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能源就是能够提供能量的物质。大自然赋予人类的能源多种多样，可分为常规能源和新能源两大类。技术上比较成熟而使用较为普遍的能源称为常规能源，如煤炭、石油、天然气、水能等。近几十年才开始利用或正在开发研究的能源称为新能源，如太阳能、核能、沼气能、风能、氢能、地热能、海洋能、电磁能等。
对能源的划分实际上存在多种方法。通常把直接来自自然界而没有经过任何加工或转换的能源叫作一次能源，像煤炭、石油、天然气、生物燃料、油页岩、水能、核能、太阳能、海洋能等。从一次能源直接或间接转化而来的能源叫作二次能源，像煤气、蒸汽、沼气、汽油、电能、氢能、激光等。
根据不同的使用情况可以把能源划分为燃料能源和非燃料能源两大类：燃料能源包括矿物燃料（如煤炭、石油、天然气等）、生物燃料（如木材、沼气、有机废物等）和核然料（如铀、钍、氘、钚等）；非燃料能源包括太阳能、地热能、风能、水能、潮汐能、激光等。
还可以把一次能源划分为再生能源和非再生能源两大类。再生能源具有自我恢复的能力，风能、水能、地热能、太阳能等都是再生能源，它们在使用过程中可以从自然界中源源不断地得到补充，取之不尽，用之不竭。非再生能源包括煤炭、石油、天然气等，开采一点就减少一点，总有一天会被开采完毕。
在人类历史的长河中，能源一直扮演着极其重要的角色。从世界经济发展的历史和现状来看，能源已成为具有战略意义的制约因素之一。在当今公认的六大高技术领域（生物技术、信息技术、航天技术、新材料技术、新能源技术、海洋技术）中，学术界把新能源技术誉为“高技术的支柱”。能源的消耗水平是衡量一个国家国民经济发展和人民生活水平的重要标志。近几十年来，由于生产力的发展和人民生活水平的提高，商品能源消耗的增长速度大大超过了人口的增长速度。1975年，世界人口比1925年增加了一倍，世界商品能源的总消耗量增长了4.5倍，而且这种增长呈上升趋势。1987年世界商品能源总消耗量约为100亿吨标准煤，专家预计到本世纪末将达到200亿吨。
据专家预测，地球上蕴藏的煤炭将在今后200年之内开采完毕，石油将在今后三四十年内告罄，天然气只能再维持60年左右。可见，能源问题将成为长期困扰人类生存和社会发展的主要问题之一。
国际经济界提供的分析统计数据表明，由于能源短缺造成的国民经济损失相当于能源本身价值的20-60倍。1975年，美国由于短缺1.16亿吨标准煤，使得其国民生产总值减少了930亿美元；日本由于短缺0.6亿吨标准煤，导致其国民生产总值减少了485亿美元。1988年，我国由于缺电而导致国民生产总值减少了2000亿元人民币，这个数目相当于当年我国国民生产总值的1/6。人们把能源比作社会经济发展的“火车头”，是极为贴切的。
随着科学技术的发展，近半个世纪以来，特别是最近一二十年来，各国在新能源的开发和利用方面取得了长足的进展，打破了以石油、煤炭、天然气为主体的传统能源观念，开创了以核能、太阳能等新型能源为主要标志的新能源时代。
核能的开发利用
1954年，前苏联建成世界上第一座核电站。40多年来特别是最近一二十年来，核能技术发展很快。现在全世界有几十个国家在发展核能发电，已经建成和正在兴建的核电站总计达500多座，其中包括我国1991年底建成的浙江秦山核电站和1994年初建成的广东大亚湾核电站。目前核能发电已达世界电力需求的20%左右。专家们预计，到本世纪末，全世界核电站的总发电能力将达到7.2-9.5万千瓦。到那时，核能发电量将占世界总发电量的30-35%。
发展核能发电受到世界各国的高度重视，因为它具有许多优越性。
第一，它的能量巨大，而且非常集中。根据计算，1克铀[235,]原子核裂变时所发出的能量相当于2.5吨优质煤完全燃烧所释放的热能，或相当于1吨石油完全燃烧时所释放的热能。
第二，运输方便，适应性强。有人把核电站与火电站作了个形象的比较：一座20万千瓦的火电站，一天要烧掉3000吨煤，这些燃料需要用100个火车皮来运送；而一座发电能力与此相当的核电站，一天只需要消耗1公斤铀，1公斤铀的体积只有3个火柴盒摞起来那么大。
第三，核资源储量丰富，可以说取之不尽用之不竭。尽管现已探明的陆地上的铀资源很有限，但海水中的铀资源极为丰富，每1000吨海水中大约含铀3克，世界各大洋中铀的总含量可达40多亿吨。不过，从海水中提取铀在技术上还有一些难题需要进一步研究解决。
第四，核电成本低，一般比火力发电低20-50%。
目前世界各国的核电站大多数采用“热中子反应堆”（简称“热堆”）。在这种反应堆中有用的核燃料是铀[235]，而铀[235]只占天然铀总量的0.7%，其余都是核废料铀[238]。为使核废料变成发电的有用之物，必须加紧发展“快中子反应堆”（简称“快堆”）技术。
当今世界上最大的“快堆”核电站是法国的“超级凤凰钠冷快堆”核电站。它于1986年1月14日并网发电，发电能力为120万千瓦。1991年由英国、法国、意大利、德国、比利时五国合作开发的欧洲“快堆”计划进入示范阶段。美国在“快堆”技术的基础上，研制成技术更为先进的“一体化快速反应堆”。它以金属铀为燃料（其它“快堆”以铀的氧化物为燃料），采用全新的电化学再处理技术，使核反应堆的效率更高，运行更安全。
我国也在积极研究开发“快堆”核电站。我国的“863计划”和“核电八五计划”明确提出，要把研究开发“快堆”核电站作为解决21世纪我国能源问题的一个重要目标。
太阳能的开发利用
太阳内部不停地进行着热核反应（氢变为氦），同时释放出巨大的能量。太阳辐射到地球上的能量只占其辐射总能量的极小部分（约1/22亿），地球每年所接收的太阳能至少有6×10[17]千瓦小时，这相当于74万亿吨标准煤的能量。其中被植物吸收的仅占0.015%，被人们作为燃料和食物的仅占0.002%。可见利用太阳能的潜力很大，开发利用太阳能大有可为。
开发利用太阳能存在两个关键性问题：一是如何提高太阳能的转换效率，二是降低成本。美国波音公司已研制出高性能的串联型太阳能电池，其光电转换效率在地面上为35.6%，在太空中为30.8%。美国推出的新型太阳能接收器，其热能转换率可高达90%。美国麦迪森公司在莫哈韦沙漠建造的设备先进的太阳能电站，其发电能力达10兆千瓦。澳大利亚利用激光技术制成的太阳能电池，在不聚焦时光电转换率达24.2%，其成本已降低到与一般的柴油发电相当。当苏联利用气体分子结合技术研制的光热反应器，能够把太阳光转换成高值热能。
目前，太阳能的开发利用正在不断深化，以太阳能为动力的航空航天器、船只、车辆、其他各种机电设备及家用器具等，正在源源不断地涌现出来。
氢能的开发利用
在众多的新能源中，氢能以其重量轻、热值高、无污染、应用面广等优点，被誉为21世纪的理想能源。
前苏联在1989年成功地将液态氢用于重型飞机的飞行。德国的科学家计划在本世纪末让第一架用氢气驱动的“空中客车”飞机飞上天空。美国已研制成世界上第一辆以氢气为动力的汽车。特别值得一提的是，美国宇航局正计划把一种光合细菌──红螺菌带上太空，用它放出的氢气作为能源供航天器使用。这种红螺菌生产成本低，生长繁殖快，在农副产品加工厂的废水废渣中均可以进行培养。
科学家们已研究出利用阳光分解水来制取氢的方法。就是在水中放入催化剂，在阳光照射下，产生光化学反应而分解出氢。这种方法一旦投入实际应用，在汽车、火车、轮船、飞机等的油箱中就不必再装油，只要装满水就行了。
地热能的开发利用
地热作为一种新能源，以其干净、无污染、成本低而日益受到人们的重视。
地热能在地下的贮存包括热水型、蒸汽型、干热岩型、地压型、岩浆型等多种形式。现在，人们除了用热水型地热能来发电、洗浴、取暖和灌溉之外，为了更充分地利用分布很广的干热岩型地热能，还在广泛开凿人造热泉。美国于70年代建成世界上第一眼人造热泉，每小时可回收149-156℃的热水20吨。美国还在建造发电能力为5万千瓦的人造热泉热电厂。法国开凿了6眼人造热泉，其中1眼井深达6000米，每小时可供应200℃的热水100吨。
海洋能的开发利用
辽阔的海洋蕴藏着极为丰富的可再生能源。那永不停息的海浪、潮汐、海流以及海水温差和海水压力等，都能给人类提供巨大的能量。据专家们估算，全世界海洋潮汐能的总储量为30亿千瓦，海流动能的总储量为50亿千瓦，海浪能的蕴藏量高达700亿千瓦。
目前世界上最大的潮汐电站是法国的朗斯潮汐电站，它的海堤大坝长750米，装有24台水轮发电机组，总装机容量为24万千瓦。英国在1991年建成一座海浪发电站，它装有一台目前世界上最先进的海浪发电设备──韦尔斯气动涡轮机。
风能的开发利用
风能是一种自然能源。据专家们估计，太阳辐射到地球上的热量约有20%被转换为风能，相当于10800亿吨标准煤的能量，是现在全世界一年消耗能量的100倍。
目前世界上最大的风力发电装置是安装在丹麦日德兰半岛海岸的风力发电机，其风车高达57米，发电能力达2000千瓦。据专家预计，丹麦到2005年风力发电量可望达到1200兆瓦，约占全国所需电力的10%。美国已研制成一种新式可变速风力涡轮机，其输出功率为300千瓦。
前苏联研制了一种由气球运载到10公里高空的风力发电站，其发电容量为2000千瓦。这种风力发电装置一旦试验成功并投入应用，将为风能的开发利用开辟新的途径。
在新能源的大家族中，还有异军突起的燃料电池、生物质能、电磁能、磁流体发电技术等，它们都将在新世纪的能源舞台上大显身手。