USA skulle på ett tillförlitligt sätt kunna möta cirka 80 procent av sitt elbehov med sol- och vindkraftsproduktion, enligt forskare vid University of California, Irvine; California Institute of Technology; och Carnegie Institution for Science.

Dock, att möta 100 procent av elbehovet med enbart sol- och vindenergi skulle kräva lagring av flera veckors el för att kompensera för den naturliga variationen hos dessa två resurser, sa forskarna.

"Solen går ner, och vinden blåser inte alltid, " noterade Steven Davis, UCI docent i jordsystemvetenskap och medförfattare till en studie om förnybar energi som publicerades idag i tidskriften Energi &miljövetenskap . "Om vi ​​vill ha ett tillförlitligt kraftsystem baserat på dessa resurser, hur hanterar vi deras dagliga och säsongsmässiga förändringar?"

Teamet analyserade 36 års amerikansk väderdata per timme (1980 till 2015) för att förstå de grundläggande geofysiska hindren för att försörja el med enbart sol- och vindenergi.

"Vi tittade på variationen av sol- och vindenergi över både tid och rum och jämförde det med USA:s elbehov, "Sade Davis. "Vad vi fann är att vi på ett tillförlitligt sätt kunde få omkring 80 procent av vår el från dessa källor genom att bygga antingen ett överföringsnätverk i kontinental skala eller anläggningar som kunde lagra 12 timmars värde av landets elbehov."

Forskarna sa att en sådan expansion av överförings- eller lagringskapacitet skulle innebära mycket betydande - men inte otänkbara - investeringar. De uppskattade att kostnaden för de nya transmissionsledningarna krävde, till exempel, kan vara hundratals miljarder dollar. I jämförelse, Att lagra så mycket el med dagens billigaste batterier skulle sannolikt kosta mer än en biljon dollar, även om priserna faller.

Andra former av energilagring, som att pumpa vatten uppför för att senare rinna tillbaka ner genom vattenkraftsgeneratorer, är attraktiva men begränsade i omfattning. USA har mycket vatten i öster men inte mycket höjd, med motsatt ordning i väst.

Fossilbränslebaserad elproduktion står för cirka 38 procent av USA:s koldioxidutsläpp - CO2-föroreningar är den främsta orsaken till globala klimatförändringar. Davis sa att han är uppmuntrad av de framsteg som har gjorts och utsikterna för framtiden.

"Det faktum att vi skulle kunna få 80 procent av vår kraft från enbart vind och sol är verkligen uppmuntrande, " sa han. "Fem år sedan, många människor tvivlade på att dessa resurser kunde stå för mer än 20 eller 30 procent."

Men bortom 80 procentsgränsen, mängden energilagring som krävs för att övervinna säsongs- och vädervariationer ökar snabbt. "Vårt arbete indikerar att kraftkällor med låga koldioxidutsläpp kommer att behövas för att komplettera det vi kan skörda från vinden och solen tills lagrings- och överföringskapaciteten är klar för jobbet, ", sa medförfattare Ken Caldeira från Carnegie Institution for Science. "Alternativ kan inkludera kärnkraft och vattenkraft, samt hantera efterfrågan."