全球气候变化最着名的影响将通过21年全球平均气温的上升来看待。圣世纪。政府间气候变化专门委员会（IPCC）每隔几年发布一次报告，最近的一份报告包括图1和图2。这些告诉我们两件事。首先，如果我们继续“一切照旧”（图1中标记为RCP8.5的情景），经济发展由化石燃料能源驱动，气候减缓很少，气温上升将达到4OC到本世纪末，并不断上升。其次，为了大大减缓或逆转温度上升，我们需要到2070年实现净负排放。我们需要认真的协调行动，以至少实现碳中和，以及一些吸食一氧化碳的神奇徘徊者2大气层外（见图1中的RCP4.5，RCP2.6情景，以及图2中的各种减排方法）。这是广大公众没有理解的事情，任何政治家或有影响力的人都没有提到：为了保持在2015年在巴黎决定的限制范围内，我们目前依靠一些“银弹”，这将使我们能够将碳从大气中抽出。人们对碳封存的难度感到自满，决策者正在依靠它作为未来现行政策的拐杖。这是一个极其严重的问题，需要采取大规模的全球行动。
图1：气专委对全球平均温度变化的预测。我们目前正处在RCP6.0和RCP8.5之间的轨道上。资料来源：气专委。
图2：根据巴黎协议，将温度升高限制在2度以下的可能排放途径。大多数要求从2050年或2070年开始为负排放。资料来源：气专委。
英国的情况如何？从某些方面来看，我们做得还不错。到 2017 年，自 1990 年以来，我们的年度 CO2 排放量下降了约 38-42%，大约是到 2050 年从 1990 年的水平减少 80% 的目标的一半。2008年《气候变化法》通过五年一次的“碳预算”授权了这一减排，我们目前正按计划在第三次碳预算中低于预算。然而，没有自满的余地。最新的政府数据和预测告诉我们，考虑到当前政策的影响，以及预计的GDP和人口增长及其对能源需求等的影响，我们将超出第四和第五个预算的预算（见图3）。到第五个预算结束时，我们将减少54%，而不是所需的57% - 不完全在那里，但仍然不错。此外，我们预计第四和第五个预算的预算超支金额相对于一年前的预测 - 进展 - 已经下降。除此之外，这些模型尚未考虑到目前正在制定的政策或未来举措的影响。事实上，这是带回家的要点 - 我们做得很好，但还需要更多。特别是因为，如果我们回顾图2，我们会看到为了坚持2OC变暖我们需要到2050年减少约100%的排放量，远远超出了我们目前的预算目标。我们需要更大规模、更快的变革。
图3：DBEIS对英国到第五个碳预算的排放量预测，到2032年结束。我们有望超过第四和第五个碳预算，而没有任何重大的新政策举措。资料来源：DBEIS
进入英国目前的能源状况，特别是在可再生能源方面。关键的一点是，只有三分之一的总能源需求是由于电力。另外三分之二主要用于运输，供暖和制冷建筑。（这通常是令人困惑的根源：想想感觉良好的标题，“X国已经用可再生能源发电了一整天”——干得不错，但不是全部！电力可以使用化石燃料，核能或可再生能源产生。2017年第三季度，30%的电力来自可再生能源，13%来自风能，5%来自太阳能光伏（见图4）。然而，作为装机容量或总发电量的百分比，风能和太阳能光伏发电的进展在过去几年中都令人沮丧地缓慢（见图4）。太阳能光伏和风能的比例在未来几年都需要大幅增加，无论是在这里还是在其他地方。
图4：占总发电量的百分比，以及太阳能光伏和风能（陆上和海上）发电的百分比。这两个来源都因季节而异，但彼此不相容，因此它们是互补的。在过去几年中，容量和发电量比例的增长缓慢。资料来源：DBEIS
那么，在政策转变方面需要什么呢？我们可以改变我们的总体能源需求和供应。政府预测，到2035年，能源总需求将大致持平。自1990年以来，运输的能源消耗一直保持大致不变，预计到2035年仍将保持不变，但化石燃料运输的比例将从97%转变为92%。这还不够，我认为这是最大的机会之一：为更多的交通工具，特别是汽车提供电气化，将有很大帮助。通过加快火车和公共汽车的电气化来改善公共交通，以及鼓励增加其使用，取代而不是增加汽车的使用，也将如此。通过安装更好的隔热材料和增加热泵的吸收量，改进升级旧住房存量的计划，使供暖和制冷更有效率，也将有助于减少需求并使供暖和制冷电气化。在这两种情况下，电气化都是双重好处：它使我们从直接使用化石燃料中解脱出来，如果可再生能源提供的电力比例继续增加，也将有助于我们的电力供应脱碳。
我们在从能源供应中消除煤炭方面取得了非常成功，到目前为止，我们帮助减少了排放，但只有用更清洁的天然气代替它。随着我们增加核能和可再生电力的供应，这种和其他剩余的化石燃料需要用于生命支持。引入上网电价和可再生能源义务证书（ROCs）有助于推动事情的发展。然而，用差价合约取代ROC已经消除了可再生能源投资者的一些确定性，上一份预算没有宣布到2025年的任何新补贴，进一步抑制了英国未来可再生能源投资的前景。政府预测，到2032年，我们仍将从天然气中产生19%的电力 - 太多了。同样，这是带回家的要点：我们需要尽可能多地通电，并残酷地降低化石燃料产生的比例。
需要另一个警告：为了在全国范围内使用纯可再生能源提供能源，我们需要国家规模的设施。无论是风能，太阳能，潮汐能，生物燃料还是其他任何东西，都是如此。就个人而言，我认为这显示了核电在将我们转向无碳能源供应方面必须发挥的关键作用。无论如何，无论这种转变如何发生，无论我们最终得到什么组合，仅在英国就需要数千亿英镑的投资和持续的政策支持。我这样说不是轻描淡写，也不是把政府开支视为理所当然。我认为，这可以被视为对关键基础设施的明智、长期投资，从长远来看，这些投资既可以收回成本，又可以用来向英国本地化地区注入支出。此外，不采取行动的代价可能超过这种转变的代价，特别是如果考虑到这个问题的全球规模。
图5：2016年太阳能光伏全球出货量份额。全球市场由硅主导，大多数制造商来自中国。新的薄膜技术（CIGS，CdTe）仅占出货量的5%。资料来源：国家税务总局
最后，新型和可持续光伏博士培训中心在哪里？学生研究各种用于光伏设备的新材料，旨在提供更便宜，更高效的太阳能电池板。正如我们在图5中看到的，全球约95%的光伏销售使用硅作为光伏材料，另外5%主要由CdTe器件组成（最成功的新一代“薄膜”PV）。我们研究的材料，从有机物到CIGS再到钙钛矿，都是在适当的时候可以与硅器件一起工作或取代硅器件的选择。随着全球太阳能光伏发电容量的增加，我们不可避免地要对所使用的材料范围进行更多的专业化和实验：一些用于大规模工业应用，另一些用于高度专业化的用途，如卫星，便携式充电套件或将设备连接到物联网。同样重要的是，对CDT学生的培训将使我们在未来几十年内在更广泛的太阳能和能源行业中发挥关键作用，帮助我们实现英国作为可再生能源世界领导者的可持续未来。
