石油、天然气、煤构成了现代能源的主体。但是，这三种燃料能源都是一次性能源，用一点就少一点，终有难以为维之时。有的专家估计石油尚可开采50年，有的人估计尚可采80年，最乐观的估计也只有100多年。那么，石油采完之后怎么办？自第一次石油危机之后，人们开始探讨新能源的利用。经过三十多年的努力，世界在新能源的研究利用方面取得了很大的进展，主要是集中在五种新能源方面。
核能 核能又称原子能，是利用原子核反应而释放出来的巨大能量。原子核反应有“裂变”与“聚变”两种形式。“裂变反应”是较重原子核分裂成较轻原子核的反应过程；“聚变反应”是较轻原子核聚合成较重原子核的反应过程。原子弹是利用核裂变反应，氢弹是利用核聚变反应，聚变反应比裂变反应的破坏力更大。核反应产生的能量非常巨大，一千克铀裂变时能产生相当于2700吨煤的能量；一千克氘（音“刀”，氢的同位素）聚变时产生的能量更大许多倍。
核电站是利用原子核裂变反应释放出来的能量发电，是核能的和平利用。核电站是通过建立核反应堆，使核能为人类提供新的能源。核反应堆是人工可以控制的核裂变装置，使核裂变在有限的强度下缓慢地进行。反应堆不尽相同，热中子反应堆是目前世界上采用的主要堆型。反应堆使用的燃料通常是铀，还需要使用慢化剂来减缓核裂变的速度，把巨大的能量慢慢地释放使用。所以，又分为“轻水堆”、“重水堆”、“石墨冷堆”等。核反应堆可用来建核发电站，也可作为潜水艇的热动力，称为核潜艇。
1954年苏联建成世界第一座核电站，1991年中国第一座核电站（秦山核电站）并网发电，到1991年底，全世界有核电站420座，发电量占全世界总发电量的16%；在世界能源结构中，核能占6%，是全世界能源不可缺少的组成部分。核能已成为缓解能源缺口，改善能源结构、减轻环境污染的必要选择。核电站的技术日趋成熟，在全世界已大范围地推广应用，核能在目前是可以大规模替代常规能源的最现实的唯一选择。
核电站作为放射性污染源的潜在危险，以及苏联的切尔诺贝利核电站的严重事故，使不少人对核电站深感恐惧。但是，只要在严格的管理下，核能可以作到安全可靠。
核反应堆是控制核裂变反应的装置，在反应堆里实现核能——热能转换，释放出热能用以产生蒸汽，再由蒸汽汽轮发电机进行发电，与火力发电站的锅炉作用相同。
核电站反应堆的结构和性质与原子弹完全不同，核电站的反应堆多采用低浓度裂变物质（如铀235）作燃料，在反应堆里缓慢地有控制地释放能量，不可能象原子弹那样发生爆炸。为防止核电站的放射物质泄漏造成污染，构筑了三层屏障，即：燃料壳、压力壳、安全壳。燃料壳是包在核燃料外边的密封金属壳；压力壳壁厚20厘米；安全壳是一个半球型的钢筋混凝土建筑，高约60米，壁厚0.9米，它能承受内部产生的巨大压力和温度，可靠地把放射性物质包在其中，也能承受外来炮弹的冲击。
1986年4月26日苏联的切尔诺贝利核电站事故，是由于核电站所选反应堆型有问题，再加上没有安全壳，以致于造成石墨慢化沸水堆着火，大量放射性物质外泄，31名电站职工死亡，是迄今世界核电史上最严重的一次事故。
核能利用的进一步研究是关于受控核聚变反应装置，例如用氘在超高温下聚合成较重的原子核以释放大量的能量。因为海水中含有大量的氘，一公斤海水中含有0.03克的氘。如果用大海中的氘作热核反应燃料，足够人类几十亿年之需，可以说取之不尽。而空气中的氢，更是用之不竭。
太阳能 太阳的光和热是地球最主要的外来能源，清洁而随处可取。现在利用太阳能方式主要是光—热转化（如太阳能热水器），光—电转化（如太阳能电池）。
光—热转化是使用太阳能最简单的办法。大规模使用太阳能是用聚光镜将太阳光聚集，使之产生高温蒸汽，推动涡轮机发电。西西里岛上已建起了一座6000平方米的聚光镜，集聚的太阳光可将锅炉中的水加热到摄氏512度，发电能力1000千瓦。美国在加利福尼亚州的莫哈韦沙漠区，建设一组总面积13平方公里的日光反射装置，将阳光反射到中央塔的加热器上，将加热器中的水加热到摄氏540度，水蒸气送往涡轮机发电。该设置能提供10万千瓦的电力。
太阳能聚光镜还可以用在工业上，聚光镜可产生摄氏2000度以上的高温，可以熔炼铂、锆等金属。
光—电转换是让太阳光照在单晶硅、砷化镓等半导体上，使集电板产生电动势，制成太阳能电池，宇宙飞船就是用太阳能电池，太阳能汽车也已问世。
2004年，德国莱比锡市郊建成了世界上功率最大的太阳能发电站，整套发电装置由33500块光电池板组成，占地面积21公顷，发电站功率为5兆瓦，可为1800户住宅提供生活用电。
影响太阳能广泛使用的问题还尚未解决，诸如：功率太小，转换效率太低，一次性收入大，回收成本慢。
为了解决太阳能利用中的科学技术问题，中国科学院已启动太阳能行动计划。要尽早实现太阳能在经济上可以与传统能源竞争，设想在2050年前后将太阳能作为重要能源。
风能 风能自古以来即被人类利用，用风车车水和风磨，中外皆有。而现今主要是用风力发电。
由于地球表面各部分接受太阳辐射的能量不同，所产生的温度差异形成了7条环绕全球的、相间排列的高压带和低压带，它们决定了全球的大气环流和风带。另外，海洋与陆地之间由于水和土石的比热不同，也产生温度差异，因而产生季风。大体上说，中国北方风大而南方风小，沿海风大而内陆风小，高原风大而盆地风小。这样来说，只是某些有利区域才有条件利用风能。我国三分之二地区都有利用风能的可能。我国风力资源最丰的区域是新疆的克拉玛依，甘肃的敦煌，内蒙古的二连等地。这些地区每年风速超过每秒三米的时间约4000小时，超过每秒6米的时间约2200小时。
世界上最早利用风力发电的是丹麦，到1998年全国风力发电总量达到1.35亿千瓦时，占全国发电量的8%，已经具备了一定的规模。1998年在全世界风力发电总量为9.6亿千瓦时，1999年总量为210亿千瓦时，风能利用发展很快。
目前，美、英等国都看准了风能利用的前途，计划建造大型的风能发电站，使风能成为一种主要能源。英国政府批准了修建近海风电站的计划，装机容量1000兆瓦，风电站位于泰晤士河口的水域，离岸19公里，占海面233平方公里，这将是世界上最大的近海风电站。美国计划投入百亿美元在得克萨斯州建造更大的风力发电站，用来代替烧天然气发电。装机容量将达4000兆瓦。进入21世纪以来，风电技术日趋成熟，实现了单机独立控制、多机群控制和遥控，日常可以无人值守。发电机组从千瓦级发展到兆瓦级，技术更加成熟，功能更加强大。
地热能 地球是个外凉内热的球体，愈向地下深处温度愈高。大约每深入1公里，温度上升摄氏20—30度。到地核温度达摄氏4000度以上，任何矿物都被熔化为流体。地球表层的温度各地区高低不同，即不深又高温的地热区称为地热异常，是便于开发与利用地热能的有利地区。
地球内部储存了巨大的热能。地热在地下的储藏状况可分为蒸气型（是储存在地下岩石孔隙中的高温蒸气）、热水型（以热水的形式储存地下，如北京小汤山温泉）、干热岩型（是地下灼热的岩石体，既不含气也不含水）、岩浆型（如火山地区）等。目前能开发利用的是蒸气型和热水型地热能，可以把地热能引上地面直接用于取暖、养殖、发电。
人类很早即知道利用地热能资源，《长恨歌》中说“春寒赐浴华清池，温泉水滑洗凝脂”，是说唐代皇家在西安临潼利用骊山脚下的地热水建华清池温泉，扬贵妃在这里沐浴的故事。
利用地热能发电自意大利开始。1904年意大利建起一座地热发电厂，装机容量400千瓦。采热井深度1000米，水蒸气温度摄氏200度。
为了获取更深更多的地热水，必须发展超深井、大井眼的钻井工艺，这势必增加开发钻井的成本，成本上的制约是大力发展地热能的瓶颈。
海洋能 海洋能包括潮汐能、海流能、波浪能、海水温差能等。
潮汐是由月球的引力形成。地球某一部分正对着月球时，海水涨潮；当背对月球时，海水落潮。在一昼夜内，地球上任何一处的海水都要涨一次落一次。但由于各海域的地理条件不同，涨潮与落潮的水位落差不同。加拿大的芬迪湾有世界上最大的潮差—18米。中国杭州湾的最大潮差8米9，每年阴历八月十八日前后，钱塘江口的海宁大潮蔚为天下奇观，是观赏胜景，宋代曾设有观潮日，陈师道也曾吟过千古观潮名句：“漫漫平沙走白虹，瑶台失手玉杯空。晴天摇动清江底，晚日浮沉急浪中”。
潮差愈大，所蕴藏的潮汐能量愈大。1984年在加拿大芬迪湾安装了一台2万千瓦的潮汐发电机，是世界上最大的。英国也计划于2010年在威尔士安装一台7000千瓦容量的潮汐能发电机。
波浪能也是海洋中的巨大能量。日本、挪威等国已经研制成波浪发电。日本在海上试验成功“海明号”波浪发电船，年发电量19万度。中国也研制成功利用波浪发电的航标灯，已投入使用。但是，大规模利用波浪发电还有许多技术问题尚待解决。
海水的表层和深层有明显的温度差，表面热，深处冷。这种温差可转换成电能。利用深处的热水把液体氨变为高压的氨气，推动气轮机转动。再用浅处的冷水把气态氨变为液态，如此循环，通过这种过程发电。美国和日本分别研制出来了50千瓦和100千瓦的海水温差发电机。但有效的应用尚待时日。
海洋能的特点是能量蕴藏量大，用之不竭；但技术难度很大。（石油知识编辑部）