出于几个原因，向可再生能源的过渡面临着非常大的挑战。第一是规模。2012年，全球化石燃料使用量约为450艾焦，是19世纪90年代(那时煤炭刚刚取代薪材)的20倍。想通过任何一种新能源来产生这么多能量都是十分困难的，尤其对能源消耗接近全球1/5的美国来说更是如此。
另一个因素是风能和太阳能的不稳定性。现代社会需要可靠、不间断的电力供应，特别在大城市，由于空调、地铁、互联网等基础设施需要用电，夜间的电力需求越来越大。煤炭和核电厂提供了美国电力供应的“基础负荷”——这部分电力是全天候稳定供应的。水电和燃气电厂，由于可以快速地启动和关闭，通常用来提供额外所需的电力，以缓解某些时段出现的暂时性用电高峰。
风能和太阳能也可以提供一些基础负荷，但它们不能单独供应所有的基础负荷。因为风不能持续流动，太阳能也无法在夜间获得，所以这类能源供应是不可能有效预测的。
最后一个导致转型需要较长时间的因素是现存能源基础设施的规模和成本。即使我们可以得到完全免费的可再生能源，但对跨国公司或当地政府而言，废弃花费巨资建立起来的、总价值超过20万亿美元的化石燃料系统(包括煤矿、油井、天然气管道、炼油厂以及数以百万计的加油站)，在经济上是难以接受的。据统计，仅中国在2001～2010年就花了5000亿美元，增加300吉瓦的燃煤发电装机容量——这一容量超过了德国、法国、英国、意大利和西班牙的装机容量总和，预计会运行至少30年。没有国家会无视这类投资。
