木柴短缺引发能源危机
尽管早在9世纪就有英格兰修道士燃煤取暖的记录，但在17世纪之前，大部分英国人对煤炭并无兴趣。他们之所以不愿选择这种带有烟雾和臭味的黑色可燃物，是因为英国有足够广袤的林地，而且“森林中有通道、兽穴、红色和棕色的鹿，还有野猪和野牛，他们就在伦敦城外”。无论在皇室的壁炉还是民间的冶铁作坊，木材都是最受宠的燃料。
但是，随后一个世纪的新局面使英国人不得不开始寻找木材的代用品。城市人口的迅速增加，使建筑、取暖、家装和手工业等各领域的木材需求随之猛涨。而欧洲小冰期（Little Ice Age）的降临，又使得英国的冬季格外寒冷和漫长。学者鲁道夫•吕贝尔特估计，这一时期的伦敦取暖，可能耗去了这个人口大城三分之二以上的能源供给。
制造业也耗能不菲。15世纪流行于英伦的鼓风炼铁炉是以木炭为燃料的，一家炼铁厂每年要消耗掉400平方英里以上的森林。按照史学家约翰•奈夫的说法，在伊丽莎白时期的伦敦，2000货车的木头只够酿酒业一年的燃料。到了詹姆斯一世时期，一个玻璃作坊一年则需要4000车。另外，“海军同样需要木材制造军舰”，而且用料讲究，用量巨大。在约翰•奈夫看来，“17世纪是一个能源危机时期”。
森林的大量砍伐，使英国生产和生活都受制于能源供给的短缺。1500-1630年间，劈柴价格涨了7倍，而同期物价只不过涨了3倍。在部分地区，木材成了奢侈品，甚至出现了“一般老百姓都不敢举火”的情况，冻死人的例子也不鲜见。但是即便如此，英国上流社会也没有下决心改用煤炭。1578年，伊丽莎白女王声称她对煤烟的味道“感到无比伤心和苦恼”，要求伦敦制造商完全用木柴做燃料。许多酒厂、面包房和上流家庭也拒绝用煤，因为煤把食品和酒的味道“改变和毁坏了”。
不过，能源危机很难使贵族继续保持矜持。1662年，皇家学会成员约翰•伊夫林痛斥产业界对森林肆意需索，不仅“砍倒，而且是掠夺、砍光，直至彻底根绝我们最节俭的祖先留下来的这许多宝贵的树木和森林”。更痛心的是，四年后，伦敦上万栋建筑毁于大火，灾后重建所需木料，竟然全部要依赖进口了。因燃料价格上涨而苦不堪言的产业界和普通百姓也普遍感到不满。正如史学家查理斯•威尔逊所说的，“木材的短缺在17世纪达到了引起民族危机的程度”。
煤炭成为制造业灵魂
燃料匮乏迫使英国社会接纳了被称为“海煤”（sea coal）的煤炭。国王詹姆斯一世允许煤炭进入皇家圣地威斯敏斯特，并敦促富人接受煤炭。英国革命期间，煤炭运销受到影响。原本厌恶煤炭的贵妇人“几乎哭泣着叫道，上帝会赐给我们海煤吗……我们现在多么需要它们。”
对于此时的英国人来说，煤炭已变得不可或缺，以至于当1652年英国与荷兰交恶、运煤航线受到荷兰与丹麦联合封锁时，伦敦煤价立刻就上涨了两倍半，“酒店厨师无法做菜，啤酒厂不得不停工，穷人怨声载道，要求燃料的凄惨呼声不绝于耳”。1738年，一位来自法国的参观者发现，煤炭已逐渐取代木材和木炭，成为“英国制造业的灵魂”。包括“玻璃制造人、啤酒酿造人、酿酒人、制糖人、肥皂制造人、铁匠、染匠、制砖匠、烧制石灰人、铸造人、布匹印染人”等从业者因为与煤炭利益相关，当年曾联名向议会请愿，要求禁止煤价过度上涨。
木材匮乏引发的能源危机，及其引发的能源结构调整，是英国经济史的重大转折。它促使英国产业界实行自我变革，以适应有煤无炭的局面。一贯热衷于航海和经商的盎格鲁-萨克逊民族，由此开始了整体性自我塑形的工业化进程。学者邱建群认为，这个转折极为重要，因为在煤炭代替木材之后，英国避免了两种极具灾变意义的可能，一是因过度开发森林而引发生态灾难，二是因燃料缺乏造成经济停滞和社会动乱。
矿业、冶铁业和机器制造业最先感受到能源结构巨变的影响，其中尤以冶铁业为甚。直至18世纪下半叶，木炭还是英国生铁冶炼的主要燃料。但随着木柴资源日趋匮乏，缺乏燃料，英国三分之二的铁条都是从瑞典和俄国高价进口的。冶铁是战略产业，英国人不希望铁的供应链条掌握在他人手里。在官方支持和木炭成本的压力下，煤炭开始以更多更具效率的方式投入冶铁作坊的熔炉。
至18世纪末，英国已成为大量出口生铁的世界制铁大国。“铁器热”（iron mania）也随之出现，“从工厂的机器、机座到建筑行业的桥、柱子、栏杆、大门、管道以至缆绳、家具甚至某些人的棺材都用铁来制造”。煤显然对此贡献至伟，因为按照学者莱格里（A. E. Wrigley）的说法，这一时期的“每年用煤量如果换成木头，那英国的森林面积就要比实际面积再多出几百万英亩才够”。早就有志于争霸欧洲乃至全球的英国人终于摆脱了金属约束，具有战略意义的近代冶金业由此建立。
继木材在英国能源体系重构的过程被边缘化之后，水力也作为传统能源，开始逐步退居工业舞台的边缘。尽管英国水力资源丰富，但却是农业社会能源系统的一部分，“与其是城市体系的一部分，不如说是农村体系的一部分”。其能量分布不但受制于地理和地形，而且有着随季节或荣或枯的劣势，无法与城市的劳动力、工厂和交通设施拼成现代工业体制。正如学者E.霍尔斯鲍姆所说，“要创造一种摆脱这些束缚的英国经济，需要一种全新的能源作为动力，即煤炭燃烧转化成的蒸汽动力”。
煤炭向动能的革命性转化
从18世纪下半叶开始，蒸汽动力和设备开始应用于生产领域。与其说这是瓦特的功劳，不如说是煤炭的勋业。因为正是后者方便运输、热效率更高的特有属性，使这种新设备得以被任何一家工厂或矿山用作动力，而不需要在选址设厂时必须靠近木材产地或河边。学者杰里•本特利认为，“如果没有采煤的简易手段，当时的经济就不可能支持不断扩大的铁器制造和蒸汽机的应用，而这两项产业在英国工业化进程中至关重要”。
由于生产和生活领域的燃料需求都在从木材、水力向煤炭转移，煤矿开采和运输领域的技术革新随之起步。而钢铁冶炼和动力领域的进展，无疑是矿业领域机器化的主要推力。采煤和抽水作业，都开始逐步减少或摆脱人力，改用更有效率的铁制机械。煤矿业一时间成为英国工业革命期间的最大产业。《英国工人运动状况》的作者恩格斯甚至注意到，矿工是英国工人群体中规模最大的一群。事实上，也正是这一批人，在英国从工业革命走向制度革命的过程中发挥了重要作用。
煤炭的广泛应用和煤矿业的扩张，也催生了货运和交通业的扩张和改进。时人查尔斯•威尔逊描述说，“在每一个大煤矿的周围，居民前来运输他们自己所需要的燃料。在英格兰中部，兰开夏和约克郡，成百上千的人靠每天用一半的时间来运煤为生。村庄和规模相当的市镇由驮马运煤，沃里克郡的煤矿供应考文垂的煤炭，或诺丁汉郡和德比郡的煤矿供应莱斯特，就是这样运输的”。
不久之后，斯蒂芬孙的火车机车成为英国交通业的宠儿，他发明这种新的运输工具的初衷，就是把煤炭更多、更快地运送到更远的地方。由于水运更为便宜，运煤的有帆驳船一时间成为泰晤士河上吨位最大、数量最多的船只。运河也被视为煤炭的主要运力。通过增修和拓展，大大小小的运河将英国全境城乡连接了起来。从塞文河架起第一座铁桥开始，铁制桥梁和铁甲船相继在全国各大水域出现，数量多得甚至连地方官都被迫简化了原本隆重得多的剪彩。
与此同时，英国人的生产组织形式和生活方式也随着煤炭的广泛使用而逐步改变。煤炭蒸馏产生的煤气，代替动物油脂和蜡烛成为新的照明手段。一些苦于照明不足而无法扩大生产的企业主，借助着亮度更高的煤气灯，不但延长了工人的夜间劳动时间，发明了三班倒的工作模式，而且扩大了车间规模，机器设备和工人员额都大大增加。煤气还通过生铁铸造的管道，成为伦敦等大城市街道上的照明光源。英国人夜生活的时间和种类由此开始增加，“以煤油路灯为主的公共照明，使消费主义和新兴工业化开始更多地统领黑夜”。煤炭是黑色的，却最终点亮了工业时代的黎明。
学者菲利斯•戴恩和罗伯特•B•马克斯的话，或许是英国从能源危机到工业革命的历史转折的最好注释。前者认为，能源危机和英国人化“危”为“机”的做法，“把一个以木柴和水利为基础的英国，变成了以煤炭和铁为基础的英国”。后者则归纳说，英国在热能和机械能领域的决然转轨，“不仅完全改变了英国，而且完全改变了世界”。
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