Det er to egenskaper med flere av de fornybare energikilder som gjør storskala energiutnyttelse komplisert: den varierende effekten som er tilgjengelig (intermitterende produksjon) og lav energitetthet. For eksempel vil sol og vind varierer i løpet av døgnet, i tillegg til å være væravhengig. En har to løsninger på dette problemet om energien omgjøres til elektrisk kraft – energioverføring over lange avstander med kraftledninger og energilagring. Med kraftledninger kan energien overføres mellom regioner med overskudd til områder der det er underskudd. Enda en utfordring med disse energikildene er at de må utvikles og integreres i de energisystemene som allerede finnes. Dermed kan det hende at de beste systemene i fremtiden, med mye høyere produksjon fra fornybare energikilder, er helt annerledes enn de en har ved inngangen i det 21. århundre.