Voor grootschalige toepassing van duurzame energiebronnen als zonne-energie en windenergie is het beschikbaar zijn van energie op het juiste moment en op de juiste plaats één van de cruciale uitdagingen. Energieopslag is nodig om de verschillen tussen energievraag- en aanbodpatronen te overbruggen; hier krijgen we te maken met verschillen in tijdschalen en per locatie, en dus met smart grids en slimme beprijzing van energie.
Elektriciteit en warmte kunnen worden opgeslagen in accu’s, respectievelijk warmtebatterijen. Daarnaast kunnen we gebruik maken van bewegingsenergie zoals in vliegwielen of druk, bijvoorbeeld in de vorm van samengeperste lucht of het oppompen van water naar hoger gelegen bassins. Energie kan ook worden opgeslagen in de vorm van brandstoffen of in chemische bindingen in het algemeen. Zo kan met behulp van elektriciteit uit water waterstof worden gemaakt, dat verder kan worden bewerkt tot andere gasvormige of vloeibare brandstoffen die gemakkelijk en gedurende langere periodes kunnen worden bewaard en vervoerd.
Nieuwe materialen staan aan de basis van doorbraaktechnologieën die nodig zijn voor rigoureuze transities. Ook voor de transitie van fossiele naar duurzame energie is fundamenteel onderzoek naar materialen, in nauw samenspel met engineering en onderzoek naar toepassingen, maatschappelijk zeer relevant. De recente ontdekking van perovskiet-zonnecellen is een voorbeeld van hoe het materialenonderzoek steeds nieuwe perspectieven opent.