Az emberiség történetének néhány millió éve alatt csak a fizikai erő jöhetett számításba, mert mást nem ismertek. Később a megszelídített állatokkal egészítették ki energiakészletüket; a rézkorra tehető a folyami kultúrák területén az igavonó állatok hasznosítása. A bronzkorban háziasították a lovat, amely már nemcsak munkára volt alkalmas, hanem a katonák mozgékonyságát is jócskán megnövelte, aminek számos következménye lett a társadalmak kialakulásában és életében.

Hamarosan fölismerték azt is, hogy a természeti erőforrásra építő technikai energiaforrások sokkal gazdaságosabbak, mert azokat nem kell táplálni, gondozni, mint az állatokat. Elsőként a víz erejét használták föl (vízikerék) különféle munkálatok elvégzéséhez, aztán a szélenergiát (szélmalmok, hajók), de a legnagyobb energetikai vívmány a tűz meghódítása volt. Segítségével termőföldet nyertek, fémeket állítottak elő, majd a tűz felhasználásának technikáját tökéletesítve 1769-ben útjára indították a gőzgépet. A fosszilis energiahordozók közül a szénhasználat vált döntővé és a gőzgéppel együtt létrehozta az ipart. Ettől kezdve már egyenes út vezetett a gőzgépet kiszorító villamos motorokhoz, az erőgépek területén pedig a belső égésű motorokhoz. Jelenleg a világ mobil erőgépeinek háromnegyedét belső égésű motorok teszik ki. „Szövetkezve” a kőolajjal, a motorizáció meghódította az egész világot és versenyfutást tart a kőolajkincs birtoklásáért, néha vérrel írva a folyékony arany történelmét.

A XXI. század emberének legalább négy olyan dologgal kell szembenéznie, amely létében fenyegeti, ha nem történik valamilyen drasztikus változás megszokott pazarló, felelőtlen életmódjában: kimerülnek a felhasználható energiaforrások, elfogy a tiszta ivóvíz, kevés lesz az élelem és környezetünk lakhatatlanná válik a szennyezés miatt. A demográfiai robbanás fokozza ezeket a problémákat, hiszen a XX. század elején még csak egymilliárd ember élt Földünkön, a század végére elérte a hatmilliárdot és a tetőzés még nem következett be. Úgy számolják, hogy a XXI. század közepére nyolc-, esetleg tízmilliárd ember népesíti be bolygónkat. Miután minden embernek joga van alapvető szükségleteinek kielégítésére, megszületett a fenntartható fejlődés fogalma. Az utóbbi azt az ellentmondást igyekszik feloldani, ami a demográfiai robbanás és a környezeti terhelés között kialakult. Az embernek nem energiára, hanem az energia által nyújtott szolgáltatásokra van szüksége; hőre, fényre, szállításra, mechanikai munkára, információra, szórakozásra stb. A fentiekből következően annak az életkörülményei jobbak – elérhetik a luxusszintet -, aki birtokolja az energiát. Akik ebbe belekóstoltak, azok már nem szívesen mondanak le bármilyen kényelmi szempontról. Így alakulhatott ki az a sajátságos helyzet, hogy míg a világ egyes régióiban a létszükségletek kielégítését sem tudják biztosítani, addig másutt pazarló módon bánnak az energiával.

A természetben munkavégzésre használható erő – primer energiaforrás – sokféle található. Az energiakínálat skáláját még növelik az előbbiekből előállítható szekunder energiaforrások: a villamos energia, a gyártott gázok, a lepárlási termékek stb. A primer energiaforrásokat kétféle szempontból osztályozzák: kimerülő energiaforrásokra (szén, kőolaj, földgáz, nukleáris üzemanyagok, geotermikus energia és mások), valamint megújuló energiaforrásokra (napenergia, szélenergia, vízenergia, tengeri áramlások és hőfokkülönbségek, biomassza, árapály, égitestek vonzása stb.).

Az energiaigény napról napra nő, a világ primerenergia-felhasználása 2000-ben 400 EJ (exajoule; exa: 10 a tizenkettediken) volt. Az igények fedezésére 3,4 Gt (gigatonna) kőolajat, 4,5 Gt szenet, 2,5 Tm a harmadikon (teraköbméter; tera: 10 a tizenkettediken) földgázt kellett kitermelni, a víz- és az atomenergiából kitermelt villamos energia megfelelt 1,2 Gt kőolajnak. A világ energiaszükséglete az elmúlt 100 évben hússzorosára nőtt. Ugyanakkor a Föld lakosainak 80 százalékát kitevő „fejlődő” országokra a primerenergia-felhasználásnak csak 20 százaléka esik. Ha összehasonlítjuk az egy évre eső, fejenkénti végső energiafelhasználás relatív arányait, nem kétséges, hogy a háttérben komoly politikai feszültségek húzódnak meg. Míg az Egyesült Államokban ez a relatív érték 4,1 volt (1995-ben), addig Nyugat-Európában 2,2, Kínában 0,33, Indiában 0,11, Fekete-Afrikában 0,01 (!). Magyarország a középmezőnyben van, 1,5-es relatív értékkel.

A természeti erőforrások birtoklása fokozódó politikai, sőt fegyveres konfliktusok kialakulásának is oka lehet. Az energiaforrások birtoklása már régen befolyásolja a nagypolitikát, és szó sincs arról, hogy valamiféle eszmerendszer elterjesztése vagy megállítása lenne a célja bármiféle nagyhatalmi konfliktusnak. Ez csak porhintés az emberek szemébe, az igazi okok rejtve maradnak – egy ideig. Ma is naponta halljuk az Irak elleni háborúra való készülődés csatazaját, de az még nem hangzott el, hogy a világ ma ismert olajtartalékainak hetven százaléka a Perzsa-öböl környékén található, az ismert gáztartalékok negyvennyolc százaléka pedig Oroszországban és Kazahsztánban. Így nincs mit csodálkozni azon, hogy a KGB-s Putyin és a republikánus Bush elnök hirtelen elásta a csatabárdot az iraki célpont megszerzésének idejére.

Első pillantásra érthetetlennek tűnhet, hogy a legtöbb energiát felhasználó Egyesült Államok miért feni a fogát újabb vadászterületekre. Ennek igen egyszerű magyarázata van. Az amerikai választópolgárok semmilyen körülmények között sem mondanának le pazarló életmódjukról, inkább azt a kormányt buktatnák meg, amelyik erre törekedne. Élni sem tudnának légkondicionálás, mélyhűtők, hajó nagyságú autók, repülős utazások és ki tudja, hányféle egyéb kényelmi berendezés nélkül. Ezek az igények inkább csak fokozódnak, nem szólva az ipar óriási energiaéhségéről, amibe a hadiipar is jócskán belejátszik.

Azt ma már minden felelős vezető tudja, hogy ha nem lesz valamilyen áttörés az energiaforrások növelése terén, akkor a XXI. század közepétől kezdve súlyos problémák elé néz a világ. Eddig „Pató Pál úr” módjára elhessegették az ijesztő jeleket, csakúgy, mint a növekvő energiafogyasztás veszedelmes kísérőjelenségét, a környezetszennyezés gondját és már túl rövidnek látszik az idő ahhoz, hogy megoldást találjanak újabb energiaforrások gazdaságos kihasználásának mikéntjére.

Pedig azt még nem is vettük számításba, hogy az újonnan jelentkező „energiakövetelők” csak most lépnek majd be a fogyasztók körébe, hozzászámítva azt, hogy a demográfiai robbanás is éppen ezeken a területeken következik be. Azt senki sem gondolhatja komolyan, hogy egy kínai ember nem vágyik autóra, hűtőszekrényre, világításra, fűtésre és más egyebekre. Ezen a technikai fejlődésen a nagy lélekszámú régiók (India, Kína, Fekete-Afrika) is át fognak menni, kérdés, hogy honnan veszik ehhez az energiát? Ezért a világ jól felfogott érdeke újabb energiaforrások után nézni vagy valamilyen módon csökkenteni a jelenleg folyó pazarló energiafogyasztást.

Vegyük az egyik legsokoldalúbban használt fosszilis energiahordozót, a kőolajat. A világ jelenlegi műrevaló (kitermelésre érdemes) kőolajvagyona 140 Gt, a számításba vehető végső vagyont jelenlegi ismereteink alapján 300-400 Gt-ra becsülik. Sokáig úgy vélték a szakemberek, hogy a világon mintegy 30-35 évre való kőolajvagyon van, ám az utóbbi két évtizedben a feltárt vagyon háromszor gyorsabban nőtt, mint a kitermelés, így az ellátottság 45 évre emelkedett. A viszonyokat többek között az változtatta meg, hogy a termelési technológia fejlődése lehetővé tette a több ezer méter mélységű, tenger alatti vagyon műrevaló válását. Az ellátottság növekedését mozdította elő az is, hogy az 1970-es kőolajkrízis ösztönözte a kőolajkutatást a gazdaságilag és politikailag stabil régiókban.

A kőolajvagyon kitermelésekor nem az egész mennyiséget hozzák a felszínre. A geológiai viszonyoktól és a kitermelés módjától függően a porózus kőzetekben lévő olajkincsnek csak mintegy 30-50%-át hozzák föl, a többi a mélyben marad. Egyes nézetek szerint új, fejlett technikákkal vissza lehetne térni a régebbi lelőhelyekre és a bent maradt olajból még felszínre lehetne hozni valamennyit. A hideg éghajlaton lévő kőolajkincs felszínre hozása is technológiai nehézségekbe ütközik, bár vannak már reménykeltő próbálkozások a mélyben maradt, megdermedt olaj felhozására vagy az oxidálódott kőolaj kémiai úton történő regenerálására. Ilyen lelőhelyek vannak például Kanada északi részein.

A kőolajellátás nagy problémája, hogy egyenetlenül oszlik meg a világon. A műrevaló készlet kétharmada a Közel-Keleten van. A világ kőolajtermelése jelenleg 3,4 Gt/év. A legnagyobb termelők: Szaúd-Arábia, Egyesült Államok, Oroszország, Irán, Mexikó, Venezuela, Norvégia, Kína, Arab Emírségek, Egyesült Királyság. A kitermelt kőolajmennyiségnek mintegy a felét exportálják. A legnagyobb exportőrök: Szaúd-Arábia, Irán, Irak, Kuvait, Egyesült Arab Emirátusok, Venezuela. Az exportnak több mint a fele az OPEC-országokból származik, de az utóbbi évtizedben nőtt a szervezeten kívüli országok exportja is. Így Mexikó, Brazília, Kína és az Északi-tenger alatti norvég termelés is bekapcsolódott az exportba.

Az egyik legtöbb energiát fogyasztó ágazat a világ járműparkja. Jelenleg 790 milliós (!) járműparkról írnak a statisztikák, amely szám a következő huszonöt évben megduplázódhat. Mint fentebb említettük, a XX. század a belső égésű motorok virágkora volt, sőt még ma is az. A különböző járművek üzemanyag-fogyasztása igen különböző. A régebbi típusú amerikai autókhoz egy benzinkutat is kellett üzemeltetni, bár akkor a benzinár jócskán alatta maradt a mainak. Ahogy nőtt az üzemanyag ára, úgy folyt a kutatások hatékonysága a járműfejlesztés terén. Az elmúlt huszonöt év alatt a gépkocsik fogyasztása mintegy negyven százalékkal csökkent. A felhasznált üzemanyag fajtája is folyamatosan változik. Európában 2003-ban minden harmadik autót dízelmotorral rendelik a vásárlók.

Komoly gondot okoz a gépkocsi környezetszennyezése. A nagy gépkocsigyártó konszernek a szigorú környezetvédelmi előírásokat és a magasabb üzemanyagárakat tartják a legjobb takarékossági ösztönzőnek. Ennek ellenére az Újvilág autóinak átlagfogyasztása még mindig magasabb, mint az európai átlag.

Számos próbálkozás történt más üzemanyagú autók kifejlesztése terén. Az elektromos meghajtású autók eddig nem váltották be a hozzájuk fűzött reményeket, inkább csak ipari parkokban, védett városnegyedekben, repülőtereken és pályaudvarokon terjednek. Elsősorban mert drágák, hosszú a feltöltési idő (10 óra), az akkumulátor nagy tömege majd hulladékként való kezelése problematikus. Terjed a földgázhajtású jármű is; a vegyes üzemmódnál a benzin- vagy dízelmotor tankja mellett beszerelnek egy gáztároló palackot, amely lehetővé teszi a gázüzemet is. Már piacképes a biogázzal működő autó; repceszármazékokból, cukornádból állítják elő a biogázt. A költségeket megnöveli a jövedéki adó, így egyelőre nem lesz népautó a biogázhajtású járgány. Brazíliában terjedt el az etilalkohol-benzin 85:15 arányú koktélját használó autó, ma is több mint 14 millió ilyen autó fut a dél-amerikai országban.

Az autóiparban a jövő hajtóanyagaként a hidrogént emlegetik. Az amerikai kormányzat már régen támogatja azokat a kutatásokat, amelyek ezen a téren folynak. A General Motors 1960 óta folytat ilyen irányú fejlesztéseket. Első üzemanyagcellás működő autóját 1970-ben gyártotta. Az üzemanyagcellában 80 Celsius-fokos hőmérsékleten egyesül az oxigén és a hidrogén, az égéstermék víz és elektromos áram; így tökéletesen környezetbarát a motor.

Az üzemanyagcellás erőforrás gyártása darabonként 375 ezer dollárjába (84,7 millió forint) kerül a General Motorsnak. Ezért ez az üzemmód nem tudott elterjedni, ám a hadsereg óriási megrendelései lehet, hogy fölgyorsítják a fejlesztéseket, így csökkenhetnek a költségek. A Forbes magazin szerint az amerikai hadsereg 2005-ig 30 ezer darab dízel-elektromos (hibrid) meghajtású teherautót, 2013-ig pedig 80 ezer üzemanyagcellás motort tervez vásárolni. Az árról nem szivárgott ki semmi, de az a tény, hogy egy gallon (4,5 liter) üzemanyag eljuttatása a legtávolabbi harcterekre már 400 dollárba (90 ezer forint) is kerülhet, máris kívánatos színben tünteti fel az üzemanyagcellás motorokat. Igaz, a cseppfolyós hidrogén szállítása is pénzbe került, ám azt a helyszínen is elő tudják állítani vízből. A hadsereg mindenképpen csökkenteni akarja a szállított fölszerelések súlyát, mivel a hadszíntereken mozgatott súlynak 20%-át teszik ki a harci járművek, a többi 80% élelem, víz, dízelolaj és lőszer.

Az üzemanyagcellás motornak más előnyei is vannak. Míg a dízelgenerátorok nagyok és zajosak, amellett rengeteg hőt is fejlesztenek, amit az ellenség könnyen bemérhet, addig a cella csendes, egyetlen mellékterméke a víz, működéséhez csak hidrogén és levegő kell.

Japán már piacon van dízel-elektromos (hibrid) motorral hajtott autóival, amelyeket a Toyota és a Honda gyárt. Nemsokára a General Motors is bejelent egy új teherautó típust, amelyet ugyancsak hibrid motor hajt, rakterében pedig üzemanyagcella található, amely kommunikációs eszközöknek fejleszt majd áramot.

Megemlítendők azok a kísérletek, amelyeket Nobel-díjas kémikusunk, Oláh György és csapata dolgozott ki. Ennek lényege, hogy metil-alkoholt használnak üzemanyagnak, amely anyagot a levegő széndioxidjából állítják elő. Így két legyet üthetnének egy csapásra: új üzemanyagot nyernek és csökkentik az üvegházhatásért leginkább felelős gázok mennyiségét a levegőben.

Megjegyzendő, hogy a kimerülő energiaforrások is részben újratermelődnek. Kutatások igazolják, hogy a természetben ma is folyik szénképződés és kőolajképződés, de elapadnak a források, ha pazarlóan gazdálkodunk velük. A megújuló energiaforrásokkal is előfordul, hogy az ember válik az újratermelődés akadályozójává, például az erdők kiirtásával. A fenntartható fejlődés lényege ezért éppen az, hogy az emberi tevékenység ne vezessen a kimerülő források tényleges kimerüléséhez és ne korlátozza a megújulók megújulását.

A kimerülő energiaforrások közül még a szén, a földgáz, a nukleáris üzemanyagok és a geotermikus energia említendők meg. A szén százötven éves elsőbbségét a XIX. században a kőolaj törte meg. A XX. század derekán elindult hódító útjára a földgáz is. Valamennyi fosszilis energiahordozó tüzelésének komoly hátránya a környezetszennyezés, az éghajlatot megváltoztató üvegházhatású gázok levegőbe juttatása.

A XX. század közepén megjelenő atomenergia azt a reményt keltette, hogy azzal végleg megoldódnak az energiagondok. Ám a társadalmat elbizonytalanították a nukleáris fegyverek, a rettegés egy nukleáris katasztrófától, különösen Csernobil óta. Így az atomenergetika fejlesztéséhez igen nehéz a társadalmi támogatottságot megszerezni. Legutóbb a belga parlament döntött úgy, hogy 2025-ig bezárják az országban működő atomerőműveket. Azzal érveltek többek között, hogy Norvégiában, Svájcban és Ausztriában sohasem volt atomerőmű, mégsem okozott gondot az energiaellátás. Másutt pedig éppen a már meglévő erőművek élettartamát kívánják meghosszabbítani különböző modernizálásokkal.

A geotermikus energia nem megújuló, de kiapadása nagyon hosszú időbe telik. Alapvető forrása a földkéreg fölső, mintegy 20 km-es részében a kálium-40 izotóp, illetve az urán és a tórium ionok radioaktív bomlása. A termelődő energia egy része a hévizek közvetítése útján jut a felszínre. Hazánkban geotermális erőművet terveztek építeni japán tőke bevonásával Fábiánsebestyénben. Ez lett volna Európa legnagyobb ilyen típusú erőműve, amellett nem szennyezte volna a környezetet. Jelenleg a megvalósulás akadályokba ütközik; bár Magyarországon lenne létjogosultsága ilyen erőművek építésének.

A megújuló energiák közül a szél, a Nap és a biomassza jön energiaforrásként számításba. A szél energiáját már legalább 6000 éve használják vitorláshajók hajtására, de a szélesebb körű alkalmazás feltételei csak a középkorra alakultak ki. Szélmalmok voltak például a manufaktúrák fő energiaforrásai. Hasonló a helyzet a vízenergiával, a vízikerekek virágkora a XVII-XVIII. században volt. A vízenergia hasznosításának a villamosság megjelenése adott újabb lökést, a szélenergia alkalmazásának pedig korunk szemléletének változása adott új értelmet. Utóbbi nagyobb mértékű felhasználása 1970-re tehető, főleg az állandó széljárású, tengerparti területeken. Ma már működnek 2,5 megawatt teljesítményű turbinák is. Gondot okoz, hogy az elektromos teljesítmény a szél erősségének függvényében ingadozik, de erre is van már technikai megoldás.

A legjelentősebb szerepet a megújuló energiaforrások közül a napenergia nyerheti, főleg helyi igények kielégítésére. A nagyarányú kiaknázás feltétele a nagyléptékű naperőművek technológiájának kifejlesztése. Az is sokat jelentene, ha a félvezető technika többszörösére tudná növelni a napelemek jelenlegi, 10 százalék körüli hatásfokát.

A biomassza hasznosítása a világon jóval kisebb, mint a napsugárzásé. Míg az előbbiből évente – 2000-ben – 700 EJ-t használtak, addig a biomasszából származó energia csak 230 EJ-t tett ki. Szakemberek szerint hazánkban a megújuló energiaforrások közül a biomasszának lehet nagyobb jövője.

A világ várható energiaszükségletére vonatkozó előrejelzések a primerenergia-igény 50-60 százalékos növekedését tételezik föl. Ennek legalább kétharmada a fejlődő világban várható, főleg Kínában és Indiában. Az energiaellátás az elkövetkezendő két-három évtizedben is főleg fosszilis tüzelőanyagokra fog épülni. A tudomány és a technika még nem kínál olyan lehetőséget, ami ezen a helyzeten változtatna. A megújuló energiák kialakulása nőni fog – főleg a vízierő és a biomassza hasznosításából származó, évi 800 Mt olajat helyettesítő mennyiségről 1300 Mt-nyira -, de ez még mindig csak kis hányadát teszi ki a mérlegnek. A világ legfontosabb energiahordozója változatlanul a kőolaj marad, 20 év alatt a mai 3,4 Gt/évről 4,0 Gt/év körüli értékre nő. A fejlett országokban alapvetően a közlekedés szabja meg a kőolajigényt. Ezzel tökéletesen tisztában vannak az Egyesült Államok „energiajósai” is, és még mindig „olcsóbbnak” tartanak egy háborút, mint egy teljes járműpark lecserélését.