Breyer, Christian and Khalili, Siavash and Bogdanov, Dmitrii and Ram, Manish and Oyewo, Ayobami Solomon and Aghahosseini, Arman and Gulagi, Ashish and Solomon, A. A. and Keiner, Dominik and Lopez, Gabriel and Østergaard, Poul Alberg and Lund, Henrik and Mathiesen, Brian V. and Jacobson, Mark Z. and Victoria, Marta and Teske, Sven and Pregger, Thomas and Fthenakis, Vasilis and Raugei, Marco and Holttinen, Hannele and Bardi, Ugo and Hoekstra, Auke and Sovacool, Benjamin K. (2022) On the History and Future of 100% Renewable Energy Systems Research. IEEE Access, 10, pp. 78176-78218. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/ACCESS.2022.3193402. ISSN 2169-3536.
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Official URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9837910
Abstract
Research on 100% renewable energy systems is a relatively recent phenomenon. It was initiated in the mid-1970s, catalyzed by skyrocketing oil prices. Since the mid-2000s, it has quickly evolved into a prominent research field encompassing an expansive and growing number of research groups and organizations across the world. The main conclusion of most of these studies is that 100% renewables is feasible worldwide at low cost. Advanced concepts and methods now enable the field to chart realistic as well as cost- or resource-optimized and efficient transition pathways to a future without the use of fossil fuels. Such proposed pathways in turn, have helped spur 100% renewable energy policy targets and actions, leading to more research. In most transition pathways, solar energy and wind power increasingly emerge as the central pillars of a sustainable energy system combined with energy efficiency measures. Cost-optimization modeling and greater resource availability tend to lead to higher solar photovoltaic shares, while emphasis on energy supply diversification tends to point to higher wind power contributions. Recent research has focused on the challenges and opportunities regarding grid congestion, energy storage, sector coupling, electrification of transport and industry implying power-to-X and hydrogen-to-X, and the inclusion of natural and technical carbon dioxide removal (CDR) approaches. The result is a holistic vision of the transition towards a net-negative greenhouse gas emissions economy that can limit global warming to 1.5°C with a clearly defined carbon budget in a sustainable and cost-effective manner based on 100% renewable energy-industry-CDR systems. Initially, the field encountered very strong skepticism. Therefore, this paper also includes a response to major critiques against 100% renewable energy systems, and also discusses the institutional inertia that hampers adoption by the International Energy Agency and the Intergovernmental Panel on Climate Change, as well as possible negative connections to community acceptance and energy justice. We conclude by discussing how this emergent research field can further progress to the benefit of society.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/188001/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | On the History and Future of 100% Renewable Energy Systems Research | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | 2022 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | IEEE Access | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume: | 10 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1109/ACCESS.2022.3193402 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Page Range: | pp. 78176-78218 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 2169-3536 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | renewable energy, energy system, system analysis, energy transition | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Energy System Design | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Energy System Transformation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | E SY - Energy System Technology and Analysis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | E - Systems Analysis and Technology Assessment | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Stuttgart | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Networked Energy Systems > Energy Systems Analysis, ST | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Pregger, Dr.-Ing. Thomas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 05 Sep 2022 08:41 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 05 Sep 2022 08:41 |
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