Węgiel jest obfitym, niedrogim i geograficznie rozpowszechnionym paliwem, które może być wykorzystywane bezpośrednio jako paliwo stałe lub przekształcone w paliwa gazowe poprzez częściowe utlenienie. Może być również używany jako paliwo stałe bez żadnego przetwarzania po wydobyciu lub wydobyciu powierzchniowym: zwykle jest sproszkowany przed spaleniem. Węgiel jest największym źródłem energii pierwotnej i drugim co do wielkości źródłem energii pierwotnej na świecie.
Węgiel kamienny ma wiele zastosowań, między innymi do wytwarzania energii cieplnej i produkcji stali. Jego zwiększone wykorzystanie w XIX i XX wieku spowodowało wzrost jego ceny z powodu konkurencji z innymi źródłami energii. Węgiel kamienny to nazwa dla różnych węgli, przede wszystkim węgla brunatnego i antracytu, wykorzystywanych w energetyce. Istnieje wiele rodzajów węgla do palenia, np. węgiel kamienny orzech i węgiel ekogroszek. Według stanu na rok 2009, całkowite światowe zużycie energii wynosiło około 1550 eksadżuli (1550×1018) rocznie, z czego około 85% pochodziło z paliw kopalnych.
Elektrownie węglowe to elektrownie pyłowe (PC) lub zintegrowane elektrownie gazowe (IGCC). Elektrownie PC spalają sproszkowany węgiel w celu wytworzenia pary w kotłach i turbinach do produkcji energii elektrycznej. Elektrownie IGCC wykorzystują gazyfikatory z nadmuchem tlenu do przekształcenia węgla w gaz syntezowy (syngaz), który jest następnie przetwarzany na wodór i tlenek węgla. Syngaz może być spalany bezpośrednio w turbinach gazowych do produkcji energii elektrycznej lub przetwarzany na olej napędowy lub inne paliwa płynne.
