vignette|Évolution de la consommation énergétique mondiale par source d'énergie entre 2000 et 2024 : charbon, pétrole, gaz, nucléaire, hydraulique, autres renouvelables. Les réserves mondiales prouvées d'énergie fossile pouvaient être estimées en 2022, selon l'Agence fédérale allemande pour les sciences de la Terre et les matières premières, à (exajoules), dont 55 % de charbon, 25 % de pétrole et 19 % de gaz naturel. Ces réserves assurent de production au rythme de 2024 ; cette durée est très variable selon le type d'énergie : pour le pétrole, pour le gaz naturel, pour le charbon. Pour l'uranium, avec les techniques actuelles, elle serait de 85 à selon les estimations, et sa durée d'utilisation pourrait se compter en siècles en ayant recours à la surgénération. À plus long terme, la fusion nucléaire pourrait apporter des ressources encore plus élevées. Le potentiel de l'énergie solaire est également quasi illimité.
La production mondiale d'énergie commercialisée était en 2025, selon l'Energy Institute, de , en progression de 14,6 % par rapport à 2015. Elle se répartissait en 33,5 % de pétrole, 27,7 % de charbon, 25,1 % de gaz naturel, 5,2 % de nucléaire et 8,6 % d'énergies renouvelables (EnR) (dont hydroélectricité : 2,7 % ; éolien, solaire, biomasse, géothermie, biocarburants : 5,9 %). Dans la production électrique mondiale, le charbon reste largement dominant.
Depuis la révolution industrielle, la consommation d'énergie ne cesse d'augmenter. La consommation finale énergétique mondiale progresse de 66 % entre 1990 et 2023 ; elle s'élève en 2023, selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), à , dont 21,2 % sous forme d'électricité ; depuis 1990, elle progresse un peu plus vite que la population, mais sa répartition par source d'énergie n'a guère évolué : la part des énergies fossiles recule de , mais leur domination reste massive : 81,6 % ; la part des EnR passe de 14,2 % en 1990 à 16,4 % en 2023, car le recul de la part de la biomasse compense en partie la progression des autres EnR. Quatre pays concentrent 51 % de cette consommation : la Chine 23,6 %, les États-Unis 15,2 %, l'Inde 7,1 % et la Russie 5,1 %. La répartition par secteur de cette consommation est : industrie 30,1 %, transports 28,6 %, résidentiel 19,6 %, tertiaire 8 %, agriculture et pêche 2,3 %, usages non énergétiques (chimie) 9,8 %. La part de l'électricité dans la consommation finale d'énergie progresse rapidement : de 13,5 % en 1990 à 21,2 % en 2023 ; cette progression est la plus rapide dans les pays émergents. La consommation par habitant est en moyenne mondiale de ; celle de l'Éthiopie ne représente que 3 % de cette moyenne alors que celle des États-Unis est 3,6 fois supérieure à la moyenne.
Au niveau mondial, les émissions de gaz à effet de serre dues à l'énergie en 2024 sont estimées par l'AIE à , en progression de 137,4 % depuis 1971, dont dues à la combustion, elles-mêmes réparties en 43,8 % produites par le charbon, 32,4 % par le pétrole et 21,5 % par le gaz naturel ; par secteur en 2024, 37,2 % sont issues de l'industrie, 24,8 % du transport, 16,3 % du secteur résidentiel et 9,2 % du secteur tertiaire. Les émissions de dioxyde de carbone () par habitant en 2024 sont estimées à dans le monde, en progression de 17,2 % par rapport à 1971, aux États-Unis, en Chine, en Allemagne, en France, en Inde et en Afrique. Selon l'Energy Institute, les émissions mondiales de liées à l'énergie ont progressé de 5,3 % de 2019 à 2025.
Dans le cadre de la convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques, tous les pays se sont engagés à maintenir la hausse des températures en deçà de par rapport à l'ère préindustrielle. Pour aboutir à ce résultat, il faut globalement s'abstenir d'extraire un tiers des réserves de pétrole, la moitié des réserves de gaz et plus de 80 % du charbon disponibles dans le sous-sol mondial, d'ici à 2050. Selon l'AIE, les engagements individuels des pays à la conférence de Paris de 2015 sur les changements climatiques (COP21) sont largement insuffisants : ils ne feraient que ralentir la progression des émissions de et mèneraient à une hausse des températures de en 2100.
Notes de méthode Unités de mesure L'unité de mesure de l'énergie est le joule ; dérivée du Système international d'unités (SI), cette unité correspond au travail d'une force d'un Newton sur un mètre.
Par la force de l'habitude, nombre de statisticiens continuent à utiliser la tonne d'équivalent pétrole (tep) et plus souvent son multiple, la mégatonne d'équivalent pétrole (Mtep), le pétrole étant la source d'énergie la plus utilisée dans le monde. Cependant beaucoup (surtout dans les pays d'Europe du Nord) prennent l'habitude d'utiliser des multiples de l'unité officielle et il n'est pas rare de trouver des péta voire des exa-joules (péta et exa sont des préfixes du Système international d'unités) pour mesurer l'énergie produite à l'échelle de pays ou du mondeVoir aussi Ordres de grandeur d'énergie.. L'Agence internationale de l'énergie a basculé ses statistiques des tep aux joules en 2021. Les tep ne sont dès lors presque plus utilisées.
Chaque type d'énergie possède son unité de mesure privilégiée et l'on utilise pour les agréger ou les comparer les unités de base que sont le joule et la mégatonne d'équivalent pétrole (Mtep), parfois le kilowatt-heure (kWh), toute énergie primaire étant assez souvent convertie en électricité. Les unités particulières à chaque énergie sont : pétrole : tonne d'équivalent pétrole (tep) ou baril (bl) ; gaz naturel : mètre cube, pied cube ou (btu) ; charbon : tonne d'équivalent charbon (tec) ; électricité : kilowatt-heure (kWh).
La calorie (cal), qui ne fait pas partie du SI, est encore utilisée dans le domaine de la thermique du bâtiment comme unité de chaleur.
Conversions entre unités
Dans le domaine des ressources et consommation énergétiques mondiales, les unités énergétiques sont souvent préfixées pour indiquer des multiples : kilo (k) = 10 méga (M) = 10 giga (G) = 10 téra (T) = 10 péta (P) = 10 exa (E) = 10
Quelques coefficients de conversion entre familles d'unités : 1 tonne d'équivalent pétrole (tep) = , certaines organisations utilisant la valeur arrondie (par convention) à ; 1 tonne d'équivalent charbon (tec) = ; 1 kilowatt-heure (kWh) = ; 1 (btu) = ; 1 calorie (cal) = ;
= de gaz (équivalence conventionnelle du point de vue énergétique) ; = de pétrole (équivalence conventionnelle du point de vue énergétique) ; 1 mégawatt-heure (MWh) = .
De l'énergie primaire à l'énergie finale
Les flux d'énergie, depuis l'extraction minière de combustibles fossiles ou la production d'énergie nucléaire ou renouvelable (énergie primaire), jusqu'à la consommation par l'utilisateur final (énergie finale), sont retracés par les bilans énergétiques. Les opérations de conversion et transport de l'énergie donnant toujours lieu à des pertes diverses, l'énergie finale est toujours plus faible que l'énergie primaire.
La différence peut être faible pour l'industrie pétrolière par exemple, dont le rendement est dans certains cas proche de 1 (par exemple, pour une tonne brûlée dans un moteur à combustion, on n'a eu besoin d'extraire qu'à peine plus d'une tonne d'un puits de pétrole saoudien ; ce n'est néanmoins pas le cas pour les gisements offshore profonds, les pétroles lourds, le gaz de schiste voire les bitumes canadiens dont le rendement de production peut être le facteur limitant leur exploitabilité, indépendamment du prix).
En revanche, la différence est très importante si ce carburant est converti en énergie mécanique (puis éventuellement électrique), puisque le rendement de ce processus est au maximum de l'ordre de 40 % ( pour sous forme d'électricité consommée chez soi, le producteur a brûlé dans sa centrale à charbon, type de centrale actuellement le plus répandu dans le monde). Une centrale électrique présente souvent sa puissance selon deux unités différentes, « MWth » (MW thermique) et « MWe » (MW électrique) ; la première correspond à l'énergie primaire, la seconde à l'énergie finalePar exemple, pour la Centrale nucléaire de Civaux, les puissances annoncées sont respectivement et par réacteur, soit un rendement de 35 %..
Dans le cas d'une électricité produite directement (hydroélectricité, photovoltaïque, géothermique…), la conversion en énergie primaire pertinente est fonction du contexte et le coefficient de conversion utilisé doit être indiqué (voir ci-dessous) : pour comptabiliser la production d'une centrale hydroélectrique, on peut convertir directement les kilowatts-heures en tep selon l'équivalence physique en énergie = ; mais si l'on se pose la question « combien de centrales à charbon cette centrale hydroélectrique peut-elle remplacer ? », alors il faut multiplier par 2,5.
Conversion des productions électriques Lorsqu'il s'agit de convertir une énergie électrique exprimée en kilowatts-heures (ou ses multiples) en énergie primaire exprimée en tep, on rencontre couramment deux méthodes : la méthode théorique ou « énergie finale » : on calcule simplement le nombre de tep selon l'équivalence physique en énergie ci-dessus ; la méthode de « l'équivalent à la production » ou « méthode de substitution », qui indique le nombre de tep nécessaires à la production de ces kilowatts-heures. Pour cela, on introduit un coefficient de rendement par lequel on doit multiplier le nombre de tep pour obtenir le nombre de kilowatts-heures. Par exemple, considérant un rendement de 38 %, on a = = 0,086 / = . Ainsi, on considère que est équivalent à (et non ), car on considère qu'il est nécessaire de produire ou qu'il a fallu produire pour obtenir .
La méthode retenue par les institutions internationales (Agence internationale de l'énergie, Eurostat…) et utilisée en France depuis 2002, est assez complexe en ce qu'elle utilise deux méthodes différentes et deux coefficients différents selon le type d'énergie primaire ayant produit l'électricité : électricité produite par une centrale nucléaire : coefficient de 33 % ; électricité produite par une centrale géothermique : coefficient de 10 % ; toutes les autres formes d’électricité : méthode théorique, ou méthode du contenu énergétique qui revient à utiliser un coefficient de conversion de 100 %.
Par contre, l'Agence d'information sur l'énergie américaine et les statistiques de l'Energy Institute adoptent la méthode de substitution.
Le présent article utilise également cette méthode de substitution ou méthode de l'équivalent à la production avec un coefficient de 38 % pour toutes les sources d'énergie électriques. En effet nous considérons l'énergie qu'il aurait fallu dépenser dans une centrale thermique d'un rendement de 38 % pour produire cette énergie électrique. Ceci est la meilleure méthode pour comparer les différentes énergies entre elles.
Classement des énergies primaires et secondaires Au niveau de la production et de la consommation, les différentes formes d'énergie primaire peuvent se classer de la façon suivante : énergies fossiles : pétrole, gaz naturel, charbon ; Énergie nucléaire : Uranium ; énergies renouvelables : énergies renouvelables thermiques : biomasse : bois énergie, résidus de bois et de récoltes, déchets (peuvent contenir de la biomasse), géothermie, énergie solaire thermique, énergie thermique récupérée dans l'air, l'eau, le sol par pompe à chaleur, énergies renouvelables électriques : énergie hydraulique, énergie éolienne, énergie solaire.
Les énergies secondaires issues de transformations des énergies primaires constituent la majorité des formes d'énergies utilisées par les consommateurs : énergies secondaires d'origine fossile : produits pétroliers issus du raffinage du pétrole, produits gaziers issus du traitement du gaz naturel : gaz de réseau, butane, propane, électricité produite à partir de combustibles fossiles, chaleur de réseau, lorsqu'elle est produite à partir de combustibles fossiles ;