地球的内部是炽热的，而且它的热量不断地向空中释放。这种地球物理现象，叫做“大地热流”。由于地球的表面积很大，单位面积内释放出来的热量极其微小，所以全球的平均大地热流量并不大，以致人们很难直接感觉出来。但是，这种大地热流的总量是非常之大的。据科学家估算，地球内部每年释放出来的总热量达10.17×1020焦，它相当于现在全球每年煤炭、石油、天然气总耗量的三、四倍。当然，地球上不同地区的大地热流量是不同的，大地热流量越高的地区其地热资源就越丰富。目前对地热资源的开发利用，包括采暖、发电、育种、温室栽培、洗浴等几个方面。目前全世界地热电站的总装机容量约为500万千瓦，其中美国占了将近40%，菲律宾约占30%。美国已经建成了百万千瓦级的大型地热电站。
海洋能主要是指依附于海水中的可再生能源，它包括潮汐能、海流能、海浪能、海水温差能、海水盐度差能等。一般不包括海底石油和天然气等化石能源。
全球海洋能的可再生量非常之大。据专家估计，全世界海洋能的可再生量约为760亿千瓦。
海洋中蕴藏着如此巨大的可再生能源，是因为海洋占了地球表面积的71%，它接受来自太阳的辐射能比陆地要多得多。
现在，人类正处于一个新的能源过渡时期，即由以化石能源(煤炭、石油、天然气等)为主体的的常规能源过渡到以可再生能源(太阳能、地热能、水能、风能等)为主体的新能源时期。
1992年9月在西班牙首都马德里召开的第十五届世界能源大会上，喊出了“能源与生命”的响亮口号。世界各国的有识之士都在大声疾呼，呼吁各国政府尽可能限制化石能源消耗量的增长。根据欧共体国家的统计数据，若以太阳能、水能、风能等清洁能源取代欧共体各国化石燃料发电量的1%，那么每年将可避免1500万吨二氧化碳气体的排放量。可见，可再生能源对环境的保护作用是多大！
“黑色的金子”——煤炭
煤炭是人类历史上最古老的能源之一，在很早以前人们就把它称誉为“黑色的金子”；到了近代，人们又称它为“工业的粮食”。从历史上看，煤炭与人类文明的发展是息息相关的。
到目前为止，已探明的全球煤炭储量约为1万多亿吨，我国约占其中的15%。在世界一次能源结构中，目前煤炭所占的比重仍然在25%左右，仅次于石油而居第二位。
人类使用煤炭的历史，可以追溯到人类开始用火以后的很古老的时代。据考古证实，我国早在六七千年前的新石器时代，就已开始用煤作燃料。1973年，考古人员在沈阳北陵附近的新乐遗址下层，发现了用煤炭精工磨制而成的制品，这充分说明在那个时代我国已经能够开采煤炭，并且使用煤炭来制作工艺品。
涉及煤炭的史书，当推两千五六百年前的春秋战国时期的《山海·西山经》和《山经·中山经》这两部中国古代地理名着。在前一部书中有这样的记载：“女床之山，其阳多赤铜，其阴多石涅。”而在后一本书中则这样写道：“风雨之山，其上有白金，其下多石涅。”这里所说的“石涅”，实际上就是煤炭。据此我们不难推断，至迟在西周时期，我国已经能够采煤和用煤炭作为燃料。
考古学家还在河南省巩县的汉代冶铁遗址发现了煤块和煤饼，这说明在两汉时期我国用煤已经比较普遍。史书中说到了唐宋时期，已经是“汴京数百万家，尽仰石炭，无一家燃薪者”
。这就是说，在宋代的京城汴京(今河南开封)，当时已经是家家户户都烧煤做饭，而没有一家使用柴草了。
欧洲直到公元10世纪前后才开始开采和使用煤炭，其中英国人直到13世纪才开始有组织地进行采煤。日本更晚，它到15世纪中叶才发现煤炭，直到17世纪初煤炭才在日本得到普遍使用。
人们在起先并不清楚煤炭是如何生成的，随着考古学和近代科学技术的发展，直到18世纪人们才逐渐了解到煤炭的身世。原来，在几千万年甚至几亿年以前，当时地球上的气候及环境条件都很适合于各种植物的生长，于是在陆地、湖泊及浅海中出现了大量生长极其繁茂的植物。后来随着时间的推移，这些植物逐渐死亡，它们在细菌的作用下演变成黑色或褐色的有机物质，日积月累，形成一层厚厚的泥炭，随着地壳的变迁，这些泥炭被深深地埋在地下。
在与空气完全隔绝的条件下，加上地球内部高温高压的作用，在经过极其漫长的岁月之后，当时的泥炭就变成了今天的煤炭。关于煤炭的成因，在学术界的看法也不尽一致，这里所介绍的，可以说是目前大多数学者的观点。
到了19世纪，煤炭的产量猛增，它逐渐登上了人类所用能源的首席宝座。从那个时候开始，人们的照明、烧饭、取暖以及工业生产和交通运输等等，都离不开煤炭。正是由于煤炭所起的重要作用，才促成了18世纪以蒸汽机的诞生为主要标志的工业革命，并由此而奠定了现代文明的物质基础。
从19世纪末至和世纪50年代，煤炭在世界一次能源中所占的比重一直在50%以上。从50年代以来，由于石油、天然气的大量开采使用，以及核能技术的发展，再加上煤炭本身在燃烧时有污染环境的缺点，使得煤炭从“能源之王”的宝座上跌落下来，它在世界一次能源中所占的比重逐渐下降，截至目前，它大约还占世界一次能源的25%，仅次于石油而居第二位。
不过就我国而言，目前煤炭仍然是我国最主要的能源，它在我国每年的能源总消耗量中仍占一半以上。它既是工业动力的基础，农业生产和人民生活的支柱，又是主要的化工原料。
我国的煤炭资源虽然较为丰富，但其分布不尽如人愿，从地理上说是北多南少而西多东少。
而我国东部和南部的工农业生产较为发达，对能源的需求量较大。由于受到运输条件的限制，我国西部和北部的煤炭资源优势难以得到充分发挥。煤炭资源的利用效率不高，已经成为我国国民经济发展的重要制约因素。
专家们认为，必须应用现代高新科技对煤炭进行加工和转化，不断提高现有煤炭资源的利用效率，这是保证我国国民经济持续发展的重要条件之一。
对煤炭资源的加工转化，包括对煤炭的净化、气化、液化、焦化(干馏)等。最近二三十年来，又出现了一项新技术——煤-液混合燃料技术。
煤炭的气化
平常我们用煤，主要是为了从煤中取得热量。但是直接烧煤不好烧，而煤气使用起来就方便得多了。煤气是煤的“孩子”，是用煤作原料生产出来的。在煤气工厂里，把煤放在高大的煤气发生炉里燃烧加热到足够高的温度，鼓进空气、氧气及水蒸气等作为气化剂，让气化剂跟高温的煤炭发生一系列的物理化学反应，于是，一种含有大量可燃成分的混合气体——煤气，便产生出来了。
使用煤气作燃料，即方便又经济，并且清洁卫生。将煤气用于民用生活，其燃烧效率要比直接烧煤高出两三倍以上；把煤气用于工业生产，可以大搞综合利用，既为社会增添了物质财富，又能减轻对环境的污染。煤气是一种气化了的煤炭，它不仅可作为燃料，而且也是一种化工原料，在生产化肥、农药、医药、塑料、合成纤维、合成橡胶等产品的过程中，都要用到它。
煤的气化技术已有160多年的历史。最初是利用空气来使煤炭产生不完全燃烧而得到发生炉煤气。
1883年，英国人建成了世界上最早的大型气化炉。它是通过向炉子里吹入高温空气和水蒸气，使其与煤炭发生气化反应而获得所需要的煤气。
上世纪30年代，德国人造出了能生产合成煤气和城市生活用煤气的装置。到了20世纪40年代，德国人又用煤气合成了石油，从而把煤炭的气化技术推到了一个新的阶段。
人造石油
煤炭不仅能够气化，而且也能液化。所谓液化，就是将本来是固体的煤炭转化成液体燃料。
我们知道，组成煤炭和石油的主要元素成分是碳和氢，它们的主要不同之处在于：煤炭中所含的氢大大少于石油中所含的氢。试想：如果能够人为地将煤炭中的含氢量大大提高，当煤炭的碳氢比降低到接近于石油的碳氢比的时候，煤炭就已经被“液化”而成为人造石油了。
为什么固体的煤炭能够变成液体的石油呢？这个问题可以从煤炭和石油的相似身世中找到答案。煤是古代地球上的植物(主要是树木)由于地壳的变迁而被深深埋在地底下，在高温和高压的作用下，经过极其漫长的岁月而形成的；而石油则主要是古代的海产动物被长期深埋在地底下而形成的，它的形成过程与煤炭的形成过程相似。因此煤炭和石油的主要化学成分都是碳和氢这两种可以燃烧的化学元素，所不同的只是煤炭中含氢的比例比石油低得多。
目前各国采用的煤炭液化方法，主要有两种：
一是直接液化法。就是通过向煤炭中加入氢气并加热，使煤炭熔化裂解而直接得到液化石油。其具体工艺过程是这样的：将煤粉和煤焦油混合在一起，调成糊状，再加进特殊的催化剂，在高温高压和隔绝空气的条件下通入氢气，使煤炭转化为液体和气体物质。
二是间接液化法。它不是直接将煤炭变成液体，而是先将煤炭进行气化而得到一氧化碳和氢气，然后再加热，并在催化剂的作用下，使这两种气体合成为液体燃料。这种方法无需另外加入氢气，操作较为简便，因而很早就实现了工业化生产。
煤炭经过液化以后，不但更便于运输和使用，而且还能除去其中所含的硫，因而能减少对环境的污染。目前世界上许多国家，特别是那些主要产煤国，都在大力研究开发煤炭液化的新方法。
关于煤炭液化的历史，可以追溯到上世纪初。当时德国人贝吉乌斯将煤炭加热到450℃，并加以200个大气压的压力，使煤炭变化成类似于石油的可燃烧液体。
在第二次世界大战期间，法西斯德国为了弥补石油的短缺，相继建造了十几座煤炭液化工厂，生产了大量的人造石油。
1949年，美国建造了一座规模较大的煤炭液化试验工厂，每天可处理煤炭五六十吨，产出人造石油二三百桶。
到了上世纪50年代，由于相继发现了许多大油田，石油的产量大量增加，因而关于人造石油的研究开发被逐渐地冷落下来。
不过，事物的发展往往是波浪式前进的。自从70年代西方世界相继发生了两次石油危机以后，又使人们想到了人造石油，所以煤炭的液化又逐渐受到了人们的重视，并且得到了迅速的发展。
焦炭的冶炼
煤炭的焦化又称炼焦或高温干馏，它是将煤炭装在一个密闭的大容器(俗称焦炉)里，隔绝空气加热，当温度上升到600℃时(低温干馏)，煤炭就成了“半焦”，同时还生成了煤焦油和煤气。如果将加热温度升高到1000℃以上(高温干馏)，那么这时的煤炭就变成了焦炭。