En genel anlamıyla 'iş yapabilme gücü' olarak tanımlanan enerji, her türlü üretim ve tüketim faaliyetinin gerçekleştirilebilmesi için temel girdi niteliği taşıyan vazgeçilmez bir kaynaktır. İnsanlık tarihi boyunca odun, kas gücü, akarsu, kömür, petrol, doğalgaz ve nükleer gibi pek çok farklı kaynak enerji üretiminde kullanılmıştır. Ekonomik sistemlerin işleyişinde en kritik rolü oynaması nedeniyle enerji, toplumların yaşam standartlarını belirleyen en önemli göstergelerden biri olmuştur.
1948 yılında Albert Einstein enerjinin bir madde olduğunu ve termodinamik yasalarına göre yoktan var edilemeyeceğini, vardan yok edilemeyeceğini ancak bir türden başka bir türe dönüştürülebileceğini kanıtlamıştır. Bu bilimsel devrim, evrendeki toplam enerji miktarının sabit olduğunu ortaya koymuştur. Günümüzdeki teknolojik ve bilimsel çalışmaların odak noktası, enerjinin yok olacağı endişesi değil, bu sınırsız potansiyelin günün ekonomik ve teknik şartlarına uygun olarak en verimli şekilde nasıl elde edileceğidir.
Tarihsel süreçte insanlık, odun, güneş, akarsu ve rüzgâr gibi doğada hazır bulunan yerüstü kaynaklarından yararlanmıştır. Günümüzde ise bu kaynaklar özellikle elektrik enerjisi üretiminde modern yöntemlerle kullanılmaya devam edilmektedir. İnsanlar için enerji ihtiyacı, en ilkel toplumdan en gelişmişine kadar günlük yaşamın sürdürülebilmesi için zorunlu bir gereksinimdir.
Enerji kaynakları, sahip oldukları fiziksel, kimyasal ve coğrafi özelliklere göre çok çeşitli kriterlere göre sınıflandırılmaktadır. İlk olarak enerji türleri 'potansiyel' ve 'kinetik' enerji olmak üzere ikiye ayrılır. Potansiyel enerji cisimlerin konumundan kaynaklanan saklı enerjiyken (örneğin yüksekteki su), kinetik enerji hareket halindeki cisimlerin sahip olduğu enerjidir (örneğin çarkı döndüren su).
Ana gruplama bakımından kaynaklar 'fosil' (kömür, petrol, doğalgaz) ve 'yenilenebilir' (güneş, rüzgâr, akarsu, jeotermal) olarak ikiye ayrılır. Bunun dışında yeraltı kaynakları (taş kömürü, linyit, nükleer yakıtlar, jeotermal sular) ve yerüstü kaynakları (güneş, rüzgâr, odun, bitkisel atıklar) şeklinde coğrafi konumuna göre de tasnif edilirler. Fiziksel hallerine göre ise katı (kömür, odun), sıvı (petrol) ve gaz (doğalgaz) yakıtlar olarak incelenmektedir.
Kullanım aşamalarına göre yapılan sınıflandırmada ise primer (birincil) ve sekonder (ikincil) kavramları karşımıza çıkar. Doğal niteliği bozulmadan doğrudan tüketilenler primer (odun, ham kömür), bir başka enerji türüne dönüştürülerek kullanılanlar ise sekonder (baraj suyundan üretilen elektrik, benzine dönüştürülen ham petrol) enerji kaynaklarıdır. Ayrıca kökenlerine (jenez) göre organik (kömür, petrol, doğalgaz) ve inorganik (uranyum, toryum, bor) ile ticaret hacimlerine göre ticari ve gayrıticari (kalorisi düşük odun, tezek) olarak da sınıflandırılmaktadırlar.
İnsanlığın enerji kullanımının başlangıcı prehistorik çağlara, yani odunun ve kas gücünün temel alındığı dönemlere dayanmaktadır. İlk ve Orta Çağlarda su çarkları, yel değirmenleri ve yelkenliler ekonomik faaliyetlerin ve ticaretin genişlemesinde kilit rol oynamıştır. Bu dönemde rüzgâr ve su gücünün düzensiz dağılımı, sanayi tesislerinin coğrafi olarak dağınık ve küçük ölçekli olmasına yol açmıştır.
17. ve 18. yüzyıllarda gerçekleşen Sanayi Devrimi ile birlikte kömür ön plana çıkmış, bu durum mekanik enerjinin kütlesel olarak kullanılmasını ve büyük sanayi bölgelerinin oluşmasını sağlamıştır. 19. yüzyılın ikinci yarısında türbin ve dinamonun icat edilmesiyle akarsulardan elektrik üretilmiş ve ham petrol ticari olarak kullanılmaya başlanmıştır. 20. yüzyılda içten patlamalı motorların icadı petrolü 'motor devri'nin vazgeçilmezi kılarken, doğalgaz ve nükleer enerji de enerji sepetine dâhil edilmiştir.
Günümüzde ise teknolojik gelişmeler sayesinde işletilemeyen kaynaklar devreye sokulmuş, kömür ve bitümlü şistlerden petrol elde etme yöntemleri geliştirilmiştir. Ayrıca güneş, rüzgâr ve jeotermal gibi yenilenebilir kaynaklardan elektrik üretim maliyetleri düşürülerek fosil yakıtlarla rekabet edebilir hale getirilmiştir.
Gelişmiş ve gelişmekte olan tüm ülkelerde enerjiye olan talep her geçen gün artmaktadır. Bu artışın temel nedenlerinden biri sanayileşme hareketine katılan ülke sayısının sürekli artmasıdır. İngiltere'de başlayan sanayi devrimi zamanla tüm dünyaya yayılmış, ülkeler refah düzeylerini artırmak için sanayileşmeyi zorunlu bir araç olarak görmüşlerdir.
Sanayileşme hareketlerinin özellikle gelişmekte olan ülkelerde dünya ortalamasının çok üzerinde bir hızla büyümesi talebi tetiklemiştir. Örneğin Çin, Hindistan, Türkiye gibi ülkelerdeki enerji tüketim artış oranları küresel ortalamanın oldukça üzerindedir. Nüfusun 1650'deki 500 milyonlardan günümüzde 7 milyarı aşması da kişi başına düşen tüketim artışıyla birleşince talebi katlamıştır.
Şehir sayılarının ve şehirlerde yaşayan nüfus oranının artması bir diğer önemli nedendir. Sanayi ve ticaret merkezleri olan şehirlerde konut ısıtma/soğutma, toplu taşıma, beyaz eşya ve elektronik cihaz kullanımının yaygınlaşması yoğun bir enerji tüketimi yaratmaktadır. Dünya nüfusunun yarısından fazlasının şehirlerde yaşaması bu eğilimi güçlendirmektedir.
Artan enerji talebi küresel ölçekte pek çok ekonomik, politik ve çevresel sonucu beraberinde getirmektedir. Fosil yakıt rezervlerinin hızla tükenmekte olduğu hesaplanmaktadır; nitekim kömürün yaklaşık 150, doğalgazın 60 ve petrolün 60 yıllık ömrünün kaldığı öngörülmektedir. Rezervlerin azalması ve talebin artması, enerji fiyatlarının (örneğin petrol varil fiyatının yıllar içinde 20$'dan 110$'a çıkması) sürekli yükselmesine neden olmaktadır.
Bu durum, özellikle 1970'li yıllardaki petrol krizlerinden sonra yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları (güneş, rüzgâr, jeotermal, dalga vb.) arayışını hızlandırmıştır. Rüzgâr enerjisi kurulu gücünün yıllar içinde katlanarak artması bu konudaki en somut başarı örneklerinden biridir. Bunun yanı sıra hidrojenden bor ve toryuma kadar alternatif maddeler üzerinde Ar-Ge çalışmaları sürmektedir.
Enerji talebinin sonuçlarından biri de uluslararası ilişkilerde anlaşma ve çatışmaların yaşanmasıdır. Stratejik bir kaynak olan enerjinin üretim sahalarından tüketim pazarlarına taşınmasında boru hatları ve boğazlar üzerinde hakimiyet kurma çabaları, ülkeler arası siyasi krizlere ve hatta savaşlara yol açabilmektedir. Ayrıca enerjinin verimli tüketilmesine yönelik rasyonel tedbirlerin alınması ve daha az kaynakla daha çok enerji üreten teknolojilerin geliştirilmesi zorunlu hale gelmiştir.