能源问题，至少应该包括以下两个方面：一是因能源（主要是常规能源）短缺而形成的能源供应问题；二是因大量使用化石燃料而引发的环境问题。
上世纪70年代爆发的世界性石油危机使人们开始认识到世界能源供应的问题；而从50年代以来持续困扰人类社会发展的环境问题，使人们开始认识到现行能源结构与环境破坏之间的内在联系。要真正解决能源问题，除了想方设法解决能源供应问题之外，还必须同时注意环境的保护。这两者都是人类社会在保持持续发展中必须同时关注的问题。
能源结构与危机
人类使用能源有着悠久的历史，有过多次变革。自18世纪以来，能源结构就发生了三次大的变革。
第一次能源结构的大变革，是在18世纪资本主义产业革命后发生的。产业革命以蒸汽机的发明和纺织机的推广应用为标志，导致世界第一次技术革命，使世界生产力得到飞速的发展，同时也改变了以薪柴为主的传统的能源结构。煤炭这种不可再生的初级能源成为工业的主要能源。煤炭在能源结构中所占比重逐步上升：19世纪70年代为24％，到20世纪初就急剧地猛增到45％。因此，这个时期被称为“煤炭时期”。这期间，煤炭被大量开采和使用，促进了资本主义社会工业的高速发展。出现了机器和大工业生产。同时，以煤烟型污染为主的环境问题开始逐渐显现。
第二次能源结构大变革是在20世纪初开始的。19世纪末期发展起来的电力、钢铁工业和铁路技术，迅速风靡欧洲和美国，同时带动了汽车和内燃机技术的推广发展，煤炭作为主要能源已越来越不适应需要，而开始用石油逐渐取代煤炭的地位。石油迅速登上了能源舞台，并得到了急速发展。特别是二战以后，全球石油消费急剧上升，在世界能源结构中，到1965年时，石油已成为主要能源，70年代逐步上升到约占总能源的50％左右。这就是被称为世界能源的“石油时期”。石油的大量使用，不仅使石油工业迅速发展，同时带动了科学技术的飞快进步。新技术革命促成了一大批高技术群体的涌现，引发了以石油为主要能源的石油争夺战，并日益激烈复杂。应该肯定，石油和天然气的使用创造了人类历史上空前灿烂的物质文明。然而，环境污染问题同时也越来越严重，成为制约人类社会发展的一种反作用力。
第三次能源结构大变革是从20世纪70年代开始的。自1973年开始，国际上接连出现两次石油大危机，这使世人认识到，石油是一种蕴藏量极其有限的宝贵能源，必须一方面设法提高利用率，尽量节省这种能源；另一方面也必须采用新的方法寻求新替代能源。在其他相关高技术群体（例如微电子技术、计算机技术、遥感遥测技术、新材料技术、核技术、航天技术等）的支持下，开始了新型能源开发应用的新时期。能源结构逐步过渡到开发应用太阳能、原子能、地热能和潮汐能等多种综合新能源结构上来。目前的能源结构类型，还是处于能源替代的过渡时期，能源结构由较单一的石油、煤炭等不可再生能源为主向可再生新型能源与常规能源并存的多样化结构过渡。
当代已被人类广泛利用，在生产和生活中起着重要作用的能源，主要有五类，即煤炭、石油、天然气、水和核裂变能等。目前，世界能源消耗几乎全靠这五大能源来供应。电力只是上述这些能源转化生出来的“二次能源”。
随着现代工业、农业和国家科技事业的快速发展，各国对能源的消耗量显著增加，年增长率达5％～6％。就是说10多年就要翻一番。近100年内，世界动力消耗的燃料增加了20倍，尤其近30年来，消耗指数直线上升。60年代初，全球能源消耗量每年平均约为40亿吨煤当量；70年代初已达80亿吨。进入80年代后，消耗量增长更为迅速，1980年至1989年间增长了17.8％，达到103.3亿吨煤当量。21世纪初世界能源需求量已达200亿吨。
全世界的能源消耗量已增长了2～3倍。加之世界的能源资源分布极不平衡，必然导致能源危机的不断发生。
世界能源的消耗结构在近20年中发生了很大变化。虽然，目前各种新型能源在不断开发利用，但在五大能源中，主要依靠石油、天然气和煤三大能源，其他能源消耗比重还很低，不足以根本改变原有的以石油、天然气消耗为主体的结构类型。据统计，从第二次世界大战结束以来的50余年中，引起国际石油市场的重大变动的事件就近10次，平均每5～6年发生一次。从1973年发生第一次石油价格危机到1989年间，煤炭消耗量由28.3％上升到31.1％；天然气由18.1％上升到23.1％；水力由5.4％上升到6.4％；而核能由0.6％上升到2.3％；惟有石油有所下降，由47.4％降至37％。由此可见，石油、天然气占世界能源消耗总量的60％左右，煤占30％左右，其他约占10％左右。
据国际能源资料统计和专家们预言，在五大能源中，适合于经济开采的石油和天然气资源只能再开采30年，最多50年内将耗尽。另据一些地质学的推测，全球石油资源总数的一半蕴藏在海底及地壳之下尚未发现。近年来，专家估计海底石油储量约在2500亿吨以上，但按目前的消耗量计算，即使都开采出来，也仅够人类使用270年。煤炭是两千多年来的传统能源，它是由陆上森林掩埋在地下经长期变化而成的。因此，它的储量基本上不会增加，只会减少，煤炭同石油、天然气相比，虽储量大，消耗少，但总储量也仅够开采300年。铀矿资源已探明量和附加储量将在2030年以前开采完，即使包括推测储量在内，在大力发展核能的情况下，到2060年前全部铀矿资源也将用完。水力是较为理想的自然资源，但是，在工业国家，通过传统工艺发掘的水资源已开发了3/4左右，而利用水力发电建站投资大、周期长，且受地理条件限制。因此，能源危机即在眼前了。
正当人类加速扩大能源需求的同时，能源的可供应量和持续时间即日显危机，一场全面的能源危机摆在了人们面前。能源，已成为制约一个国家经济、科技、军事发展的制约产业，往往严重阻滞其他行业的发展，它迫使人们必须尽早采取紧急措施，在节约能源消耗的同时，积极开发新能源，以使人类渡过目前面临的能源危机。
能源与环境
现行能源体系严重威胁着生态环境。由于20世纪以来，世界能源结构主要是以燃烧化石燃料为主，其排放的大量有害物质，使大气环境受到严重污染，并危害着人类自身的身体健康。
据地球大气物理专家们测定，近几十年来，地球大气的化学成分已有很大变化：空气中的二氧化碳（CO2）成分增加了25％，氮氧化物（NOx）提高了19％，甲烷CH4增加了100％。由于工业生产大量使用氯氟烃合成化学制品或制冷，使大气中饱含这种成分，不仅破坏了臭氧层，而且是促使大气变暖的因素。据专家分析表明，由于温室气体在大气中含量快速增长，地球变暖的速度比上个世纪要快10～50倍。1988年全球平均气温是近百年来最热的一年。
全球气候变暖和酸雨剧增，都与能源的利用相关，尤其是大量燃烧化石燃料，影响更甚。目前，世界能源的消费，主要是依靠石油、煤炭和天然气等化石燃料，约占总消耗量的75％。而燃烧化石燃料必将造成大气中二氧化碳等温室气体含量不断增加，而且每年以3％的速度增长着。根据国际气象权威机构预测，到2030年时，大气中二氧化碳的含量将增加一倍，从而使地球的平均表面气温升高1.5～4.5℃。若果真如此，人类社会将面临很多灾难。
扭转全球气温上升这一趋势，使世界逐步摆脱对化石燃料的巨大依赖，既是摆脱常规能源危机的重要步骤，又是稳定全球气温、改善生态环境的重要措施。
臭氧层的破坏与保护也是一个与能源有关的问题
1984年，英国科学界首次向外发布在南极上空发现臭氧空洞的新闻。
1985年，美国的气象卫星也观测到了这个“天洞”。之后，全世界的科学家们一直关注着臭氧层的变化情况。各个国家有关臭氧空洞的报道频频出现在新闻媒介上。现在，除了南极上空存在臭氧空洞外，北极和地中海上空也都形成了新的臭氧空洞。臭氧空洞的存在，说明了人类生存的地球上已发生了突然增强的大气变化，并将对人类生存产生深远的影响。
在距地表10～50公里高空的平流层存在一层薄薄的臭氧层，其浓度较低，最高浓度也不过10ppm（百万分之10）。它的数量虽然不多，但对陆地和海洋生物的作用都很大。在太阳辐射中，存在大量对人类和地球上动、植物有危害的紫外线。而臭氧刚好能吸收它。由于臭氧层的存在，它几乎吸收了来自太阳的紫外线总量的99％。这层薄薄的臭氧层形成了一道保护性的自然屏障，科学家们称之为“人类的核保护伞”。
臭氧层的变化对地球生物质的影响是十分深远的。臭氧的减少必将导致紫外线辐射的增强，这将对人体抗病能力产生抵消作用，从而诱发多种疾病。
医学专家认为，大气层中的臭氧每减少1％，辐射到地表的紫外线就会增加2％，这将造成基础细胞癌变率增加4%；白内障患者增加0.2％～0.6％；皮肤癌发病率增加4％左右。臭氧减少，对陆生植物，特别是对农作物产生的有害影响，将使农业大幅度减产。如水稻、大豆等农作物在超剂量紫外线辐射后，将会明显减产，最大减产幅度可达25％。紫外线还对水里的动、植物造成严重损害，超剂量的紫外线还可改变淡水和海洋浮游生物的种群组成、海洋生物的食物链构成，从而引起生态群落结构发生演变，甚至可能造成生物灭绝等等。
关于造成臭氧层破坏的原因，在国际上说法不一。但较一致认为氯氟烃、溴化烃和氮氧化物等是破坏臭氧的主要物质，其中以氯氟烃类物质的破坏性最大。氯氟烃类物质主要用于制造制冷剂、发泡剂、洗净剂和推动剂等，广泛应用于工业生产和家庭生活。氮氧化物主要来自燃料燃烧以及农用化肥。
这些物质进入大气经过化学反应消耗臭氧，从而引起臭氧减少，臭氧空洞的出现。另外，核试验也是影响臭氧层的因素。
要保护臭氧层，目前的有效方法就是要限制和减少以上有害物质的排放。1987年在加拿大蒙特利尔召开了有关保护臭氧层的国际会议，会议签订的《蒙特利尔议定书》明文规定限制氯氟烃类物质的生产量和消耗量。现在已有多个国家生产不含氟里昂的冰箱，我国称之为“绿色冰箱”。此外，改变能源结构以减少氮氧化物的排放；控制使用化肥；禁止核试验等均是保护臭氧层免遭进一步破坏的有效措施。
酸雨通常是指pH值小于5.6的酸性降水，其中致酸的主要物质是二氧化硫和氮氧化物。它们进入大气后，在水凝结过程中溶解于水形成硫酸和硝酸，进而随同雨雪降落地面形成酸雨。
酸雨在20世纪30年代始发于北欧，目前已发展到整个欧洲；北美地区也大量出现酸雨，东南亚、南亚地区亦先后出现了严重的酸雨问题。近些年来，我国的酸雨污染日益严重，特别是西南地区尤为严重。
酸雨的发生与二氧化硫和氮氧化物的大量排放有直接关系。在没有新型能源代替之前，目前还只能继续燃烧大量含碳化石燃料，这样就要继续排放这些有害物质。当前，欧洲每年排放硫3000万吨、氮600万吨，而且今后20年内将增加20％～30％。发展中国家由于工业发展，常规能源使用量持续上升。有害物质排放量将继续大幅度增长，从而必将导致酸雨问题日趋严重。
酸雨的发生，给人类生存带来严重危害。一是破坏陆地生态平衡，造成森林大面积死亡。意大利北部地区已有9000公顷森林因酸雨而死亡；瑞典也有25％的树木死亡，14％正在危急之中；酸雨已使欧洲数百种树木绝种；酸雨还会造成大片农作物减产，甚至完全绝收。二是污染水体，严重影响水生物、植物的生长。瑞典9万多个湖泊中，有2万多个受酸雨损害，其中4万个鱼类已经绝迹；挪威南部80％的湖泊、溪水受害，1万3千多平方公里的湖面鱼类绝迹。三是造成土壤肥力下降，植物枯死。酸雨使土壤中的营养元素如钙、钾等酸化淋失，破坏土壤微生物生活环境，严重影响农作物和其他植物的生长。四是酸雨腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品和含碳酸钙的建筑材料，造成大量房屋、桥梁、铁路、输电线路、城市雕塑以及室外文物的损坏。
酸雨问题已成为涉及全球的环境问题。在目前的技术和经济条件下，主要可通过以下措施来扼制或减轻酸雨的危害：一是限制和减少二氧化硫和氮氧化物的排放量；二是改进燃料燃烧技术，对污染源进行消酸和脱硫处理；三是加强环境绿化，大量种植耐酸的抗污染树种，用以吸收和消除大气中的二氧化硫和氮氧化物；四是积极开发低污染或无污染的新能源，逐步改变能源结构，可以说这是最重要、最彻底的治理措施。
全球变暖，亦是能源利用方面所造成的后果之一
科学家们通过分析近几百年来气候变化史发现，全球气温正在逐步升高，特别是近一百年来，全球变暖的趋势更为明显。19世纪末，全球平均气温为14.5℃，目前已达15℃。若按目前趋势发展，到2040年，地球平均温度可能上升到17～18℃，到21世纪末将达22～23℃。地球变暖将给人类带来灾难性的危机。
关于全球变暖的原因，众说纷纭。但与能源的大量利用有关的原因至少可归为两个方面。
一是大气中二氧化碳等温室气体含量不断增加。而二氧化碳浓度的增加主要是大量燃烧煤炭、石油等含碳化石燃料造成的。1750年，大气中二氧化碳的浓度280ppm，1958年已上升到315ppm，1984年已达343ppm，1990年达360ppm，按此速度增加，到2040年，大气中二氧化碳浓度可比目前增加50％～60％，预计到21世纪末，其浓度将达600ppm，比1750年多2倍多。与此同时，能源消耗大幅度增加。1950年时，全球消费燃料折合标准煤为26.6亿吨，到1978年就上升到93亿吨，1989年达114.47亿吨，平均每年增加2％，预计21世纪初即可达200亿吨。
二是人为热量的排放。目前，能源的利用率较低，平均只有30％～40％，大量的能源燃烧后产生的热量以各种方式排放到环境中，使环境温度升高。
