全球氣候變化最著名的影響將通過21年全球平均氣溫的上升來看待。圣世紀。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）每隔幾年發布一次報告，最近的一份報告包括圖1和圖2。這些告訴我們兩件事。首先，如果我們繼續“一切照舊”（圖1中標記為RCP8.5的情景），經濟發展由化石燃料能源驅動，氣候減緩很少，氣溫上升將達到4OC到本世紀末，并不斷上升。其次，為了大大減緩或逆轉溫度上升，我們需要到2070年實現凈負排放。我們需要認真的協調行動，以至少實現碳中和，以及一些吸食一氧化碳的神奇徘徊者2大氣層外（見圖1中的RCP4.5，RCP2.6情景，以及圖2中的各種減排方法）。這是廣大公眾沒有理解的事情，任何政治家或有影響力的人都沒有提到：為了保持在2015年在巴黎決定的限制范圍內，我們目前依靠一些“銀彈”，這將使我們能夠將碳從大氣中抽出。人們對碳封存的難度感到自滿，決策者正在依靠它作為未來現行政策的拐杖。這是一個極其嚴重的問題，需要采取大規模的全球行動。
圖1：氣專委對全球平均溫度變化的預測。我們目前正處在RCP6.0和RCP8.5之間的軌道上。資料來源：氣專委。
圖2：根據巴黎協議，將溫度升高限制在2度以下的可能排放途徑。大多數要求從2050年或2070年開始為負排放。資料來源：氣專委。
英國的情況如何？從某些方面來看，我們做得還不錯。到 2017 年，自 1990 年以來，我們的年度 CO2 排放量下降了約 38-42%，大約是到 2050 年從 1990 年的水平減少 80% 的目標的一半。2008年《氣候變化法》通過五年一次的“碳預算”授權了這一減排，我們目前正按計劃在第三次碳預算中低于預算。然而，沒有自滿的余地。最新的政府數據和預測告訴我們，考慮到當前政策的影響，以及預計的GDP和人口增長及其對能源需求等的影響，我們將超出第四和第五個預算的預算（見圖3）。到第五個預算結束時，我們將減少54%，而不是所需的57% - 不完全在那里，但仍然不錯。此外，我們預計第四和第五個預算的預算超支金額相對于一年前的預測 - 進展 - 已經下降。除此之外，這些模型尚未考慮到目前正在制定的政策或未來舉措的影響。事實上，這是帶回家的要點 - 我們做得很好，但還需要更多。特別是因為，如果我們回顧圖2，我們會看到為了堅持2OC變暖我們需要到2050年減少約100%的排放量，遠遠超出了我們目前的預算目標。我們需要更大規模、更快的變革。
圖3：DBEIS對英國到第五個碳預算的排放量預測，到2032年結束。我們有望超過第四和第五個碳預算，而沒有任何重大的新政策舉措。資料來源：DBEIS
進入英國目前的能源狀況，特別是在可再生能源方面。關鍵的一點是，只有三分之一的總能源需求是由于電力。另外三分之二主要用于運輸，供暖和制冷建筑。（這通常是令人困惑的根源：想想感覺良好的標題，“X國已經用可再生能源發電了一整天”——干得不錯，但不是全部！電力可以使用化石燃料，核能或可再生能源產生。2017年第三季度，30%的電力來自可再生能源，13%來自風能，5%來自太陽能光伏（見圖4）。然而，作為裝機容量或總發電量的百分比，風能和太陽能光伏發電的進展在過去幾年中都令人沮喪地緩慢（見圖4）。太陽能光伏和風能的比例在未來幾年都需要大幅增加，無論是在這里還是在其他地方。
圖4：占總發電量的百分比，以及太陽能光伏和風能（陸上和海上）發電的百分比。這兩個來源都因季節而異，但彼此不相容，因此它們是互補的。在過去幾年中，容量和發電量比例的增長緩慢。資料來源：DBEIS
那么，在政策轉變方面需要什么呢？我們可以改變我們的總體能源需求和供應。政府預測，到2035年，能源總需求將大致持平。自1990年以來，運輸的能源消耗一直保持大致不變，預計到2035年仍將保持不變，但化石燃料運輸的比例將從97%轉變為92%。這還不夠，我認為這是最大的機會之一：為更多的交通工具，特別是汽車提供電氣化，將有很大幫助。通過加快火車和公共汽車的電氣化來改善公共交通，以及鼓勵增加其使用，取代而不是增加汽車的使用，也將如此。通過安裝更好的隔熱材料和增加熱泵的吸收量，改進升級舊住房存量的計劃，使供暖和制冷更有效率，也將有助于減少需求并使供暖和制冷電氣化。在這兩種情況下，電氣化都是雙重好處：它使我們從直接使用化石燃料中解脫出來，如果可再生能源提供的電力比例繼續增加，也將有助于我們的電力供應脫碳。
我們在從能源供應中消除煤炭方面取得了非常成功，到目前為止，我們幫助減少了排放，但只有用更清潔的天然氣代替它。隨著我們增加核能和可再生電力的供應，這種和其他剩余的化石燃料需要用于生命支持。引入上網電價和可再生能源義務證書（ROCs）有助于推動事情的發展。然而，用差價合約取代ROC已經消除了可再生能源投資者的一些確定性，上一份預算沒有宣布到2025年的任何新補貼，進一步抑制了英國未來可再生能源投資的前景。政府預測，到2032年，我們仍將從天然氣中產生19%的電力 - 太多了。同樣，這是帶回家的要點：我們需要盡可能多地通電，并殘酷地降低化石燃料產生的比例。
需要另一個警告：為了在全國范圍內使用純可再生能源提供能源，我們需要國家規模的設施。無論是風能，太陽能，潮汐能，生物燃料還是其他任何東西，都是如此。就個人而言，我認為這顯示了核電在將我們轉向無碳能源供應方面必須發揮的關鍵作用。無論如何，無論這種轉變如何發生，無論我們最終得到什么組合，僅在英國就需要數千億英鎊的投資和持續的政策支持。我這樣說不是輕描淡寫，也不是把政府開支視為理所當然。我認為，這可以被視為對關鍵基礎設施的明智、長期投資，從長遠來看，這些投資既可以收回成本，又可以用來向英國本地化地區注入支出。此外，不采取行動的代價可能超過這種轉變的代價，特別是如果考慮到這個問題的全球規模。
圖5：2016年太陽能光伏全球出貨量份額。全球市場由硅主導，大多數制造商來自中國。新的薄膜技術（CIGS，CdTe）僅占出貨量的5%。資料來源：國家稅務總局
最后，新型和可持續光伏博士培訓中心在哪里？學生研究各種用于光伏設備的新材料，旨在提供更便宜，更高效的太陽能電池板。正如我們在圖5中看到的，全球約95%的光伏銷售使用硅作為光伏材料，另外5%主要由CdTe器件組成（最成功的新一代“薄膜”PV）。我們研究的材料，從有機物到CIGS再到鈣鈦礦，都是在適當的時候可以與硅器件一起工作或取代硅器件的選擇。隨著全球太陽能光伏發電容量的增加，我們不可避免地要對所使用的材料范圍進行更多的專業化和實驗：一些用于大規模工業應用，另一些用于高度專業化的用途，如衛星，便攜式充電套件或將設備連接到物聯網。同樣重要的是，對CDT學生的培訓將使我們在未來幾十年內在更廣泛的太陽能和能源行業中發揮關鍵作用，幫助我們實現英國作為可再生能源世界領導者的可持續未來。
