尽管现代世界的大部分能源都是由化石燃料提供的，但这并不是技术和成本的必然结果。1868年英国的第一台发电机是水力驱动的，1881年查尔斯·弗里茨在埃德蒙·贝克勒尔1839年发明的第一个光伏电池的基础上开发了第一台商用光伏太阳能电池板，1887年詹姆斯·布莱斯建造了第一台风力涡轮机，到20世纪30年代，风力发电在美国农场相对普遍。此外，电动汽车的历史可以追溯到19世纪80年代，当时托马斯·帕克(Thomas Parker)制造了一辆装有大容量可充电电池的汽车。因此，一个全电力驱动的社会只是回到了125年前的样子。
零温室气体发电?
太阳能电池和陆上风力涡轮机等可再生能源的成本迅速下降，再加上储存方法的改进，应该会大幅减少电力生产中石油和天然气的使用。海上风力涡轮机在过去20年里，成本大幅下降，效率大幅提高，因此对英国来说，它们提供了一个低成本的替代方案，附带的好处是建立海洋保护区和鱼类保护区。即使不考虑碳捕获和储存的成本，风力涡轮机也比天然气联合循环涡轮机便宜。
如果实施碳捕获和存储，太阳能光伏将是下一个(对英国来说)，尽管风能和太阳能都需要大型的备用电力存储系统，例如，无风的夜晚，我们将在下面讨论。根据国家电网的数据，2020年4月，可再生能源占英国总发电量的份额曾一度达到60.5%的峰值。
自2008年《气候变化法案》以来，英国的煤炭使用量已降至接近零的水平，没有明显的总成本(Hendry 2020)。然而，自20世纪80年代中期以来，天然气的使用量增加了3.5倍，尽管每英热单位的产量不到煤炭的一半，但每年仍贡献了约1.4亿吨(Mt)的二氧化碳排放。
2019年，英国政府修订了最初的《气候变化法》目标，到2050年实现净排放为零。所有温室气体排放的来源都必须达到这样一个水平:碳捕获和储存(可能与大气中的二氧化碳提取方法相结合)必须消除剩余的二氧化碳。
面对石油和天然气(如化学品)不可减少的非零最低需求，要在2050年之前实现零净排放，需要进行重大技术变革，这几乎肯定包括开展当前的研究，以消除(Wemyss 2014年)或将现有二氧化碳作为燃料重用(斯坦福大学2019年)。“净零”是一个很好的目标，但难以实现，而且到目前为止，英国还没有明智的战略来实现这一目标，所以我们现在建议一些投机性的路线。
为了实现净零的目标，天然气的使用必须减少到接近零，就像煤炭一样。天然气主要用于电力生产和家庭室内和水加热。前者可以通过增加可再生能源部分解决。家庭天然气(和一些石油)的使用可以通过增加税收来减少，鼓励采用太阳能电池板和空气热泵等
更激进的做法是，英国可以从使用天然气的全国天然气分配系统切换到基于氢气的系统，在有多余的可再生电力时，可能通过电解生产氢气。在1969年之前，英国就已经有了基于氢气的天然气分配系统，但改用天然气要求所有的家用设备都要从燃烧煤气(其中大约50%是氢气)的设备转变为燃烧天然气(主要是甲烷)的设备。
随着可再生能源发电技术的不断改进和成本的降低，在未来30年实现天然气接近于零的目标应该是可能的，而不会降低GDP增长，甚至可能带来新的机遇来促进增长。
然而，由于未来的技术是不确定的，更多的研究应该致力于开发安全的小型模块化核反应堆(世界核协会2020年)的基础上发展良好的核动力潜艇发动机。小型模块化核反应堆的变种，如熔盐废料燃烧器https://www.seaborg.co/也许可以使用非裂变钍或旧反应堆的“废”铀燃料棒，有助于减少超铀废物处理的严重问题。这些处理成本节省的一部分应该用于建造小型模块化核反应堆，也许还可以通过重新分配放弃欣克利角C核电站节省的400亿英镑来补充。
即使在30年后，核聚变似乎也不太可能成为主要的能源来源，尽管有许多进展，如提高输出效率(Bennett 2017)和减少来自氦的托卡马克材料的内部损伤(Galeon 2017)，然后可能收集氦，弥补潜在的短缺。
零温室气体运输?
按照目前的策略，即使使用更高效的发动机(考虑到柴油的有毒污染物，它将被完全淘汰)，以及对汽油征收更高的税，将交通运输中的石油使用量减少到零也需要更长的时间。在锂离子电池驱动的电动汽车没有重大改进的情况下，尽管充电时间不可忽视，但其相对较短的行驶能力阻碍了内燃机的更换。
然而，最近在理解石墨烯的特性方面取得了进展，其生产成本可能大幅下降(见从塑料垃圾中提取的“瞬间石墨烯”，Williams 2020)。石墨烯纳米管可以充当电极超级电容器，而且可能存在类似摩尔定律的变体(摩尔定律指出计算机的处理能力每两年翻一番)，这可能导致产量大幅增加，从而降低成本。
想象一下，将石墨烯纳米管阵列(Sammed et al. 2020)夹在安装在汽车车顶(甚至可能是在现有汽车车顶上翻新)的预制模块化单元的两个法拉第笼之间，为电动马达提供动力，这样汽车就变成了电池。石墨烯纳米管似乎能够快速充电，并且应该能够单次充电维持可行的距离。
此外，如果这种电动汽车获得成功，要求它们在不使用时插电，将转化为一个巨大的电力存储系统，无需额外投资，汽车将充当国家电网的存储设备。因此，可再生能源的电力可以被广泛采用，而不必担心供应安全。
毫无疑问，在这样的系统能够在实践中工作之前，还有许多技术问题需要解决，但仍有很多工作在进行——比如开发二维三层石墨烯(石墨烯-info 2020)作为绝缘体、超导体和磁铁。
英国可以采取以下几个步骤快速推进GNTs研究:(1)向EPSRC提供大量额外资金，以开展该主题的一般性研究;(2)方法曼彻斯特大学直接作为石墨烯研究的世界领导者与两位诺贝尔奖得主;(3)为第一辆成功达标的汽车提供1000万英镑以上的全球奖励标准，并向英国政府提交该专利;(4)联系主要的英国电动汽车电机制造商的兴趣和支持;(5)使呼叫更加一般化轻质材料可以作为电力的来源。其他步骤包括研究智能电表，以便能够登记从快速充电器获取电力的支付，并记录从电网撤出和需要免费更换的千瓦时;并考虑快速充电的网格。
作为一个“敏感的干预点”，这种能源的潜在好处将是巨大的(Farmer等人2019年引用了英国2008年气候变化法案作为一个及时的例子，具有很大的影响)。
通过不因道路交通的二氧化碳足迹和危险污染而妖魔化道路交通，内燃机汽车的更换速度可以与可再生能源的推广所带来的日益增长的存储需求相匹配。电动发动机的基础已经建立，因此汽车制造业及其许多基于石墨烯纳米管的辅助行业可以保持就业。这样做有两个好处，一是大大减少了锂的开采，二是减少了对由此产生的有毒电池废料的处理或回收;消除对昂贵的催化转换器的需求，显著降低生产成本，消除偷窃的目标(偷窃会加剧空气污染)，减少钯的开采。
通过用石墨烯纳米管供电的电动列车取代柴油电动列车，间接的结果可以解决英国铁路系统大部分网络缺乏电气化的问题，尽管德国和英国在氢驱动列车方面也取得了一些进展(伯明翰大学，n.d)。由于石墨烯纳米管很轻，它们可以刺激经济的电动飞机的大量增长(Travierso 2013)。
整体上零温室气体排放?
农业、建筑、化学工业和废物管理看起来问题更大，尽管效率有所提高。内城地下农场(Frangoul 2018)和垂直农场(Despommier 2009)节约了水、化肥和能源(部分来自交通运输的减少)，鉴于LED照明成本的下降，这种农场越来越可行。
有一项关于改变农场哺乳动物的饮食以减少甲烷排放的研究，包括在饲料中添加富马酸(来自地衣和冰岛苔等植物)，羔羊的减少量可达70% (UPI 2008年)。人类饮食的改变也需要鼓励(Wenham 2020)。
必须优先考虑预制高度绝缘的住宅，以及使用较少温室气体密集的建筑材料。更多的回收利用，使用更多的废物作为燃料，减少垃圾填埋以减少甲烷泄漏，这些都是必不可少的。
零进口二氧化碳?
英国的总“消费诱导的二氧化碳”(利兹大学n.d.)当量排放高于通过净进口体现的二氧化碳排放的国内水平(Peters et al. 2012)，尽管到目前为止实现的大幅减少主要是国内组成部分，“消费诱导的”二氧化碳将随着进口的二氧化碳强度的下降和出口国的减少而下降。
以消费而非生产为目标的排放会产生一种不必要的后果，即减少了排放行业或出口国改善其绩效的动机，因为这些不会被计入其中(例如，如果国家决定的贡献采用消费基础)。
边境碳税在改善出口商和进口商的表现方面都能发挥作用。同样，将运输和包装的排放分配给食品部门，将会再次减轻这些中间部门的责任，即通过将排放分配给零售商店或消费者来投资减少实际上是它们的排放。相反，大型零售连锁店的采购影响力可以迫使供应商改善，例如，沃尔玛正在做的(Walmart 2019)。
英国的总体数据几乎没有证据表明减少二氧化碳排放会带来高昂的代价。本世纪以来，二氧化碳排放量从554亿吨下降到368亿吨(34%)，减少了186亿吨。在此期间，尽管出现了“大衰退”(不包括大流行病导致的下降)，但实际人均GDP增长了25%以上。
从历史上看，那些正在被取代(通常是被机器取代)的行业中的人，从18世纪末到19世纪初的家庭纺纱工、织布工和工匠(导致了“勒德分子”)，到近代(从1900年的100万煤矿工人到今天几乎没有)，都是输家，承担了变革的社会成本。随着新技术的实施，需要更多地关注当地失去工作的成本:缓解为避免气候变化而出台的政策对不平等的影响必须非常重要。
鉴于资本存量在生产中的重要作用，碳生产行业的“滞留资产”(Pfeiffer et al. 2016)可能会出现问题，因为未来的立法将制定更低的二氧化碳排放目标，以实现零净排放，但这些行业的就业机会也会出现问题。
一个极好的模型为大幅减少能源使用提供了希望，它是1300年以来人均流明时消耗的急剧增长——大约10万倍——以每流明时价格的2万分之一(Fouquet 2006)。
结论
虽然只是猜测，但在英国政府完全没有任何实现温室气体净零排放的计划的情况下，这些建议为英国走向低碳未来提供了可能的策略。
尽管是在英国政策和表现的背景下描述的，但大多数建议都是通用的。让我们不要因为忽视了解决新兴气候问题的机会而浪费大流行后的复苏(2020年Harrabin)。
参考文献
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尾注
增加税收，比如家庭燃料增值税，是为了改变行为，而不是增加收入，因此应该重新分配以保护面临燃料贫困的家庭。
