据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440亿～1800亿吨(干重)，其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3～8倍。但是尚未被人们合理利用，多半直接当薪柴使用，效率低，影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技术培育能源植物，发展能源农场。
生物燃料
生物燃料是指通过生物资源生产的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响，20世纪70年代以来，许多国家日益重视生物燃料的发展，并取得了显着的成效。我国的生物燃料发展也取得了很大的成绩，特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模。
美国科学家最新的研究成果显示，作为目前应用最广泛的两种生物燃料，生物柴油和乙醇燃料尽管比化石燃料更加优越，但不可能满足社会的能源需求。研究人员发现，即使美国种植的所有玉米和大豆都用于生产生物能源，也只能分别满足全社会汽油需求的12%和柴油需求的6%。而玉米和大豆首先要满足粮食、饲料和其他经济需求，不可能都用来生产生物燃料。
生物燃油
生物柴油是清洁的可再生能源，是指植物油与甲醇进行酯交换制造的脂肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料，也称之为“再生燃油”。
生物制氢
生物制氢是生物质通过气化和微生物催化脱氢方法制氢。在生理代谢过程中产生分子氢过程的统称。
生物乙醇
生物乙醇是以生物质为原料生产的可再生能源。它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。汽油掺乙醇有两个作用：一是乙醇辛烷值高达115，可以取代污染环境的含铅添加剂来改善汽油的防爆性能；二是乙醇含氧量高，可以改善燃烧，减少发动机内的碳沉淀和一氧化碳等不完全燃烧污染物排放。同体积的生物乙醇汽油和汽油相比，燃烧热值低30%左右，但因为只掺入10%，热值减少不显着，而且不需要改造发动机就可以使用。
全球现在使用生物乙醇做成ETBE（EthylTertiaryButylEther）替代MTBE，通常以5%~15%的混合量在不需要修改、替换现有汽车引擎的状况下加入；有些时候ETBE也以替代铅的方式加入汽油中，以提高辛烷值而得到较洁净的汽油；也可以完全替代汽油使用为输送燃料。
生物柴油
生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种，它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，几乎包括所有种类的含氧有机物，如：醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇等。生物柴油是一种优质清洁柴油，可从各种生物质提炼，因此可以说是取之不尽，用之不竭的能源，在资源日益枯竭的今天，有望取代石油成为替代燃料。
生活污水和工业有机废水
生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等，其中都富含有机物。
生活垃圾
随着城市规模的扩大和城市化进程的加速，中国城镇垃圾的产生量和堆积量逐年增加。城镇生活垃圾主要是由居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物，成分比较复杂，其构成主要受居民生活水平、能源结构、城市建设、绿化面积以及季节变化的影响。中国大城市的垃圾构成已呈现向现代化城市过渡的趋势，有以下特点：
（1）垃圾中有机物含量接近1/3甚至更高。
（2）食品类废弃物是有机物的主要组成部分。
（3）易降解有机物含量高。
目前中国城镇垃圾热值在4.18兆焦/千克（1000千卡/千克）左右。
石墨弹
石墨是天然产出的一种铁黑至钢灰色，表面闪耀金属光泽的鳞片状或致密块状、土状集合体，具有很高的导电性，它比一般的钢、铁、铅的导电性能要高将近100倍。
石墨弹具有瘫痪供电系统等多种功能。
石墨炸弹是选用经过特殊处理的碳丝制成，每根碳丝的直径相当小，仅有几千分之一厘米，因此，可在高空中长时间漂浮，由于碳丝经过流体能量研磨加工制成，且又经过化学清洗，因此，极大地提高了碳丝的传导性能。石墨炸弹在空中爆炸，会在敌方上空丢下大量的石墨丝，这些碳纤维丝团像蜘蛛网一样密密麻麻地飘落到电力输送塔、变压器等电力设施上。当电流流经石墨细丝时，电流流动加快，开始放电，如果电流进一步增强，则会烧断输电线，导致短路，甚至由于过热或电流过强而引起火灾。
石墨炸弹是将石墨粉或石墨丝装入炸弹，并在其中装上炸药的一种“软炸弹”，因其不以杀伤敌方兵员为目的而得名；又因其对供电系统的强大破坏力而被称为断电炸弹，俗称“电力杀手”。
石墨丝
石墨丝没有黏性，却能附在一切物体表面，它可以通过爆炸和火药引爆散布在敌方阵地，破坏敌方防空和发电设备。石墨丝在造成过流短路时，还会受热汽化和产生电弧，使导电的石墨纤维涂覆在电力设备上，破坏它们原有的绝缘性能，使电力设施长期受损，难以修复。石墨丝可进入电子设备内部、冷却管道和控制系统的黑匣子；石墨丝弹头对包括停在跑道上的飞机、电子设备、发电厂的电网等所有东西都产生破坏作用。
石墨丝中断电力供应后，将使敌方的通信、指挥管制、电脑等系统立即中断；石墨炸弹也可以造成民间广播、电视和交通等系统完全瘫痪，军事力量与民生设施都可能在短期失去功能，甚至能造成整个城市的恐慌，因此还具有心理战的作用。这就是石墨炸弹能引起了人们高度重视的根本原因。
石油
石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃黏稠液体。主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，与煤一样属于化石燃料。
石油植物
石油植物是指那些可以直接生产工业用燃料油，或经发酵加工可生产燃料油的植物的总称。现已发现的大量可直接生产燃料油的植物，主要分布在大戟科，如绿玉树、三角戟、续随子等。这些“石油植物”能生产低分子氢化合物，加工后可合成汽油或柴油的代用品。
石油移动
石油移动是当今世界货流地理上最为壮观的现象。它是石油工业发展和石油成为世界性能源的产物，形成了跨越大洋的石油航线，引来了沿线的经济繁荣和政治风云。在20世纪初，随着内燃机的发明、汽车工业的崛起和燃油锅炉的应用，石油成为仅次于煤炭的第二大能源，开始形成世界性的货流。1937年时，世界海上货流中的石油比重已由1929年的13.8%递增到21.4%，主要由西半球流向东半球。
二次大战以后，发生了两次世界性石油“危机”，使其比重有所下降。而且，石油的主流方向由东半球向西半球转变。出自波斯湾的石油货流是世界石油移动的主流。从波斯湾流出的石油，西向油流，主要穿行苏伊士运河，经地中海，抵西欧、北美；1967年后，因运河关闭，遂全部绕道好望角北上西欧、北美。东向油流，经马六甲海峡，大部北上日本。到1973年波斯湾竟集中了世界油流总量的3/5。
石油提取
石油是从油页岩中提取出来的。油页岩又称油母页岩，是由沉积在浅海和湖沼中的腐泥转换而来的。它的原始物质除古代水生植物、孢子和花粉之外，还有若干动物质。在地壳不断下降和在深水缺氧的条件下，经嫌气细菌的作用，使腐泥中的有机物质发生还原与分解反应，形成含有丰富碳氢化合物的沥青砂和油页岩。全世界油页岩和沥青砂含油的总储量高达14160亿吨。已探明的矿藏含油4400亿吨，相当于7084亿吨标准煤。
对油砂矿的开采，浅层的可采取原地露天开采的方法，深层矿脉必须附设地下开采设备。加拿大的埃克森资源公司在冷湖矿建造一种能向地下427米深处的厚沥青砂矿床注入热蒸汽的装置，通过定向井眼，确保蒸汽在矿床中最大限度地均匀分配，以加热沥青砂并迫使油流至地面，这种方法称为“半原地”回收法。油母页岩是一种不透水的含油岩石。用上述的方法开采是行不通的。对这种油矿的开采大体步骤是：把油页岩矿石粉碎成极细的粉末，经过加热处理，或者化学处理，便可从油页岩中获得原油。但这种方法采油率低，从5000万吨矿石中仅能提取500吨石油。因此，研究和探索新的采油手段和提取石油的方法，是科学家们的努力目标。
石油产品
最初，煤油是销路最好的石油产品，提炼煤油，是用蒸汽加热原油，蒸馏分馏出各种组分，或叫馏分。在不同的温度下，各种馏分分别蒸发，分别凝结。最轻的馏分先蒸馏出来，为汽油，中间的镏分是煤油，最重的馏分，当时的人还不懂得用来提取润滑剂，就卖给工厂做锅炉燃料。
石油工业一向以生产汽油、煤油和工业锅炉用的燃料油为主。20世纪20年代至30年代，更先进的炼油技术出现，以法国人荷德利发明的（催化裂化法）最为重要。所谓催化裂化就是利用热力、压力和催化剂把重油裂解为较轻油类，主要是汽油。另一种炼油法是聚合法，与裂化法刚好相反：把小分子合成大分子，将提炼所得的较轻气体聚合成汽油和其他液体。提高油品质量的主要途径是使用多种添加剂，美国20世纪50年代车用机油的换油期2800千米，添加剂用量不到5%；60年代添加剂用量增加到8%～10%。车用机油换油期延长5600千米；70年代增加到15%，后者达到6000～20000千米。
石油开采新技术
张力腿型平台是美国大陆石油公司于1984年首次在北海油田使用的。该平台采用柔韧和超强度的缆绳把浮动采油装置固定在指定位置，而不是采用普通支柱支撑沉重的上部结构。张力腿型平台使用的钢材比商业平台少1／3。三维地震成像和水平钻井系统等技术，已经使一些石油生产国找到了新的石油和天然气储量，并为一些老油田注入了新的活力。这种技术利用海底油井设施和自然压力，通过海底输油管道把石油和天然气输送到现有的石油开采平台上，可以以大大低于新建平台的成本建立这些系统。英国石油公司及其他石油公司广泛使用浮动采油装置（F05）。
水平钻井技术的应用已经使太平洋联合公司每口油井的成本从400万美元降到100万或100万美元以下，而钻井深度保持不变。这对每口油井的利润产生了巨大影响。最初在近海开发的水平油井开始时是打入一个称为“产油地带”（即油层）的竖井。然后井眼转动90°，并继续沿油层水平方向打进1219多米。使用这项技术可使通过高度断裂的石灰岩的油量增加3～5倍。在同一竖井的井眼打出两个或两个以上的水平分叉，这也是这项技术最近取得的进步的一部分。这种油井被称为双水平和四水平油井，它可以提高钻井效率。降低钻井费用。由于三维地震成像系统的不断改进，找到新的井位已变得容易多了。
三维地震成像系统是一种利用穿过地面发送的声音信号，形成有关油田地下地质情况的计算机图像的系统。由休斯敦陆标制图公司及其他公司研制的最新三维成像软件也可望在美国墨西哥湾发现新的油田。技术的发展还使石油和天然气公司更加远离海岸开采石油。1995年12月底，设在休斯敦的壳牌石油公司宣布将耗资14亿美元，开始对位于深水域的“厄萨”油田开采项目进行研究，该公司很可能将使用最新的张力腿型平台（TLP）设计开发这一项目。
石油草
可以提取出高含量石油的植物，被称为石油草。1978年，美国加利福尼亚大学的卡尔文，以热带植物为基础，培育出好几种能提取液体燃料的植物，它们是含有碳氢化合物的白色乳状液。割开表皮液体就会流出，可直接用做汽车的燃料。人们称这类植物为“石油草”卡尔文因此获得了诺贝尔奖金。石油草长得很快，只要栽植7个月，每英亩可以提取石油10桶，石油草的茎秆也是很好的燃料，一英亩干草的热值相当从中提取的石油热值的5倍。石油草要生长在热带地区。如果能培养在非热带地区生长这类植物，其意义将不可估量。
数百年来，煤、石油和天然气一直是人类能源的主角，随着能源消耗量的不断增加，这些不可再生的能源日趋紧缺。在人们对能源的前景感到忧虑的时候，科学家们设想，既然煤、石油和天然气的“祖宗”都是远古时代的植物，那么能不能种植绿色植物，今天，“石油农业”已悄悄地在全世界兴起。
沙漠太阳能电厂
1984年12月，美国在洛杉矶市225千米远的莫赫夫沙漠地区，建成第一个大型的太阳能发电站，发电功率可达13800千瓦，收集阳光的抛物面型聚光器的面积达71700平方米。到1988年12月止，在这里共建成了7套太阳能发电系统，总发电功率达20万千瓦。1990年，美国的卢兹工程公司又在洛杉矶东北方向的莫哈韦沙漠上建造了一座更大的太阳能发电厂。该电厂在852个太阳能收集器上安装了19万片反射镜，将水煮沸驱动涡轮机发电。发电成本很少，每千瓦小时只有8～9美分。
到1987年，德国已有10个太阳能电站投入使用，发电13万千瓦时。德国巴伐利亚电力公司建造的一个500千瓦的太阳发电装置，除直接提供电力外，还把多余的电力用来电解水制取氢气，电解得到的氢气可能作为燃料电池的燃料气体，也可以供其他用途，这样就等于把多余的太阳能储存起来，在需要时随意使用。比如，在阴雨天需要用电时，用氢气作燃料，就可以再发电。1990年，德国又建造了一座可以日夜运转的太阳能发电站。白天把阳光制取的氢气利用储氢材料贮存起来。这种储氢材料有一个特点，在吸收氢后能放出热能，使空气加热到49℃，足可以用于室内取暖。日落之后，可以利用储氢材料释放的氢气作为燃料再发电。
森林能源