พลังงานปฐมภูมิคือพลังงานใด ๆ ที่มีอยู่ตามธรรมชาติและไม่ได้ถูกดัดแปลงเป็นรูปแบบอื่นโดยมนุษย์ ตัวอย่างของแหล่งพลังงานปฐมภูมิ ได้แก่ แหล่งพลังงานหมุนเวียนเช่นพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์และทรัพยากรที่ไม่หมุนเวียนเช่นเชื้อเพลิงฟอสซิล เมื่อมีการประมวลผลแหล่งพลังงานปฐมภูมิในโรงไฟฟ้าหรือโรงงานอื่น ๆ พวกเขาจะถูกเปลี่ยนเป็น "ผู้ให้บริการ" หรือแหล่งพลังงานรอง เหล่านี้รวมถึงเชื้อเพลิงและพลังงานไฟฟ้า พลังงานปฐมภูมิเป็นหัวข้อที่เกี่ยวข้องสำหรับการวิเคราะห์ทางสถิติของการใช้พลังงานเพราะมันเป็นตัวกำหนดปริมาณของพลังงานที่มีให้สำหรับกิจกรรมของมนุษย์
ในปี 2554 แหล่งพลังงานปฐมภูมิที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก ได้แก่ เชื้อเพลิงฟอสซิลเช่นน้ำมันถ่านหินและก๊าซธรรมชาติ เชื้อเพลิงฟอสซิลผลิตพลังงานจำนวนมากตามสัดส่วนของน้ำหนักหน่วยทำให้เป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพที่สุดสำหรับการผลิตพลังงาน ปัญหาเกี่ยวกับเชื้อเพลิงฟอสซิลรวมถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม - การเผาไหม้ของวัสดุเหล่านี้ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากสู่ชั้นบรรยากาศซึ่งไม่สามารถดูดซึมได้ง่ายและไม่สามารถทดแทนได้ สารเช่นถ่านหินและน้ำมันมีการผลิตนับล้านปีจากการสลายตัวของสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพ สังคมมนุษย์ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในอัตราที่มากกว่าที่พวกเขาสามารถต่ออายุได้ทำให้การขาดแคลนในที่สุดก็หลีกเลี่ยงไม่ได้
แหล่งพลังงานทางเลือกได้รับการสำรวจมากขึ้นเป็นตัวเลือกในขณะที่อุปทานของเชื้อเพลิงฟอสซิลลดลง เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ผลิตพลังงานจากยูเรเนียมซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลักที่พบได้ตามธรรมชาติในโลก ถึงแม้ว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะสามารถผลิตพลังงานจำนวนมากจากยูเรเนียมในปริมาณเล็กน้อย แต่พลังงานนิวเคลียร์ก็ยังคงมีอยู่เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของการผลิตพลังงานทั่วโลกเนื่องจากอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัยรวมถึงปัจจัยทางการเมือง ในทางเทคนิคยูเรเนียมยังถือว่าเป็นทรัพยากรที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้เนื่องจากมันไม่ได้ถูกเติมเต็มในโลกในอัตราที่สูงพอที่จะต่อต้านการใช้งานของมนุษย์
พลังงานแสงอาทิตย์ลมและไฟฟ้าพลังน้ำเป็นตัวอย่างของเทคโนโลยีที่ดึงแหล่งพลังงานหมุนเวียนหลัก - แหล่งพลังงานที่ถูกเติมเต็มอย่างต่อเนื่องโดยกระบวนการทางธรรมชาติ ชีวมวลเป็นอีกตัวอย่างหนึ่ง พลังงานจากดวงอาทิตย์ถูกดักจับในพืชผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงกระบวนการทางชีวเคมีที่พืชแปลงแสงอาทิตย์เป็นพลังงาน เมื่อถูกเผาไหม้พืชจะปล่อยพลังงานนี้ออกมา เชื้อเพลิงชีวภาพเชื้อเพลิงแข็งหรือของเหลวที่กลั่นจากพืชเป็นผลิตภัณฑ์พลังงานสำรองที่ใช้ประโยชน์จากหลักการนี้
ในฐานะที่เป็นแหล่งพลังงานหลักเช่นเชื้อเพลิงฟอสซิลกลายเป็นเรื่องยากที่จะเก็บเกี่ยวเนื่องจากอุปทานลดลงอัตราส่วนที่รู้จักกันคือผลตอบแทนพลังงานจากการลงทุน (EROI) เข้ามามีบทบาท EROI คืออัตราส่วนของปริมาณพลังงานที่ได้รับจากแหล่งพลังงานปฐมภูมิต่อปริมาณพลังงานที่ใช้เพื่อให้ได้มา หากต้องการพลังงานมากขึ้นเพื่อให้ได้ทรัพยากรเกินกว่าที่จะได้รับจากมันก็จะไม่มีทางประหยัดทางเศรษฐกิจในการติดตามทรัพยากรนั้นเพราะพลังงานจะสูญเสียไปในกระบวนการ แม้ว่า EROI ได้รับการวิพากษ์วิจารณ์ว่ามีความซับซ้อนเกินกว่ากระบวนการที่ซับซ้อนของการเก็บเกี่ยวพลังงาน แต่ก็ยังคงเป็นปัจจัยสำหรับภาคอุตสาหกรรมและรัฐบาลในการกำหนดวิธีการประหยัดการใช้พลังงานและการลงทุนในแหล่งพลังงานปฐมภูมิต่างๆ
