能源并且渐渐降低对化石能源的依赖，这是个巨大挑战。
化石燃料
人类已经长期大规模使用化石燃料。煤最先实现了工业应用并提升了人类的生活水平。石油是一种便捷的能源，直到今日它在交通运输中依然很重要。天然气作为一种很通用的能源，和煤、石油一样应用广泛。
然而，我们需要考虑，哪种用来发电的能源是可持续利用的。目前40%的一次能源用来发电，这个比例还在以每年2.7%速度增长，而全球对电能的需求增长速度是这个数字的两倍。
那么世界该用哪种能源来发电？要回答这个问题，我们需要简要的了解一下各种能源的潜力和局限性。
水能
水力发电最大的吸引力在于其对大气无污染。水力发电利用留下的水的高度落差发电。这种落差可以是天然的，更多是人为在湖波后修建大坝来实现。长期以来社会很认可水电的优势，水电占世界发电量的16%。但是很多国家可以新修建水电站的地址已经不多，这限制了水电的进一步发展。其他一些可再生能源有更大的发展潜力，但是也都有自身局限性。毕竟电力需求是持续增长并且要求稳定的大量的供给，可再生能源还不能在满足电力需求中担任主力。
太阳能
太阳能相当有吸引力。然而由于太阳能获取分散且间断，它在发电方面潜力有限。尽管可以集中化，但是在夜间和阴天的中断造成了太阳能电站容量有限。经过数十年的研究，光伏转化成本下降了，但在低辐射强度下的光伏转化效率目前还不高（低于20%）。截至2011年底，全球光伏转化发电量是67GWe。
风能
风和阳光一样是“免费”的。人类利用风能的技术越来越成熟，而且风电成本已经比较低。截至2011年底，全球风力发电装机容量达到238000百万瓦。然而并不是在所有有电力需求的时间风电都能供给，在无风期就需要用一些其他的方法来替代风电。
小规模的风电可以储存电能（成本相对较高），大规模的太阳能或风能发电站必须有其他能源电站作为后备。这个系统的发电成本就相对高了。太阳能以后最主要的应用还是直接加热。
地热能
地热能来源于地球表面下的热量。从地下抽出热蒸汽可以用来发电。地热能在一些地区是有发展潜力的，目前正在运行的地热发电容量有10000MWe。未来可以利用泵把水打入地壳获得热量产生蒸汽发电。地下岩石受到辐射并隔离保温是温度的来源。但是目前地热能利用技术上仍有困难。
生物质能
尽管人类种植庄稼的目的是为了获取食物，大多数的树木和庄稼也可以用作燃料。也有一些“能源农场”，那里的种植庄稼的目的就是为了获得能源。然而能源农场和其他庄稼一样，也需要土地、灌溉、施肥，这需要在燃料和粮食之间做出选择。
尤其是在一些第三世界乡村地区，生物质能是重要且可再生的能源。有机废物废水和植物可以用来生产甲烷和“生物气”。然而生物质能在能源供给中占的比例很小。