De ombouw van onze huidige, niet-duurzame energievoorziening naar een duurzaam systeem is een heel complex en tegelijkertijd urgent probleem met een veelheid aan onder meer technisch-wetenschappelijke en socio-economische aspecten.
Het is de vraag welke bouwstenen we nodig hebben voor een optimaal samengestelde duurzame energievoorziening. Verder vormen ook de urgentie, de betrouwbaarheid en de kosten grote uitdagingen. In de huidige competitieve energiemarkt is het moeilijk voor nieuwe duurzame technologieën om voet aan de grond te krijgen als ze duurder zijn dan energie gegenereerd uit fossiele brandstoffen. Wetenschappelijk onderzoek op dit gebied hangt dus ook nauw samen met de bijbehorende economische kansen.
Daarnaast is het publieke draagvlak voor duurzame energievoorzieningen erg belangrijk. Discussies over bijvoorbeeld de plaatsing van windmolens (Not In My Backyard) zijn immers vaak lastig op te lossen in het dichtbevolkte Nederland.
Verder liggen er hier grote kansen voor ICT om de energie-efficiëntie te verhogen en energieopwekking en energiegebruik op een slimme manier op elkaar af te stemmen door middel van smart grids.