世界人口的不断增长，人类生活标准的不断提高，伴随而来的将是全世界能源消费量的不断上升。化石燃料有限，滥用化石燃料污染环境和全球变暖是人类面临的严重问题，寻找替代能源是人类确保社会实现富裕文明和健康生存的重大课题。
目前世界原油和天然气价格不断上涨，能源需求的增长仍将持续至本世纪中期。世界能源消费从2004年至2030年将增长57％。还有报告指出，在1990年至2020年的30年内，世界能源消费将面临三种选择：其一是低消费，世界能源消费量到2020年将达到112亿吨油当量；其二是中等消费，届时将需要133亿吨油当量；其三是高消费，世界能源需求量将高达172亿吨油当量。未来世界能源消费水平最终将取决于全球经济和人口增长速度及环保水平。预测报告推荐中等消费方案。按此方案，2020年世界的二氧化碳排放量将比1990年增加42％。如果人类加强环保措施，世界二氧化碳排放量增长幅度有可能压缩，反之，就很有可能高达92％。
能源问题已与人类生存休戚相关。要使世界经济发展与生态环境趋于和谐平衡，只有通过各国共同合作才能实现，而南北之间的贫富巨差和利益冲突使世界各国在经济、能源和环保方面的合作面临严峻的挑战。
虽然人们都在关注着地球变暖，但是未来几年内由于世界经济的持续发展，将促使能源消费不断上升，而全球对增长的能源需求的关注将超过对环境的关注。预计到2020年，世界能源需求的平均年增长率可达1．5％，与世界人口的平均增长率大致相同，从而可能导致地球环境的进一步恶化。
未来世界能源需求的增长将主要反映在发展中国家，特别是亚洲、非洲以及拉丁美洲的某些地区。这些国家或地区将需要大量增加能源消费来发展经济，摆脱贫困，提高人民生活水平。而且今后化石燃料仍将是这些地区最主要的能源。如大量的煤、石油及天然气仍将会继续使用几十年。特别是世界上人口最多的中国，煤炭仍将是最主要的能源之一。
随着石油等化石燃料需求的增加，必将导致价格的逐渐上涨。为此，开发可再生能源将具有较大的吸引力。此外，国际社会对地球环境的日益关注，也为开发可再生资源提供了极好的机会，同时对经济的发展也将产生巨大的推动作用。
巨大的能源挑战
化石燃料是大自然赋予人类的财富，它的总储量是有限的，用一点就少一点，总有一天会枯竭的，加上人类对可再生能源的利用率不高，毫无疑问，我们面临着巨大的能源挑战。
煤炭：煤炭是世界上最丰富的化石能资源。它的种类有硬煤（烟煤和无烟煤）、褐煤和泥煤。世界上的煤炭总储量共有107539亿吨，其中硬煤81300亿吨，褐煤26229亿吨。拥有煤炭资源的国家大约70个，其中储量较多的国家有中国、俄罗斯、美国、德国、英国、澳大利亚、加拿大、印度、波兰和南非地区。它们的储量总和占世界的88％。世界现已探明的煤炭储量是石油的6．3倍。如果煤炭的实测储量按1950～1976年期间煤炭产量的增长速度计算，还可以开采百年以上。
石油：石油资源是一种不可再生能源。尽管最近有科学考察表明，这种能源在地球上依然在不断生成，例如在墨西哥湾、黑海等，但其生成的速度，不是以年计算，而是要用地质年代来计算，因此，这是一个十分漫长的过程。
全世界石油还能用多久？多年来，专家们对此有不同的结论。多数专家认为，石油时代至少将持续两三个世纪。持悲观态度的专家则认为：石油匮乏之势迫在眉睫，如果不努力开发替代能源，将会出现悲剧性后果。
尽管地层中的石油和天然气的蕴藏量不可能十分准确地估算出来，但据石油专家们的粗略估计：人类自1973年至1997年间向地球索取了大约5000亿～8000亿桶石油，占当时探明储量的85％。自那时以后，新发现的油田几乎使储量翻了一番。法国专家贾内西尼认为，“就目前已知的石油储量，这个数字约为1万亿桶，够人类消费36～40年（按目前的石油消费速度计算）”。除了这1万亿桶以外，有待发现的石油大约也有1万亿桶。这就是说，地下总共还有2万亿桶石油可供开采利用，可供人类消费近80年。
天然气：世界各国天然气探明可采储量共计128．85万亿立方米，按目前的开采速度，天然气还可开采60年。
铀资源：核能不是一种可循环使用的能源，它最终会耗尽。据一项新的研究表明，世界目前拥有约470万吨铀。以目前的使用量计算，这只够维持大约85年。
水能资源：虽然水能资源是用之不竭的，但全世界对水能资源的可开发利用率却不足25％。我们国家目前开发的也很少，实际上真正利用率只有20％左右，这样的话，我国对于水电和水能的利用还远远达不到标准。
潮汐能：据估计全世界所有海洋的潮汐能蕴藏量共有22000亿千瓦时／年，可经济开发的约2000亿千瓦时／年，现已开发利用的仅6亿千瓦时／年。
从总体来看，化石燃料资源还是有限的，可再生能源的利用还有待我们在技术上进一步改进提高，由于现代社会对能源需求的过高期望，能源资源的短缺将是人类面对的实际问题。
直接燃烧化石燃料已对环境构成严重威胁
燃烧化石燃料给环境造成的危害是当今世界性的严重问题，其结果是使生态环境遭到破坏，人畜受危害，特别是直接燃烧煤炭所造成的环境危害更是触目惊心。此外，能源的生产和利用过程也是产生公害的重要途径之一。
化石燃料在燃烧过程中都要放出二氧化硫、一氧化碳、烟尘、三四苯并芘、放射性飘尘、氮氧化物、二氧化碳等。这些排放物中，一氧化碳、烟尘会直接危害人畜；三四苯并芘是强致癌物质；放射性飘尘使生物受辐射损伤；二氧化硫和氮氧化物会产生酸雨，使植物死亡，饮水变质；二氧化碳则被现代社会认为是造成温室效应，使地球气温升高的罪魁祸首。在煤、油、气三种化石燃料直接燃烧中，对环境污染以煤最为严重，其次是石油，天然气相对比较干净。
发达国家在工业化初期由于大量燃烧煤炭而付出了沉痛的代价。酿成灾难的典型例子有英国伦敦由于大量燃用煤炭等化石燃料，在五六十年代有“雾都”之称。在1952年一次烟雾事件中死亡人数达4000人，1962年一次死亡人数达750人。美国纽约、日本东京也曾出现过严重的大气污染，然而这些国家由于采取了改变能源结构、减少煤炭消耗、改烧气体燃料等措施，才使大气质量明显改观。在新技术革命到来之时，一些发达国家抢先发展低能耗的高技术产品，将烟囱工业转嫁给第三世界国家，使得本国的环境质量大大得到改善。伦敦的天空也开始变得湛蓝，纽约、东京的空气也变得洁净，但是发展中国家的一些城市却变得越来越脏，而且比50年代西方国家出现过的最坏情况还严重。墨西哥城是世界上空气污染最严重的城市之一；希腊首都雅典因酸雨侵蚀，使许多古代留下的雕塑变成了石膏；我国的本溪市，因为上空烟雾弥漫甚至在卫星上都看不到它。
我国是煤炭大国，煤炭占能源消费的比例达76％，全国每年排入大气的烟尘达2300万吨，二氧化硫1460万吨，其中燃煤排放的烟尘占73％，燃煤排放的二氧化硫占90％。我国大气污染是煤烟型污染，由于工业烧煤和家庭用煤炉做饭、取暖，煤烟常出现在离地面2米以下的呼吸带，对人体造成严重威胁。有的城市烟尘含量已经超过伦敦事件发生时的指标，如果气象条件出现不利情况，也会出现类似伦敦事件的情景。
此外，酸雨还会使大片森林毁灭，使农作物减产，使桥梁和建筑物受严重酸蚀，造成巨大的经济损失。全国因环境污染造成的经济损失每年高达800亿～1000亿元。
我国现在年产煤炭14亿吨以上，预计到2050年将达到50亿吨。1988年全世界煤炭产量也只有48．4亿吨，也就是说，如果到2050年把相当于现在全世界所有煤炭都放在中国960万平方公里的小天地来烧，届时中国将不可避免地会成为一个“黑盒子”。