1.4 常規能源
在相當長的歷史時期和一定的科學技術水平下，已經被人類長期廣泛利用的能源，不但為人們所熟悉，而且也是當前主要能源和應用范圍很廣的能源，稱之為常規能源，如煤炭、石油、天然氣、水能、核能等。
（1）煤炭
煤炭是埋在地殼中億萬年以上的樹木等植物，由于地殼變動等原因，經過物理和化學作用而形成的含碳量很高的可燃物質，又稱作原煤。按煤炭的揮發物含量的不同，將其分為泥煤、褐煤、煙煤和無煙煤等類型。
煤炭既是重要的燃料又是珍貴的化工原料，在國民經濟的發展中起著重要作用。煤炭在電源結構中約占72%，在化工生產原料用量中約占50%，在工業鍋爐燃料中約占90%，在生活民用燃料中約占40%。自20世紀以來，煤炭主要用于電力生產和在鋼鐵工業中煉焦，某些國家蒸汽機車用煤的比例也很大。電力工業多用劣質煤（灰分大于30%）。蒸汽機車對用煤質量的要求較高，即灰分應低于25%，揮發分含量要求大于25%，易燃并具有較長的火焰。在煤礦附近建設的坑口發電站，使用了大量的劣質煤作為燃料，直接轉化為電能向各地輸送。另外，由煤轉化的液體和氣體合成燃料對補充石油和天然氣的使用也具有重要意義。
（2）石油
石油是一種用途極為廣泛的寶貴礦藏，是天然的能源物資。在陸地、海上和空中交通方面，以及在各種工廠的生產過程中，都是使用石油或石油產品來作為動力燃料的。在現代國防方面，新型武器、超音速飛機、導彈和火箭所用的燃料都是從石油中提煉出來的。石油是重要的化工原料，可以制成發展石油化工所需的絕大部分基礎原料，如乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯等。石油化工可生產出成百上千種化工產品，如合成樹脂、合成纖維、合成橡膠、合成洗滌劑、染料、醫藥、農藥、炸藥和化肥等與國民經濟息息相關的產品。因此可以說石油是國民經濟的“血脈”，石油的動蕩對于國民經濟而言是“牽一發而動全身”。
科學家一直對石油是如何形成的這個問題有爭論。目前大部分的科學家都認同的一個理論是：石油是沉積巖中的有機物質變成的。因為已經發現的油田99%以上都分布在沉積巖區。另外，人們還發現現代的海底、湖底的近代沉積物中的有機物正在向石油慢慢地變化。石油是一種黏稠的液體，顏色深，直接開采出來的未經加工的石油稱為原油。由于所含的膠質和瀝青的比例不同，石油的顏色也不同。石油中含有石蠟，石蠟含量的高低決定了石油的黏稠度的大小。另外，含硫量也是評價原油的指標，含硫量對石油加工和產品性質的影響很大。
（3）天然氣
天然氣是地下巖層中以碳氫化合物為主要成分的氣體混合物的總稱。它主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等烴類綜合組成，其中甲烷占80%～90%。天然氣有兩種不同的類型：一種是伴生氣，由原油中的揮發性組分所組成，約有40%的天然氣與石油一起伴生，稱為油氣田，它溶解在石油中或是形成石油構造中的氣帽，并為石油儲藏提供氣壓。另一種是非伴生氣，即氣田氣。它埋藏更深，很多來源于煤系地層的天然氣稱為煤成氣，它可能附于煤層中或另外聚集，在700萬～1700萬帕和40～70℃時每噸煤可吸附13～30m3的甲烷。即使是在伴生油氣田中，液體和氣體的來源也不一定相同。它們所經歷的不同的遷徙途徑和遷移過程完全有可能使它們最終來到同一個巖層構造中。這些油氣構造不是一個大巖洞，而是一些多孔巖層，其中含有氣、油和水。這些氣、油和水通常都是分開的，各自聚集在不同的高度水平上。油、氣分離程度與二者的相對比例、石油黏度及巖石的空隙度有關。
天然氣是一種重要能源，燃燒時有很高的發熱值，對環境的污染也較小。同時也是一種重要的化工原料，以天然氣為原料的化學工業簡稱為天然氣化工。主要有天然氣制炭黑、天然氣提取氦氣、天然氣制氫、天然氣制氨、天然氣制甲醇、天然氣制乙炔、天然氣制氯甲烷、天然氣制四氯化碳、天然氣制硝基甲烷、天然氣制二硫化碳、天然氣制乙烯、天然氣制硫黃等。
天然氣的勘探、開采與石油類似，但采收率較高，可達60%～95%。大型穩定的氣源常用管道輸送至消費地區，每隔80～160km必須設一增壓站，加上天然氣壓力高，故長距離管道輸送投資很大。最近10年液化天然氣技術有了很大發展。液化后的天然氣體積僅為原來體積的1/600，因此可以用冷藏油輪進行運輸，運到使用地后再進行氣化。另外，天然氣液化后，可為汽車提供方便的污染小的天然氣燃料。
（4）水能
許多世紀以前，人類就開始利用水下落時所產生的能量。最初，人們以機械的形式利用這種能量。在19世紀末期，人們學會將水能轉換為電能。早期的水電站規模非常小，只為電站附近的居民服務，隨著輸電網的發展及輸電能力的不斷提高，水力發電逐漸向大型化方向發展，并從這種大規模的發展中獲得益處。水能資源最顯著的特點是可再生、無污染。開發水能對江、河的綜合治理和綜合利用具有積極作用，對促進國民經濟發展，改善能源消費結構，緩解由于消耗煤炭、石油等化石能源所帶來的污染有重要意義。因此，世界各國都把開發水能放在能源發展戰略的優先地位。到1998年，發達國家可開發水能資源已經開發了60%，而發展中國家僅開發了20%。所以今后大規模的水電開發主要集中在發展中國家。中國水能資源的理論蘊藏量、技術可開發量和經濟可開發量均居世界第一位，其次為俄羅斯、巴西和加拿大。
（5）核能
由于原子核的變化而釋放的巨大能量叫作核能，也叫作原子能。經過科學家們的大量實驗研究和理論分析，發現釋放核能可以有重核的裂變和輕核的聚變兩條途徑。核能發電是一種清潔、高效的能源獲取方式。對于核裂變，核燃料是鈾、钚等元素。核聚變的燃料則是氘、氚等物質。有一些物質，如釷，其本身并非核燃料，但經過核反應可以轉化為核燃料。
科學家們發現，用中子去轟擊質量數為235的鈾核，鈾核會分裂成大小相差不大的兩個部分，這種現象叫作裂變。裂變后的產物以很大的速度向相反方向飛開，與周圍的物體分子碰撞，使分子動能增加，核能轉化成周圍物體的內能。實驗表明，裂變時釋放的核能十分巨大。1kg鈾-235中的鈾核如果全部發生裂變，釋放出的核能是同樣質量煤燃燒時放出能量的250萬倍。
從1932年發現中子到1939年發現裂變，經歷了7年之久才把巨大的裂變能從鈾核中解放出來。僅發生裂變釋放能量還不夠理想，作為核燃料的原子核在中子轟擊下發生分裂，一個原子核吸收一個中子裂變后，除了能釋放巨大的能量，還伴隨產生2～3個中子。即由中子引起裂變，裂變后又產生更多的中子。在一定的條件下，這種反應可以連續不斷地進行下去，稱為鏈式反應。經過科學家的努力，實現了人為控制鏈式反應，使裂變可以進行、可以停止，形成了核反應堆。
科學家們在對核反應的研究中還發現，兩個較輕的原子核結合成一個較重的原子核時，也能釋放出核能，這種現象叫作聚變。由于聚變必須在極高的溫度和壓強下進行，所以也叫作熱核反應。例如，把一個氘核（質量數為2的氫核）和一個氚核（質量數為3的氫核）在高溫、高壓的環境下結合成一個氦核時，就會釋放出核能。我們最熟悉的太陽內部就在不斷地進行著大規模的核聚變反應，由此釋放出的巨大核能以電磁波的形式從太陽輻射出來。地球上的人類自古以來，每天都在使用著這種聚變釋放出的核能。
面對強大的核能，人們總是又愛又怕。第二次世界大戰中使用的原子彈已經給人類的記憶留下了很深的傷痕。核武器的發展是科學家們所忌憚的事情，實現核能的和平利用，就能夠代替化石燃料。人們已經成功地生產出各種規格的核反應堆，它是核潛艇、核動力破冰船、核電站等設施的核心部件。