Da die Sonne nachts nicht scheint und der Ertrag von Solaranlagen auch tagsüber je nach Bewölkung stark schwanken kann, stellen sich für die Energieversorgung mittels Sonnenenergie Probleme, die in herkömmlichen Systemen unbekannt waren. Die im Tagesverlauf pro Zeiteinheit produzierte Energie (=Leistung) deckt sich in der Regel nicht mit dem Tagesverlauf der benötigten Leistung. In der Solarthermie ist dieses Problem zumindest für den Tageszyklus gelöst: Wärme wird lokal gewonnen und verbraucht und lässt sich in der Form von heissem Wasser für ein paar Tage gut speichern. Aufwändiger wird es, wenn Sommerwärme im Winter genutzt werden soll: die Speichervolumen werden dann sehr gross.

Schwieriger gestaltet sich die Speicherung von elektrischer Energie. Sie muss in eine andere Energieform umgewandelt werden, wenn man sie zu einem späteren Zeitpunkt nutzen will. Im Pumpspeicherwerk wird überflüssige Leistung dazu verwendet, Wasser in einen Speichersee hochzupumpen. Bei Leistungsbedarf wird dieses Wasser über eine Turbine wieder „verstromt“. Die Kapazität der Speicherseen in der Schweiz ist jedoch begrenzt und kann aus Gründen des Natur- und Landschaftsschutzes nur noch beschränkt weiter ausgebaut werden.

Alternativ gibt es die Umwandlung der elektrischen Energie in chemische Energie. Dies geschieht beispielsweise in Batterien, was aufwendig und teuer ist und sich eigentlich nur für Inselanlagen eignet. Die Produktion von Wasserstoffgas mittels Elektrolyse und die Verstromung des Wasserstoffs in effizienten Brennstoffzellen ist eine langfristig interessante Option für die Speicherung von Solarstrom in der Form eines sauberen Brennstoffs, die sich auch für die saisonale Speicherung (Sommer-Winter) eignet.

Der Löwenanteil des Solarstroms wird aber ins bestehende Netz eingespeist. Das heutige, nachfrageorientierte und auf zentralen, konstant produzierenden Grosskraftwerken basierende Netz ist jedoch für die kommenden Herausforderungen nicht gerüstet. Die massive Erhöhung von Solar- und Windenergie erfordert einen Ausbau der Netzkapazitäten für den Ausgleich von Angebot und Nachfrage. Dazu braucht es auch intelligente Netze - sogenannte Smart Grids -, mit denen sich der Verbrauch beeinflussen lässt. Die Entwicklung der Technologien steckt noch in den Kinderschuhen.