煤炭既是重要的燃料，也是珍貴的化工原料。20世紀以來，煤炭主要用於電力生產和在鋼鐵工業中煉焦，在某些國家蒸汽機車用煤比例也很大。另外，由煤轉化的液體和氣體合成燃料，對補充石油和天然氣的使用也具有重要的意義。
石油
石油是一種用途廣泛的寶貴礦藏，是天然的能源物資。但是石油是如何形成的，這個問題科學家一直在爭議。目前大部分的科學家都認同的一個理論是：石油是由沉積岩中的有機物質變成的。因為在已經發現的油田中，99%以上都是分布在沉積岩區。另外，人們還發現了現代的海底、湖底的近代沉積物中的有機物，正在向石油慢慢地變化。
同煤相比石油有很多優點：它釋放的熱量比煤大得多，每千克石油燃燒釋放的熱量約是煤的兩三倍，且石油使用方便，它易燃又不留灰燼，是理想的燃料。
目前世界有七大儲油區。第一大儲油區是中東地區，第二是拉丁美洲地區，第三是前蘇聯，第四是非洲，第五是北美洲，第六是西歐，第七是東南亞。這七大油區占世界石油總量的95%。
天然氣
天然氣是地下岩層中以碳氫化合物為主要成分的氣體混合物的總稱。天然氣是一種重要的能源，燃燒時有很高的發熱值，對環境的汙染也較小，而且還是一種重要的化工原料。天然氣的生成過程同石油類似，但比石油更容易生成。天然氣主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等烴類組成，其中甲烷占80%~90%。
最近十年液化天然氣技術有了很大的發展，液化後的天然氣體積僅為原來體積的1/600。因此可以用冷藏油輪運輸，運到使用地後再予以氣化。另外，天然氣液化後，可為汽車提供方便的汙染小的天然氣燃料。
三大能源支柱的現狀與未來
到目前為止，石油、天然氣和煤炭等化石能源係統仍然是世界經濟的三大能源支柱。毫無疑問，這些化石能源在社會進步、物質財富生產方麵已為人類做出了不可磨滅的貢獻；然而，實踐證明，這些能源資源同時存在著一些難以克服的缺陷，並且日益威脅著人類社會的安全和發展。
首先是資源的有限性。專家們的研究和分析，幾乎得出一致的結論：這些不可再生能源資源的耗盡隻是時間問題，是不可避免的。其次是對環境的危害性。化石能源特別是煤炭被稱為肮髒的能源，從開采、運輸到最終的使用都會帶來嚴重的汙染。大量研究證明，80%以上的大氣汙染和95%的溫室氣體都是由於燃燒化石燃料引起的，同時還會對水體和土壤帶來一係列汙染。這些汙染及其對人體健康的影響是極其嚴重的，不可小視。
人類對化石能源的依賴性越強，人類麵臨的能源危機就越大，當能源危機發生的時候，人類將會怎樣？人類又將如何重新尋求新的、可持續使用而又不危害環境的能源？
三、太陽能
美麗而神奇的太陽
一個圓加上一周的光芒，很漂亮，很溫暖，人類對太陽的認知從這裏開始，然而太陽本身遠遠不止這麼簡單。太陽的直徑約為139.2萬千米，是地球的109倍，如果把太陽比作一個籃球，那麼地球僅好比一粒米。
太陽的質量近2000億億億（1023）噸，是地球的33萬倍，它集中了太陽係99.865%的質量，是個絕對至高無上的“國王”，無數的簇擁者在其左右。
太陽的能量來源於太陽內部連續不斷的核聚變反應中產生的能量，而太陽的這種聚變反應足以維持100億年，因此我們稱太陽正處於中年期。目前我們也：不用擔心太陽會像停了電的燈一樣熄掉，所以自古以來太陽都是人類讚美的對象，神的象征。
據估計，每秒鍾從太陽表麵輻射出的能量約3.8×1023kJ（千焦耳），平時家用1度電=3.6×103kJ，可以估計這1秒鍾太陽輻射能量的巨大。太陽的能量是以電磁波的形式輻射出來，電磁波的波長涵蓋從小於0.1nm（納米）的宇宙射線到波長為幾十千米的無限電波。但並不是太陽所有的輻射能量都到達地球，能夠進入大氣層到達地球的太陽能量是我們最關心的。資料顯示，太陽每分鍾射向地球的能量相當於人類一年所耗用的能量，相當於500多萬噸煤燃燒時放出的熱量。然而就算是進入大氣層的太陽能也不能全部被我們所捕獲，其中隻有千分之一二的太陽能被植物吸收，並轉變成化學能儲存起來，而其餘絕大部分都轉換成熱，散發到地球或宇宙空間去了。是不是覺得很可惜呢？是呀，在能源緊缺的今天，我們希望通過先進的科學技術把不斷散失掉的太陽能收集起來為我們所用！
收集太陽光的熱能
把進入地球空間的太陽輻射熱能收集起來是太陽能利用最直接的方式。熱能可以用於加熱，還可以轉化成機械能、並驅動發電機發電，因為我們知道電能是最方便輸送和用途最廣的二次能源。那麼如何收集太陽光的熱能呢？