実現可能性 発表されている文献全体を通して、100%再生可能エネルギーシステムの統一的な定義は採用されていない。[ 5 ]
最近の研究では、電力、熱、輸送、海水淡水化などすべてのセクターで、2050 年よりかなり前に100% 再生可能エネルギーへの世界的な移行が実現可能であることが示されています。 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 2018 年までに発表された 100% 再生可能エネルギーに関する 181 件の査読済み 論文のレビューによると、[t]すべての出版物の大半は、100% RE システムの技術的実現可能性と経済的実行可能性を強調しています。[ 5 ] [ 10 ] レビュー では、この分野の文献のほとんどの主な結論は、100% 再生可能エネルギーは低コストで世界中で実現可能であることだことがわかりました。[ 11 ]
蓄電を含む既存の技術は、年間を通じて毎時間、安定したエネルギー供給を生み出すことができる。持続可能なエネルギーシステムは、既存のシステムよりも効率的で費用対効果が高い。[ 12 ] 気候変動に関する政府間パネル （IPCC）は、2011年の報告書で、 世界 のエネルギー需要全体を満たすために再生可能 エネルギー技術を統合することを制限するものはほとんどないと述べた。
スタンフォード大学 の土木環境工学教授で、同大学の大気・エネルギープログラムのディレクターであるマーク・Z・ジェイコブソン氏は、2030年までに 風力 、太陽光発電 、水力発電 ですべての新エネルギーを生産することは実現可能であり、既存のエネルギー供給体制は2050年までに置き換えられる可能性があると述べている。 [ 13 ] [ 14 ] エネルギーコストは、他の最適に費用対効果の高い戦略による今日のエネルギーコストと同程度になるはずだと述べている。 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 17 ]
ジェイコブソン氏は、風力、太陽光、水力システムによる今日のエネルギーコストは、他の最適に費用対効果の高い戦略による今日のエネルギーコストと同程度であるべきであり、批判に反論したと述べている。 [ 19 ] [ 20 ] [ 18 ] [ 21 ]
2014年には、風力、地熱 、太陽光 、バイオマス 、焼却廃棄物などの再生可能エネルギー源が世界の総エネルギー消費量の19%を供給し、その約半分はバイオマスの従来型利用によるものでした。[ 22 ] [ 22 ] 2018年現在 REN21 によると、電力部門では変革が加速しているが、暖房、冷房、輸送部門では緊急の対策が必要である。[ 23 ]
世界には、ほぼ完全に再生可能エネルギーで稼働する電力網を持つ地域が数多く存在する。国レベルでは、少なくとも30か国がすでにエネルギー供給の20%以上を再生可能エネルギーで賄っている。[ 24 ] 再生可能エネルギーの利用は 、推進者たちの予想をはるかに上回る速さで拡大している。[ 25 ] 2019年現在 2 ℃（3.6 °F） に抑えるには、6倍の速さで成長する必要がある。[ 26 ]
エネルギー転換 100%再生可能エネルギーとは、エネルギー利用のすべてを 再生可能エネルギー源 から調達するエネルギーシステムのことです。電力、暖房・冷房、輸送に100%再生可能エネルギーを利用しようとする取り組みは、地球温暖化 、汚染、その他の環境問題に加え、経済やエネルギー安全保障への懸念によって推進されています。世界の 一次エネルギー 供給全体を再生可能エネルギー源に移行するには、エネルギーシステムの転換が必要です。なぜなら、今日のエネルギーの大部分は再生不可能な化石燃料 から得られているからです。
気候変動に関する政府間パネル（IPCC） によると、世界のエネルギー需要の大部分を満たすために再生可能エネルギー技術のポートフォリオを統合する上で、根本的な技術的制約はほとんどない。再生可能エネルギーの利用は、 推進者たちの予想をはるかに上回る速さで拡大している。[ 27 ] 2019年現在 2 ℃（3.6 °F） に抑えるには、6倍の速さで成長する必要がある。[ 28 ]
国における再生可能エネルギー100％達成は、一般的にカーボンニュートラル よりも困難な目標である。カーボンニュートラルは、多くの国が政治的に決定した気候変動緩和 目標であり、国の総炭素排出量（エネルギーや燃料からの排出量だけでなく）を 二酸化炭素除去 や海外の炭素プロジェクト で相殺することによって達成できる場合もある。
2018年現在 REN21 によると、電力部門では変革が加速しているが、暖房、冷房、輸送部門では緊急の対策が必要である。[ 29 ] [ 30 ]
2018年までに発表された100%再生可能エネルギーに関する査読付き 論文181件のレビューによると、「すべての出版物の大半は、100%再生可能エネルギーシステムの技術的実現可能性と経済的実行可能性を強調している」。電力のみに焦点を当てた出版物はまだ多数あるが、さまざまなエネルギー分野や、分野が結合された 統合エネルギーシステムを網羅する論文が増えている。この分野横断的で包括的なアプローチは、100%再生可能エネルギーシステムの重要な特徴と見なされており、電力、熱、輸送、産業などのエネルギーシステムの「分野間の相乗効果に焦点を当てた場合にのみ、最良の解決策が見つかる」という仮定に基づいている。[ 31 ]
スティーブン・W・パカラ とロバート・H・ソコロウは、壊滅的な 気候変動 を回避しながら生活の質を維持できる一連の「気候安定化ウェッジ 」を開発しており、それらの「ウェッジ」の中で「再生可能エネルギー源」が最大の割合を占めている。[ 32 ]
同様に、米国では、独立機関である全米研究評議会が、「再生可能電力が将来の 発電 において重要な役割を果たすのに十分な国内再生可能資源が存在し、気候変動、エネルギー安全保障、エネルギーコストの高騰に関連する問題に対処するのに役立つだろう…米国で利用可能な再生可能資源を総合的に見ると、現在の国内需要または予測される国内需要の総量よりもはるかに多くの電力を供給できるため、再生可能エネルギーは魅力的な選択肢である」と指摘している。[ 33 ]
大規模な再生可能エネルギーと低炭素エネルギー戦略の普及を阻む主な障壁は、技術的なものではなく政治的なものである。多くの国際的な研究をレビューした2013年のポストカーボンパスウェイ 報告書によると、主な障害は、気候変動否定 、化石燃料ロビー 、政治的無策、持続不可能なエネルギー消費 、時代遅れのエネルギーインフラ 、および財政的制約である。[ 34 ]
研究によると、東南アジア諸国は太陽光、風力、および河川外揚水発電エネルギー貯蔵に基づいて、競争力のあるLCOEで約55～115米ドル/MWhでほぼ100％の再生可能エネルギー電力を達成できることが示されている。[ 35 ]
歴史 100%再生可能エネルギーの利用は、デンマークの物理学者ベント・ソーレンセン が1975年にサイエンス誌に発表した論文 [ 36 ] [ 37 ] エネルギー政策 アナリストのアモリー・ロビンスが、化石燃料と 原子力 燃料に基づく集中型エネルギーシステムが、エネルギー効率 と適切な再生可能エネルギー源によって徐々に置き換えられる代替的な未来を説明するために、「ソフトエネルギーパス」という用語を作り出した[ 38 ] 。
100%再生可能エネルギーシステム研究の主要なマイルストーンのタイムライン[ 11 ] 1998 年、再生可能エネルギーの割合が高いシナリオの最初の詳細な分析が発表されました。これに続いて、最初の詳細な 100% シナリオが発表されました。2006 年、 Czisch による博士論文が発表され、100% 再生可能エネルギーのシナリオでは、ヨーロッパと北アフリカでは年間を通じて毎時間エネルギー供給が需要に見合うことが示されました。同年、デンマークのエネルギー教授Henrik Lund は 、再生可能エネルギーの最適な組み合わせについて論じた最初の論文[ 39 ] を発表し、その後、デンマークにおける 100% 再生可能エネルギーへの移行 に関する他のいくつかの論文が続きました。それ以来、Lund は 100% 再生可能エネルギーに関するいくつかの論文を発表しています。2009 年以降、出版物は急激に増加し始め、ヨーロッパ、アメリカ、オーストラリア、その他の地域の国々の 100% シナリオを取り上げています。[ 37 ]
具体的な地理的実体に対する100% REシステム分析に基づく査読付きジャーナル記事の開発[ 11 ] 21世紀初頭でさえ、科学者や意思決定者が100％再生可能電力の概念を検討することは異例のことだった。しかし、再生可能エネルギーの進歩は非常に速く、それ以来状況は完全に変わった。[ 40 ]
太陽光発電 モジュールの価格は約 75 パーセント下落しました。研究所での現在の科学技術の進歩は、住宅や商業ビルへの太陽光発電システムの設置コストよりも安価になる可能性があることを示唆しています。陸上風力発電はすべての大陸に広がり、いくつかの地域では化石燃料や原子力発電と経済的に競争力があります。蓄熱機能を備えた 集光型太陽熱 発電 (CST) は、実証段階から限定的な商業段階に移行しており、さらに約 50 パーセントのコスト削減の可能性があります。[ 40 ]
再生可能エネルギーの利用は、推進者でさえ予想していたよりもはるかに速いペースで拡大している。[ 25 ] 風力タービンは デンマークの電力の39％を発電しており[ 41 ] バイオガス 消化槽や廃棄物発電 プラントも多数存在する。風力とバイオマスを合わせると、同国の600万人の住民が消費する電力の44％を供給している。2010年には、ポルトガルの1000万人が自国の再生可能エネルギー資源から電力の半分以上を生産した。スペインの4000万人の住民は、電力需要の3分の1を再生可能エネルギーで賄っている。[ 25 ]
再生可能エネルギーは、これまで国民から強い支持を得てきた。例えば、アメリカでは、2013年のギャラップ社の調査 によると、アメリカ人の3人に2人が、太陽光発電（76%）、風力発電（71%）、天然ガス（65%）による国内エネルギー生産の増加を望んでいる。石油生産の増加（46%）や原子力発電の増加（37%）を望む人ははるかに少ない。最も支持されていないのは石炭で、アメリカ人の約3人に1人が支持している。[ 42 ]
REN21は 、再生可能エネルギーは既に重要な役割を果たしており、これを増やすことを目的とした政策目標が数多く存在すると述べている。
国レベルでは、世界中で少なくとも30か国がすでに再生可能エネルギーをエネルギー供給の20%以上に割り当てています。各国の再生可能エネルギー市場は今後10年間、そしてそれ以降も力強く成長し続けると予測されており、約120か国が、2020年までに拘束力のある20%の目標を含む、再生可能エネルギーの長期的なシェアに関するさまざまな政策目標を設定しています。一部の国は、最大100%の再生可能エネルギーというはるかに高い長期的な政策目標を設定しています。ヨーロッパ以外では、20か国以上の多様な国々が、2020年から2030年の期間に10%から50%の範囲の再生可能エネルギーのシェアを目標としています。[ 43 ]
100%再生可能エネルギーの支持者は、災害や高レベルの廃棄物管理の リスクがあると見なされ ているため、原子力発電 を再生可能または持続可能なものとは考えておらず、 二酸化炭素回収・貯留に は安全な貯蔵ポテンシャルが限られていると考えている。[ 37 ] [ 44 ] ピークオイル後の 地球温暖化 や生態学的および経済的懸念によって生み出されている。
100%再生可能エネルギーを最初に提案した国は、1998年のアイスランドでした。 [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] アルバニア、アイスランド、パラグアイは、 ほぼすべての電力を再生可能エネルギー源から得ています（アルバニアとパラグアイは100%水力発電 、アイスランドは72%が水力発電、28%が地熱発電）。[ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] 2011 年に2040年に短縮されました[54 ]。 カーボン 英国2030 [ 55 ] [ 56 ]
フランスのパリ やストラスブール などの都市は、2050年までに100％再生可能エネルギーを使用する計画を立てた。 [ 57 ] [ 58 ]
同様に、米国では、独立機関である全米研究評議会 が、「再生可能電力が将来の発電において重要な役割を果たすのに十分な国内再生可能資源が存在し、気候変動、エネルギー安全保障、エネルギーコストの高騰に関連する問題に対処するのに役立つだろう…米国で利用可能な再生可能資源を総合的に見ると、現在の国内需要または予測される国内需要の総量よりもはるかに多くの電力を供給できるため、再生可能エネルギーは魅力的な選択肢である」と指摘している。[ 59 ]
世界は今後25年間で再生不可能な資源の使用を延長するために8兆ドル余分に費やすと推定されているが、代わりに100%再生可能エネルギーに移行すればこのコストはなくなる。[ 60 ] Energy Policy に掲載された研究によると、2050年までに全世界を100%再生可能エネルギーに転換することは可能で費用もかからないが、政治的な支援が必要である。[ 61 ] [ 62 ] 風力タービンと太陽光発電システムを建設する必要があるが、 バイオエネルギー は利用されない。その他の変化には、電気自動車 の使用と、強化された送電網と蓄電の開発が含まれる。[ 63 ] [ 64 ] パリ協定 の一環として、各国は将来の気候変動目標を定期的に更新しているが、2018年までにG20諸国 で100%再生可能エネルギー目標を約束した国はなかった。[ 65 ]
2018年までに、100%再生可能エネルギーに関する査読付き論文は181件ありました。同年、1.5℃の地球温暖化に関する特別報告書 でも、100%再生可能エネルギーは、その研究結果が裏付けられれば「1.5℃経路の範囲を拡大する」潜在的な手段として言及されました。[ 5 ]
2020年の世界の一次エネルギー総消費量（種類別）[ 66 ]
油脂（31.2％） 石炭（27.2％） 天然ガス（24.7％） 水力発電（再生可能エネルギー ）（6.90％） 原子力（4.30％） その他（再生可能エネルギー ）（5.70％） 2021年現在、風力発電と太陽光発電は世界的にシェアを着実に伸ばしているが、依然として世界の一次エネルギー消費のわずか5%を占めるに過ぎず、有効エネルギー消費のはるかに大きな割合を占めている。JP モルガン・アセット・マネジメント （世界最大の化石燃料融資会社）のレポートは、1970年から2020年の間に8人の科学者と研究機関（ベント・ソレンセン 、マーク・Z・ジェイコブソン、アモリー・ロビンスを含む）が行った再生可能エネルギー予測を分析し、それらはすべて「エネルギー密度、間欠性、既存のエネルギーシステムの複雑な現実」を無視しているため、非現実的に楽観的であると主張した。[ 67 ] [ 68 ]
その他の発電源は、二酸化炭素やその他の温室効果ガスや大気汚染物質を排出しないため、必ずしも再生可能とは限らないものの、クリーンであると考えられています。その中でも最大規模なのが原子力発電で、排出物は一切ありません。100%再生可能エネルギーへの移行は気候変動を抑制するには遅すぎるため、 原子力発電所 を閉鎖するのは間違いだと主張する人もいます。[ 117 ] [ 118 ] 二酸化炭素回収・貯留 プロジェクトでは、石炭や天然ガスを使用することもありますが、二酸化炭素を回収して貯蔵したり、別の用途に利用したりします。温室効果ガスをなくすための道筋には、コスト削減のため、あるいは既存の発電所の閉鎖を避けて、カーボンフリーの電力網を設計する際の柔軟性を確保するために、再生可能エネルギーに加えてこれらが含まれる場合があります。[ 119 ]
2018年、カリフォルニア州はSB 100を可決し、2045年までに100%クリーンでカーボンフリーの電力供給を義務付け、2030年までに60%の再生可能エネルギー電力供給目標を設定しました。[ 120 ] [ 121 ] 2019年のワシントン州 の法律も、2045年までに100%クリーンな電力供給を義務付け、2025年までに石炭の使用を廃止することを義務付けています。 [ 122 ] [ 123 ] [ 124 ]
障害物 マーク・Z・ジェイコブソンによれば、暴走する気候変動を 防ぐのに必要なペースで大規模な再生可能エネルギーと低炭素エネルギー戦略を広く実施する上での最も大きな障壁は、主に政治的なものであり、技術的なものではない。[ 125 ] 多くの国際的な研究をレビューした2013年のポストカーボンパスウェイ 報告書によると、主な障害は次のとおりである。[ 126 ]
2011年、国連が選出した世界有数の気候研究者で構成される気候変動に関する政府間パネル（IPCC）は、「インフラとエネルギーシステムが発展するにつれて、複雑さはあるものの、適切な再生可能資源が存在するか供給可能な場所で、総エネルギー需要の大部分を満たすために、再生可能エネルギー技術のポートフォリオを統合する上で、根本的な技術的制約はほとんど、あるいは全くない」と述べた。 [ 127 ] [ 128 ] [ 129 ] IPCCの議長であるラジェンドラ・パチャウリ 氏は、再生可能エネルギーに必要な投資は、世界のGDPの年間約1%しかかからないと述べた。このアプローチにより、温室効果ガス濃度を450ppm未満に抑えることができ、これは気候変動が壊滅的かつ不可逆的になる安全なレベルである。[ 129 ]
スティーブン・W・パカラ とロバート・H・ソコロウは、 壊滅的な気候変動を回避しながら社会が生活の質を維持できるようにする一連の「気候安定化ウェッジ 」を開発しており、それらの「ウェッジ」の大部分は「再生可能エネルギー源」で構成されている。[ 130 ]
緊急性の欠如と連携不足 ワシントンDCに拠点を置く非営利研究機関である地球政策研究所 の創設者兼所長であるレスター・R・ブラウン 氏は、100％再生可能エネルギーへの迅速な移行は可能であり、かつ必要であると述べている。ブラウン氏は、米国が第二次世界大戦に参戦し、その後、米国の産業と経済が急速に動員され、変革された状況と比較している。ブラウン氏は、100％再生可能エネルギーへの迅速な移行と文明の救済は、同様の緊急性をもってアプローチすべきだと提唱している。[ 131 ]
制度的慣性 あるレビューによると、大規模な機関は「世界は化石燃料と原子力エネルギーなしではやっていけない」という教義に基づいて、100%再生可能エネルギーシナリオの課題に抵抗する傾向がある。広範な批判を受けている機関には、国際エネルギー機関 と気候変動に関する政府間パネル があり、後者はIPCC報告書に100%再生可能エネルギーシステムに関する研究を含めていないことでも批判されている。[ 11 ]
中国における製造業の集中 ある報告書によると、中国は太陽光パネルのサプライチェーンにおける「世界のポリシリコンとインゴットおよびウェハーのほぼ95％」を生産しようとしており、このようなレベルの集中はグローバルサプライチェーンにおいて「相当な脆弱性」をもたらすだろう。[ 134 ]
断続性 再生可能エネルギー100％への主な障害の一つは、再生可能エネルギー源の間欠性や変動性 である。例えば、風力発電や太陽光発電で十分な量のエネルギーを生成できない時期（「Dunkelflauten 」）などが挙げられる。
再生可能エネルギー100％への移行期間が完了するまでに、この断続性に対処するための注目すべき選択肢として、以下のようなものが提案されている。
バイオマス（ペレット燃料 、木材チップ 、藻類燃料 ／バイオリアクター 、かつて食肉生産に使用されていた 土地で栽培されたバイオマス など）や水力発電といった、（柔軟に）調整可能な発電 形態[ 135 ] （非同期）再生可能エネルギーの多様化[ 136 ] [ 135 ] スーパーグリッド [ 135 ] [ 137 ] [ 11 ] 過剰発電の抑制[ 135 ] パワー・トゥ・X （例えば、エネルギーが豊富にあるときにすぐにグリーン水素を生成する）[ 11 ] 地熱エネルギーは 、エネルギー貯蔵の必要性を減らす[ 138 ] [ 139 ] [ 140 ]。 太陽光発電と風力発電の容量を過剰に設計する[ 11 ] 柔軟なエネルギー需要・供給調整機能を備えたスマートグリッド デマンドレスポンス 技術[ 135 ] [ 11 ] 車両間電力網接続は、 必要に応じて車両のバッテリーを使用して電力網に電力を供給します[ 141 ] [ 142 ] [ 11 ]。 スマートスケジューリング[ 143 ] [ 144 ] 電力消費のピーク時に重要でないエネルギー使用を監視および/または制御し、ピーク時以外には家庭用機器（洗濯機など）のようにその機能を回復させる[ 145 ]。 電気、熱、輸送、産業間の相互作用を最適化する[ 11 ] エネルギー貯蔵 のための技術と選択肢[ 146 ] [ 147 ] [ 148 ] [ 135 ] 電池[ 149 ] 熱エネルギー貯蔵 [ 150 ] [ 151 ] [ 152 ] アンモニア[ 153 ] グリーン水素 [ 154 ] [ 11 ] 2013年、スミルは、ジェイコブソンらの提案を含む風力発電と太陽光発電に依存する提案を分析し、電気電子学会 が準備したSpectrum 誌に寄稿し、コスト、断続的な電力供給、高まるNIMBYism 、 インフラの不足など、多くの懸念事項をマイナス要因として挙げ、「歴史と技術的要件の検討から、問題はこれらの支持者が想定していたよりもはるかに大きいことがわかる」と述べた。[ 155 ] [ 156 ] スミルとハンセンは、太陽光発電と風力発電の出力の変動性 を懸念している。アモリー・ロビンスによれば、電力網 だけで変動性を補償することができ、それは日常的に稼働していない石炭火力発電所や原子力発電所を稼働中の発電所でバックアップしているのと同様である。[ 157 ]
2014年11月、気候変動に関する政府間パネルは第5次報告書を発表し、バイオエネルギー、 二酸化炭素回収・貯留 、原子力、風力、太陽光などの技術のいずれかが欠けている場合、どの技術が欠けているかによって気候変動緩和コストが大幅に増加する可能性があると述べた。たとえば、二酸化炭素回収なしで炭素排出量を削減するには40%多く費用がかかる可能性がある。（表3.2）[ 158 ] 2018年の研究によると、「安定した低炭素[調整可能な] 資源がない場合、排出量制限がゼロに近づくにつれて発電の脱炭素化コストが急速に上昇する」とあり、再生可能エネルギーのみの発電（バッテリー付き）では、VREの利用可能性が低い地域ではエネルギー価格が42～163%高くなり、VREの利用可能性が高い地域では11～105%高くなる。この研究では、「安定した低炭素エネルギー源」（原子力 、地熱など）という用語が導入され、これは「急速なバースト」電源（バッテリーなど）や「燃料節約」（VRE）と並行して運用されることを意図している。[ 159 ]
国際エネルギー機関は 、再生可能電力生産の変動性の問題に過度に注目が集まっていると述べている。[ 160 ] 断続的な供給 の問題は、主に風力発電と太陽光発電 といった普及している再生可能技術に当てはまり、その重要性は、対象となる再生可能エネルギーの市場浸透度、プラントのバランス、システムの広範な接続性、需要側の柔軟性など、さまざまな要因によって左右される。水力発電や太陽熱蓄熱などの調整可能な発電 も利用できる場合、変動性は再生可能エネルギーの導入拡大の障壁となることはほとんどない。しかし、市場浸透度が高い場合は、慎重な分析と管理が必要となり、バックアップやシステム変更のために追加コストが必要になる場合がある。[ 160 ] [ 161 ]
季節的なエネルギー貯蔵 水力発電は現在、唯一の大規模な低炭素季節エネルギー貯蔵手段です。季節によるエネルギー需要の変動が大きい国（例えば、英国では冬季の暖房に電気よりもガスをはるかに多く使用）で、水力発電が豊富な国（例えば、英国とノルウェー）との水力発電電力の相互接続 がない国では、水力発電による電力だけでは不十分である可能性が高く、水素経済 の発展が必要になるでしょう。これは英国で試験的に実施されており、8 TWhの季節間水素エネルギー貯蔵が提案されています。[ 162 ]
オーストラリアでは、再生可能エネルギーを水素として貯蔵するだけでなく、アンモニア の形で輸出することも提案されている。[ 163 ]
料金 マッキンゼーは、ネットゼロ（100％再生可能エネルギーではなく、再生可能エネルギーの方が費用がかかる）を達成するには、2021年から2050年の間に世界の国内総生産の7.5％の費用がかかると推定している。[ 164 ]
未解決の研究課題 レビューでは、100%再生可能エネルギーに関する文献において、大きなギャップや見過ごされている側面（未解決の研究課題）が特定されました。これらには以下が含まれます。 [ 11 ]
低炭素移行に対する脆弱性を軽減するためのマルチスケール政策ミックス [ 165 ] エネルギーシステムモデルと統合評価モデル の結合リサイクル を考慮した、100%再生可能エネルギーシステムにおける材料重要度の総合分析年間資源変動の影響とそれに伴う年間貯蔵需要 移行シナリオにおける地域暖房および冷房 地理空間解像度の向上と、グローバルな100%再生可能エネルギーシステム分析の網羅範囲の拡大 包括的なエネルギーシステム移行経路に、オフグリッドソリューション 、またはオフグリッドソリューションとオングリッドソリューションの移行を含めること移行に伴う社会的なリスクと課題（エネルギー安全保障との関連性、平和と安定への影響、社会における最大面積の利用可能性などを含む） 分析のモデル間比較 断続性管理の設計詳細に関する様々な質問 公平性、環境問題、地域社会の福祉、エネルギーの公正性、社会的受容性、そして優れたガバナンスといった課題――再生可能エネルギー技術をより公平で、説明責任があり、公正なものにする方法に関する研究は、この潜在的な障壁を文脈化し、管理する上で役立つ可能性がある（政策 メカニズムを含む）。
計画とモデル 2050年の世界的な100%再生可能エネルギーシナリオにおける太陽光発電と風力発電の年間発電量（TWh）[ 11 ] グローバル100%再生可能エネルギーシステム分析[ 11 ]
最近の動向 『第四の革命：エネルギー』 は、2010年に公開されたドイツのドキュメンタリー映画です。この映画は、エネルギーの100％が再生可能エネルギーで生産される世界におけるグローバル社会のビジョンを描き、その目標達成のために経済を完全に再構築する様子を示しています。2011年、 ヘルマン・シェーアは 『エネルギーの必然性：今すぐ100％再生可能 エネルギーを』という本を執筆し、ラウトレッジ社から出版されました。
『Reinventing Fire』 エネルギー効率の 向上を組み合わせることで、5兆ドルの節約と経済成長の加速が実現すると主張しています。これはすべて、企業主導の市場原理を通じて、既存の省エネ技術を収益性の高い形で商業化することで可能になるとしています。 [ 176 ] ビル・クリントンは、 この本を「賢明で詳細かつ包括的な青写真」と評しています。 [ 177 ]
燃料に不安がない世界を想像してみてください。気候変動もありません。石油流出も、炭鉱労働者の死も、大気汚染も、荒廃した土地も、野生生物の喪失もありません。エネルギー貧困 もありません。石油を燃料とする戦争も、専制政治も、テロリストもありません。枯渇するものも、供給を止めるものも、心配するものもありません。ただ、すべての人にとって、いつまでも、無害で手頃な価格のエネルギーが豊富にあるだけです。[ 178 ]
気候変動に関する政府間パネルは、 世界のエネルギー需要の大部分を満たすために再生可能エネルギー技術のポートフォリオを統合する上で、根本的な技術的制約はほとんどないと述べている。2011年に発表された、将来の再生可能エネルギー成長に関する164の最新シナリオのレビューでは、大多数が2030年までに総エネルギーの17%以上、2050年までに27%を再生可能エネルギー源が供給すると予測しており、最も高い予測では2030年までに43%、2050年までに77%が再生可能エネルギーによって供給されると予測されていると指摘している。[ 127 ]
2011年、国際エネルギー機関は、 太陽エネルギー 技術は、その多様な形態において、世界が現在直面している最も緊急な問題の解決に大きく貢献できると述べている。 [ 179 ]
手頃な価格で、枯渇することのないクリーンな太陽エネルギー技術の開発は、長期的に大きな利益をもたらすでしょう。それは、自国の、枯渇することのない、ほとんど輸入に依存しない資源への依存を通じて各国のエネルギー安全保障を高め、持続可能性を向上させ、汚染を減らし、気候変動緩和のコストを削減し、化石燃料価格を通常よりも低く抑えることになります。これらの利点は世界規模です。したがって、早期導入のためのインセンティブの追加コストは学習投資とみなされるべきであり、賢明に支出され、広く共有される必要があります。[ 179 ]
2011年、査読付き学術誌Energy Policy は、スタンフォード大学 の工学教授であるMark Z. Jacobsonと研究科学者のMark A. Delucchiによる、エネルギー供給ミックスの変更と「風力、水力、太陽光発電で世界のすべてのエネルギーを供給する」に関する2つの記事を掲載した。これらの記事は、安全でクリーンな選択肢である風力、水力、太陽光（WWS）から、電力、輸送、暖房/冷房のための世界的なエネルギーを供給する実現可能性を分析している。パートIでは、JacobsonとDelucchiは、WWSエネルギーシステムの特性、エネルギー需要の側面、WWSリソースの可用性、必要なWWSデバイス、および材料要件について議論している。[ 180 ] 風力タービン 3,800,000基、100MWの地熱発電 所5,350基、1,300MWの水力発電 所270基が必要になると推定している。太陽光発電 に関しては、さらに49,000基の300MW集光型太陽光 発電所、40,000基の300MW太陽光 発電所、および17億基の3kW 屋上太陽光発電システムが必要となる。このような大規模なWWSインフラは、世界の電力需要を30%削減できる可能性がある。[ 180 ] [ 19 ]
ジェイコブソン氏は一般的に、風力、水力、太陽光技術で世界のエネルギーの100％を供給でき、化石燃料を すべて排除できると述べている。[ 181 ]
嵐の時は太陽が照らないのに風が吹き、穏やかな日には風がほとんど吹かないことが多いので、風力発電と太陽光発電を組み合わせることで、特に地熱発電が安定したベースを提供し、水力発電で不足分を補うことができる場合、需要を満たすのに大いに役立つ可能性がある。[ 182 ]
デラウェア大学 が2012年に実施した72GWシステムに関する研究では、再生可能エネルギーと蓄電の280億通りの組み合わせを検討し、 PJMインターコネクション にとって最も費用対効果の高い組み合わせは、太陽光発電17GW、洋上風力 発電68GW 、陸上風力発電115GWを使用することであることが判明した。ただし、需要の最大3倍の電力が供給される場合もある。0.1%の時間は他の電源からの発電が必要となる。[ 183 ]
2012年3月、デンマーク議会は、2050年までに電力、熱、燃料の100％を再生可能エネルギーから得ることを目標とした、エネルギー効率と再生可能エネルギーに関する包括的な新たな促進プログラムに合意した。 [ 184 ] IRENECは、2011年にユーロソーラー・ トルコ によって開始された、100％再生可能エネルギーに関する年次会議である。2013年の会議はイスタンブールで開催された。[ 185 ] [ 186 ]
さらに最近では、ジェイコブソンとその同僚は、ニューヨーク州[ 187 ] [ 188 ] [ 189 ] 2014年現在 マーク・ラファロ 、映画監督のジョシュ・フォックスが主導する独立したアウトリーチ活動である 「ソリューションズ・プロジェクト」 の一部です。[ 190 ]
2014年現在 エネルギー転換 、Energiewende に取り組むという野心的なコミットメントの根拠となっている。[ 191 ]
2015年にEnergy and Environmental Science誌 大気汚染の 減少により年間約6,000億ドルの医療費 と3.3兆ドルの地球温暖化コストが削減されると見込まれています。これは、現状維持の道筋と比較して、一人当たり年間約8,300ドルのコスト削減に相当します。この研究によると、実施を妨げる可能性のある障壁は技術的または経済的なものではなく、社会的および政治的なものであり、ほとんどの人がこのような変革による利益がコストをはるかに上回ることを知らないためです。[ 192 ]
2017年6月、21人の研究者が米国科学アカデミー紀要（ PNAS 論文を否定し、モデル化の誤りや不適切なモデル化ツールの使用を非難した。[ 193 ] [ 194 ] エネルギー貯蔵量 を43分から7週間に増やし、水素生産量を 10万%増やし、水力発電量を フーバーダム 600基分に相当する量だけ増やすことに依存しているため、あり得ない仮定をしていると主張した。[ 193 ] デイビッド・G・ビクターは ジェイコブソンの研究を「危険」と呼び、ケン・カルデイラは、水力発電量を1,300ギガワット（25%増）増やすことは、 ミシシッピ川 100本分の流量に相当すると強調した。[ 193 ] ジェイコブソンはPNAS の同じ号に反論を掲載し、またブログ記事も執筆し、研究者らは化石燃料産業の擁護者であると主張した。[ 193 ] [ 195 ] [ 196 ] [ 197 ]
グリッド統合シミュレーション 2015年、JacobsonとDelucchiは、Mary CameronとBethany Frewとともに、コンピュータシミュレーション（Loadmatch）を用いて、風力・水力・太陽光（WWS）システムが分単位でエネルギー需要を追跡できるかどうかをより詳細に調査した。これは、極端な気象現象によるWWSの変動を含め、米国で6年間可能であることが判明した。[ 198 ] [ 199 ] [ 200 ]
プログラム Loadmatch は、2050～2055 年の間、30 分ごとに推定される系列を入力として受け取ります。
エネルギー需要 3Dグローバル気候/気象モデルGATOR-GCMOM [ 201 ]で予測された断続的な風力および太陽エネルギー供給 水力発電、地熱発電、潮力発電、波力発電 および仕様
各種保管施設の容量および最大積載／荷降ろし速度 保管、輸送、流通、保守による損失 需要供給管理システム（スマートグリッド ）。 このプログラムは、各地域ごとに10～20回実施され、蓄電容量に合わせて入力値を調整しながら、低コストで5年間、30秒ごとのエネルギー需要に対応できる解決策が見出された。
WWSシステムは電力ネットワークに接続されるものと想定される。
2020年、ジェイコブソンは教科書[ 203 ]
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アルバニア：水力発電[ 48 ]
アメリカ領サモア
オーストラリア
オーストリア
ブータン：主に水力発電。余剰電力のため生産量の70％を輸出。化石燃料発電所なし。[ 73 ]
カナダ
コスタリカ：再生可能電力99％。水力発電（90％）、地熱発電、風力発電（その他）[ 80 ]
コンゴ民主共和国：ほぼ100％水力発電だが、電気を利用できるのはわずか9％である。[ 81 ] [ 82 ]
デンマーク
エチオピア：電力の大部分は水力発電（90%以上）。風力、太陽光、地熱発電は少量。 2018年時点で、人口の45%が電力を利用可能。2017年には2025年までに100%アクセスという目標が設定された。[ 85 ]
ドイツ
ギリシャ
アイスランド：水力発電72％、地熱、風力、太陽光発電28％、可燃性燃料（オフグリッドディーゼル）0.1％未満[ 90 ]
ノルウェー：水力発電96％、燃料2％、地熱、風力、太陽光2％[ 90 ]
ニュージーランド
パラグアイ：パラグアイの電力部門は100％水力発電で、その約90％が輸出され、残りの10％が国内需要を賄っている[ 94 ]。
タジキスタン：タジキスタンの電力のほぼ100パーセントは水力発電によって供給されている。[ 95 ]
イギリス
アメリカ合衆国
ウルグアイ：再生可能電力94.5％。風力発電（およびバイオマス発電と太陽光発電）は、乾季に水力発電の予備電力を延ばすために使用されている[ 106 ]。
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