De Verenigde Staten zouden op betrouwbare wijze aan ongeveer 80 procent van hun elektriciteitsvraag kunnen voldoen met opwekking van zonne- en windenergie, volgens wetenschappers van de Universiteit van Californië, Irvine; het California Institute of Technology; en het Carnegie Instituut voor Wetenschap.

Echter, om aan 100 procent van de elektriciteitsvraag te voldoen met alleen zonne- en windenergie, zou een aantal weken elektriciteit moeten worden opgeslagen om de natuurlijke variabiliteit van deze twee bronnen te compenseren, aldus de onderzoekers.

"De zon gaat onder, en de wind waait niet altijd, " merkte Steven Davis op, UCI universitair hoofddocent aardsysteemwetenschap en co-auteur van een onderzoek naar hernieuwbare energie dat vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd Energie en milieuwetenschappen . "Als we een betrouwbaar energiesysteem willen op basis van deze bronnen, hoe gaan we om met hun dagelijkse en seizoensgebonden veranderingen?"

Het team analyseerde 36 jaar aan Amerikaanse weergegevens per uur (1980 tot 2015) om de fundamentele geofysische barrières te begrijpen voor het leveren van elektriciteit met alleen zonne- en windenergie.

"We hebben gekeken naar de variabiliteit van zonne- en windenergie in tijd en ruimte en vergeleken met de Amerikaanse elektriciteitsvraag, Davis zei. "Wat we ontdekten, is dat we op betrouwbare wijze ongeveer 80 procent van onze elektriciteit uit deze bronnen kunnen halen door ofwel een transmissienetwerk op continentale schaal te bouwen of faciliteiten die 12 uur van de elektriciteitsvraag van het land kunnen opslaan."

De onderzoekers zeiden dat een dergelijke uitbreiding van transmissie- of opslagmogelijkheden zeer substantiële - maar niet ondenkbare - investeringen zou betekenen. Ze schatten dat de kosten van de nieuwe transmissielijnen die nodig zijn, bijvoorbeeld, honderden miljarden dollars kunnen bedragen. In vergelijking, zoveel elektriciteit opslaan met de goedkoopste batterijen van vandaag zou waarschijnlijk meer dan een biljoen dollar kosten, hoewel de prijzen dalen.

Andere vormen van energieopslag, zoals het omhoog pompen van water om het later via waterkrachtgeneratoren weer naar beneden te laten stromen, zijn aantrekkelijk maar beperkt van omvang. De VS heeft veel water in het oosten, maar niet veel hoogte, met de tegenovergestelde opstelling in het Westen.

Op fossiele brandstoffen gebaseerde elektriciteitsproductie is verantwoordelijk voor ongeveer 38 procent van de Amerikaanse kooldioxide-emissies - CO2-vervuiling is de belangrijkste oorzaak van de wereldwijde klimaatverandering. Davis zei dat hij bemoedigd is door de geboekte vooruitgang en de vooruitzichten voor de toekomst.

"Het feit dat we 80 procent van onze stroom alleen uit wind en zon kunnen halen, is echt bemoedigend, "zei hij. "Vijf jaar geleden, veel mensen betwijfelden of deze bronnen meer dan 20 of 30 procent zouden kunnen uitmaken."

Maar voorbij de 80 procent, de hoeveelheid energieopslag die nodig is om seizoens- en weersvariabiliteiten te overwinnen neemt snel toe. "Ons werk geeft aan dat energiebronnen met een lage CO2-uitstoot nodig zullen zijn om aan te vullen wat we kunnen oogsten van wind en zon totdat de opslag- en transmissiemogelijkheden aan het werk zijn, "Zei co-auteur Ken Caldeira van de Carnegie Institution for Science. "Opties kunnen onder meer de opwekking van kernenergie en waterkracht omvatten, evenals het beheren van de vraag."