Grundlage aller Energiereserven sind Kernfusionen, Kernspaltungen und zu einem sehr kleinen Teil die Gravitation. Letztere verursacht die Drehung des Mondes um die Erde und damit die Gezeiten der Weltmeere. Gezeitenkraftwerke leisten einen sehr kleinen Beitrag zur Energieerzeugung auf der Erde. Kernfusion und Kernspaltung halten die Erde warm, denn von außen strahlt die Sonne mit Hilfe der Kernfusion, und im Inneren der Erde wird eine Temperatur von etwa 7000 K auch mit Kernspaltung aufrecht erhalten. Man kann sich die Sonne als Fusions- und das Erdinnere als Kernspaltungsreaktor vorstellen, siehe Kernenergie. Das Potenzial dieser Energievorräte wird Milliarden von Jahren reichen. Aber schon die in diesem Jahrhundert geborenen Menschen werden die Erschöpfung des Potenzials wesentlicher Energiequellen selbst erleben, die die Sonnenstrahlung im Laufe der Erdgeschichte aufgebaut und die Menschheit zweihundert Jahre lang extensiv ausgebeutet hat.
Das Wort fossil (von lat. fossilis "[aus]gegraben“) wurde von Agricola eingeführt. Der als Vater der Mineralogie bekannte Georgius Agricola war 1514-1518 Student in Leipzig und veröffentlichte 1546 sein berühmtes Werk "De natura fossilium". Fossilien werden Stoffe genannt, die in geologischer Vorzeit (Zehntausend bis Milliarde Jahre) aus Abbauprodukten von toten Pflanzen und Tieren entstanden sind.
Die Erdgas- und Erdöllagerstätten sind eine Milliarde bis 100 Millionen Jahre alt. Die Entstehung der Steinkohle liegt 500 bis 100 Millionen Jahre zurück. Vor 10 bis 100 Millionen Jahren ist die Braunkohle entstanden.
Bei den Bodenschätzen Erdöl, Erdgas, Kohle und Uran unterscheidet man zwischen Reserven und Ressourcen. Reserven sind einheitlich definiert als die Bodenschätze, die derzeit technisch und wirtschaftlich gewinnbar sind. Für Ressourcen werden unterschiedliche Definitionen verwendet. Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe BGR bezeichnet als Ressourcen die Mengen eines Energierohstoffs, die geologisch erwartet oder nachgewiesen sind, aber derzeit noch nicht wirtschaftlich gewonnen werden können.
Die Erdölreserven wachsen zwar ständig durch die Erkundung neuer Quellen. Es besteht aber kein Zweifel darüber, dass gegenwärtig die fossilen Lager etwa zur Hälfte geleert sind, und die Reserven im jetzigen Jahrhundert verbraucht werden. Für Erdöl wird international neben der Masseneinheit Tonne (oder Gt = 109 t) auch noch die US‑amerikanische Volumeneinheit Barrel verwendet, die genau dem Volumen von 158,9873 Litern entspricht. Barrel kommt vom englischen Wort für Fass. Mit einer Dichte des Erdöls von 0,8617 t/m³ entspricht das einer Masse von 137 kg/barrel oder 0,137 t/barrel.
Einige Angaben von Reserven und Ressourcen in den folgenden Abschnitten sind aus der Energiestudie 2021 des BGR übernommen. Die Studie ist im Februar 2022 erschienen und beschreibt den Stand Ende 2020. Aktuellere Angaben finden sich manchmal in der Welt-Energie-Statistik von https://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html">BP, die jährlich im Juni aktualisiert wird, aber 2022 die Reserven des Vorjahres nicht angibt.
Laut BP hat Erdöl Ende 2020 weltweit 244 Gt Reserven, davon 173 Gt konventionelles Erdöl. Die Welt-Ressourcen betragen sind laut Energiestudie 2021 501 Gt, davon 174 Gt konventionelles Erdöl und 71 Gt nicht-konventionelle Reserven. Mit einem 2021-Welt-Mineralöl-Verbrauch von 4,2 Gt ist eine Erschöpfung der Reserven Ende des laufenden Jahrhunderts zu erwarten.
Für Erdgas werden die Reserven und Ressourcen etwas länger reichen. Ende 2020 sind die erkundeten Reserven für konventionelles Erdgas 188 × 1012 m3, und die Welt-Ressourcen sind 837 × 1012 m3, davon 324 konventionell, 203 Schiefergas und 184 Gashydrat. Laut BP verfügen Ende 2020 drei Länder über die Hälfte der Erdgas-Reserven: Russland 20 %, Iran 17 % und Katar 13 %. Der jährliche Verbrauch liegt derzeit bei etwa 4 × 1012 m3. Schiefergas wird im großen Umfang in den USA mit Fracking-Methoden gewonnen, siehe Hydraulic Fracturing. Dem Gashydrat auf dem Meeresboden ist die Seite Methanhydrat gewidmet.
Für die Kohle fassen wir Hartkohle und Weichbraunkohle zusammen. Weltweit wurden 2020 etwa 7,6 Gt Kohle gefördert und verbraucht. Als Reserve werden etwa 1 000 Gt (Steinkohleeinheiten) und als Ressource die etwa zwanzigfache Menge von etwa 20 000 Gt genannt. Der jährliche Verbrauch wird sicher nach Erschöpfung von Erdöl und Erdgas beträchtlich steigen. Die Vorräte reichen aber auch ohne Kohleausstieg noch weit in die nächsten Jahrhunderte.
Bei den natürlichen Uranvorräten gibt es eine willkürliche Unterscheidung zwischen Reserven und Ressourcen. Nach jetziger Festlegung verursachen erstere Kosten von weniger als 80 USD pro kg Natur-Uran bei der Gewinnung, letztere können mit Kosten bis 260 USD abgebaut werden. Mit einem weltweiten jährlichen Uranbedarf von 68 kt Tonnen und den Ende 2020 bekannten Reserven von 1,3 Mt reichen die billigeren Reserven nur noch zwei Jahrzehnte. Ein Engpass an Kernbrennstoffen ist aber nicht in Sicht, denn mit den bekannten teureren Ressourcen von 12,3 Mt kann man thermische Kernkraftwerke noch zweihundert Jahre betreiben.
Man könnte auch noch das Meerwasser als Uranquelle betrachten, da es zu einem Gewichtsanteil von 3 × 10−9 Natururan enthält. Das ist aber wirtschaftlich unsinnig. Wahrscheinlicher ist die Verwendung eines Brutreaktors oder eines Laufwellen-Reaktors zur wesentlich effektiveren Ausnutzung des Natururans. Damit sind zusätzliche Umweltrisiken verbunden. Die Erschöpfung der Uranvorräte kann jedoch um weitere Jahrhunderte verzögert werden.