获得净零碳排放 - 甚至净负面 - 令人惊讶的是可行和价格实惠

无论我们认为到2050年的碳中性，未来10年需要的行动是一样的。

通过重建美国能源基础设施，从能源和行业达到能源和行业的二氧化碳净排放量，主要是可再生能源，每天净成本为每人每天约1美元，根据能源部的新研究劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室），旧金山大学（USF）和咨询公司进化能源研究。

研究人员创建了整个美国能源和工业系统的详细模型，以产生第一个详细的同行评审研究，对2050年的如何实现碳中立性。根据气候变化（IPCC）的政府间议会，世界必须在中期达到零净二氧化碳排放，以限制全球变暖至1.5摄氏度，避免气候变化最危险的影响。

研究人员开发了多种可行的技术途径，这些途径广泛地不同，剩余化石燃料使用，土地利用，消费者采用，核能和生物的燃料使用，但共享一系列策略。“通过有条不紊地提高能效，切换到电动技术，利用清洁电力（特别是风和太阳能），并部署少量碳捕获技术，美国可以达到零排放，”作者写在“碳中性途径”中在美国，“最近在科学期刊AGU发表的进展。

改变基础设施

“美国能源系统的脱碳基本上是基础设施转型，”伯克利实验室高级科学家玛格丽特撕裂，其中一位研究的引导作者之一。“这意味着，到2050年，我们需要建立许多风力和太阳能发电厂的千兆瓦，新的传输线，电动汽车和轻型卡车队，数百万热泵来取代传统的炉子和热水器，更节能的建筑物 - 继续研究和创新新技术。“

在这种转变中，在经济生活结束之前，基础设施很少需要“早期退休”或更换。“没有人要求消费者将他们的全新汽车转换为电动车辆，”撕裂说。“重点是，在替换当前设备时需要使用高效，低碳技术。”

研究的途径净成本从GDP的0.2％到1.2％，由某些权衡导致的成本更高，例如限制到太阳能和风电场的土地数量。在最低成本的途径中，大约90％的发电来自风和太阳能。一种情况表明，美国可以满足100％可再生能源（太阳能，风和生物能源）的所有能源需求，但它会花费更多，需要更大的土地使用。

在最低成本的情况下，实现二氧化碳的净零排放到2050，风，太阳能和电池存储容量将不得不增加几折（左图）。车辆需要大多是电气，通过电池或燃料电池（中间图）供电。住宅空间和热水器还需要电气化，通过热泵或电加热器（右图）供电。

“我们很惊喜，即使这达到了我们在五年前的类似研究中，转型的成本仍然比在雄心勃勃的碳减少更加雄心勃勃的碳减少。”“主要原因是，风电和电动汽车的电池成本比预期的速度下降。”

使用新能源模型产生的情景，其中包括能源消耗和生产的详细信息 - 例如整个美国建筑物库存，车队，发电厂和更多 - 使用对化石燃料的预测来计算美国成本中的16个地理区域来自DOE年度能源前景和NREL年度技术基线报告的可再生能源价格。

如果他们包括脱碳能源系统的经济和气候效益，费用PS将降低。例如，对石油的依赖较少将意味着由于油价波动而在石油和经济不确定性较少的资金。气候福利包括避免气候变化的影响，例如极端干旱和飓风，避免了化石燃料燃烧的空气和水污染，并改善了公共卫生。

这种情况的经济成本几乎完全是建立新基础设施的资本成本。但是撕裂的指出了这项支出的经济上行：“所有基础设施建立都与美国的职业和潜在的工作相等，而不是向海外汇款购买来自其他国家的石油。毫无疑问，需要成为化石燃料的产业和社区的经济过渡战略，但也没有疑问，建立低碳经济方面有很多工作。“

未来10年

本研究的一个重要发现是，无论途径之间的长期差异如何，未来10年所需的行动是相似的。在近期，我们需要提高可再生能源的产生和传输，确保所有新的基础设施，如汽车和建筑物，都是低碳，现在保持电流天然气能力，以便可靠地实现可靠性。

“这是一个非常重要的发现。现在我们不需要有一个大战，就像核电厂的近期建造这样的问题，因为未来十年不需要新的核，以便在净零排放路径上。相反，我们应该制定政策来推动我们现在所必需的步骤，同时加速研发并进一步开发我们必须在20世纪30年代开始的选择的选择，“能源系统管理副教授Jim Williams学习领导作者Jim Williams表示在USF和伯克利实验室联盟科学家。

净负面情况

这项研究的另一个重要成就是，它是第一次出版的工作，以便在世纪中发布美国能源和工业体系如何成为负二氧化碳排放来源的详细路线图，这意味着更多的二氧化碳被从大气中取出添加。

根据该研究，碳捕获含量较高，生物燃料和电燃料，美国能源和工业体系可能是“净负”，每年从大气中取出5亿公吨二氧化碳。（这将需要更多的发电，土地利用和州际传播实现。）作者将该净负途径的成本计算为GDP的0.6％ - 仅略高于GDP的0.4％的主要碳 - 中性途径成本。“这对单独的能源实际上的社会负担得起，”威廉姆斯说。

当与土地上涨的CO2吸收相结合时，主要通过不断变化农业和森林管理实践，研究人员计算出净负面排放场景将使美国轨道与全局轨迹相结合，以将大气二氧化碳浓度降低至每百万份350分（PPM） ）在未来的一段距离。这种全球轨迹的350ppm终点已被许多科学家描述，因为将稳定与工业前时期的水平稳定的气候所需的内容。

参考：James H Williams，Ryan A. Jones，Ben Halebes，Jamil Farbes和Margaret S. Torn，1911年1月14日，James H. Williams，Ryan A. Jones，Ben Halebes和Margaret S. Torn。
10.1029 / 2020av000284

该研究部分受到可持续发展解决方案网络，联合国的倡议得到了支持。