Vi måste gå snabbare mot en koldioxidsnål värld om vi ska begränsa den globala uppvärmningen till 2 ^o C detta århundrade, experter har varnat.

Förändringar i el, värme, byggnader, industri och transport behövs snabbt och måste hända tillsammans, enligt forskare vid universiteten i Sussex, Manchester och Oxford i en ny studie publicerad i tidskriften Vetenskap .

För att ge en rimlig (66%) chans att begränsa globala temperaturökningar till under 2 ^o C, International Energy Agency och International Renewable Energy Agency föreslår att de globala energirelaterade koldioxidutsläppen måste nå sin topp 2020 och sjunka med mer än 70% under de kommande 35 åren. Detta innebär en tredubbling av den årliga graden av energieffektivisering, eftermontering av hela byggnadsbeståndet, producerar 95% av elen från koldioxidsnåla källor år 2050 och går nästan helt över till elbilar.

Denna elementära utmaning kräver "djup avkolning" av el, transport, värme, industriell, skogs- och jordbrukssystem över hela världen. Men trots den senaste tidens snabba tillväxt inom förnybar elproduktion, utvecklingshastigheten mot detta bredare mål förblir långsam.

Dessutom, många energi- och klimatforskare förblir förbundna med disciplinära tillvägagångssätt som fokuserar på en enda del av övergångspusslet med låga koldioxidutsläpp. Ett exempel är ett nyligen genomfört Science Policy Forum som föreslår en ”koldioxidlag” som garanterar att nollutsläpp uppnås. Detta modellbaserade recept betonar ett enda policyinstrument, men försummar det bredare politiska, kulturell, företag, och sociala drivkrafter för låga koldioxidövergångar.

En ny, tvärvetenskaplig studie publicerad i Vetenskap presenterar en ”socioteknisk” ram som förklarar hur dessa olika drivkrafter kan koppla samman och ömsesidigt stärka varandra och hur takten i den låga koldioxidövergången kan accelereras.

Professor Frank Geels från University of Manchester, huvudförfattare till studien, förklarar:"Vår" stora bild "socio-tekniska ram visar hur interaktioner mellan olika sociala grupper kan öka momentum i koldioxidsnåla övergångar."

Professor Nick Eyre från University of Oxford, Slutanvändare Energi efterfrågan för Storbritanniens forskningsråds energiprogram, tillägger:"Att påskynda övergångar är avgörande för att vi ska nå målen att kolsyra och spara energi snabbare, ytterligare, och mer flexibelt. Denna internationella kvalitetsstudie visar vikten av hela systemtänkande i forskning om energibehov. "

Professor Benjamin K. Sovacool från University of Sussex, en medförfattare till studien, säger:"Nuvarande förändringstakter räcker helt enkelt inte. Vi måste påskynda övergångar, fördjupa deras hastighet och utöka deras räckvidd. Annars kan det inte finnas något hopp om att nå ett 2 graders mål, än mindre 1,5 grader. Detta stycke avslöjar att accelerationen av övergångar över de sociotekniska elsystemen, värme, byggnader, tillverkning, och transport kräver nya konceptuella tillvägagångssätt, analytiska fokus, och forskningsmetoder. "

Policyforumet ger fyra viktiga lektioner för att påskynda hållbarhetsövergångar.

Lektion 1:Fokusera på sociotekniska system snarare än enskilda element

Snabb och djup avkolning kräver en omvandling av 'sociotekniska system' - den sammankopplade teknologimixen, infrastruktur, organisationer, marknader, regler och användarpraxis som tillsammans levererar samhällsfunktioner som personlig rörlighet. Tidigare system har utvecklats under många decennier, och inriktningen och samutvecklingen av deras element gör dem resistenta mot förändringar.

Accelererade koldioxidövergångar är därför beroende av både teknikekonomiska förbättringar, och sociala, politiska och kulturella processer, inklusive utveckling av positiva eller negativa diskurser. Professor Steve Sorrell från University of Sussex, en medförfattare till studien, säger:"I detta policyforum beskriver vi hur transformationsförändringar i energi- och transportsystem sker, och hur de kan påskyndas. Traditionella politiska tillvägagångssätt som betonar en enda teknik kommer inte att räcka. "

Lektion 2:Justera flera innovationer och system

Socio-tekniska övergångar tar fart när flera innovationer kopplas samman, förbättra varje funktionalitet och agera i kombination för att omkonfigurera system. Skiffergasrevolutionen, till exempel, accelererad vid seismisk avbildning, horisontell borrning, och hydraulisk sprickbildning kombinerades. Likaså, accelererade koldioxidövergångar i el beror inte bara på drivkraften i förnybar energiinnovationer som vind, sol-PV och bioenergi, men också om kompletterande innovationer inklusive energilagring och efterfrågan. Dessa behöver anpassas och sedan länkas så att innovationer harmoniseras.

Prof. Paul Ekins, Direktör för UCL Institute for Sustainable Resources, University College London, och projektledare för EU INNOPATHS-konsortiet som forskar om koldioxidsnåla övergångar för Europa, kommenterar:"En av de stora styrkorna med denna studie är den lika viktiga tekniken, social, affärs- och policyinnovation, i alla regeringar såväl som den privata sektorn har en nyckelroll att spela.

"Europeiska länder kommer att bli samhällen med låga koldioxidutsläpp, inte bara när den teknik som kräver koldioxidsnål har utvecklats, utan när nya affärsmodeller och mer hållbara konsumentsträvanden driver deras utbredning i stor skala. Offentlig politik har en enorm roll att spela vid varje steg i skapandet av dessa förändrade villkor. "

Lektion 3:Erbjud socialt och affärsstöd

Offentligt stöd är avgörande för en effektiv övergångspolitik. Koldioxidövergångar i rörlighet, agro-mat, värme och byggnader kommer också att involvera miljontals medborgare som behöver ändra sina köpbeslut, användarpraxis, tro, kulturella konventioner och färdigheter. För att motivera medborgarna, ekonomiska incitament och information om hot om klimatförändringar måste kompletteras med positiva diskurser om det ekonomiska, sociala och kulturella fördelar med innovationer med låga koldioxidutsläpp.

Vidare, affärsstöd är viktigt eftersom utvecklingen och implementeringen av koldioxidsnåla innovationer beror på de tekniska färdigheterna, organisatoriska förmågor och ekonomiska resurser i den privata sektorn. Gröna industrier och försörjningskedjor kan stärka politiska koalitioner som stöder ambitiös klimatpolitik och ge en motvikt till befintliga. Tekniska framsteg kan driva klimatpolitiken genom att tillhandahålla lösningar eller ändra ekonomiska intressen. Utveckling av skiffergas och solceller, till exempel, förändrade USA:s och Kinas ståndpunkter i de internationella klimatförhandlingarna.

Lektion 4:Avveckla befintliga system

Socio-tekniska övergångar kan påskyndas genom att aktivt fasa ut befintlig teknik, leveranskedjor, och system som låser in utsläpp i decennier. Professor Sovacool kommenterar att:"Alltför ofta, analysister och till och med beslutsfattare fokuserar på nya incitament, om infasning av koldioxidsnål teknik. Denna studie påminner oss om att utfasning av befintliga system kan vara lika viktigt som att stimulera nya innovationer. "

Till exempel, Storbritanniens övergång till rökfria fasta bränslen och gas påskyndades av 1956 års ren luftlag, vilket tillät städer att skapa rökfria zoner där kolanvändning var förbjuden. Ett annat exempel är Europeiska kommissionens beslut 2009 att fasa ut glödlampor, vilket påskyndade övergången till kompakta fluorescenser och lysdioder. Franska och brittiska regeringar har meddelat planer på att fasa ut bensin- och dieselbilar senast 2040. Dessutom har Storbritannien har för avsikt att fasa ut oförminskad kolkraftproduktion senast 2025 (om det finns möjliga alternativ).

Att fasa ut befintliga system påskyndar övergångar genom att skapa utrymme för nischinnovationer och ta bort hinder för deras spridning. Avvecklingen av kolintensiva system är också avgörande för att förhindra att huvuddelen av fossila bränslereserver bränns, vilket skulle utplåna 2 ^o C -mål. Denna avveckling kommer att bli utmanande eftersom den hotar de största och mest kraftfulla globala industrier (t.ex. olja, bilar, elektriska verktyg, agro-mat, stål), som kommer att kämpa för att skydda deras ekonomiska och politiska intressen.

Slutsats

Djup avkolning kräver att modellbaserad analys kompletteras med socioteknisk forskning. Medan den förra analyserar tekniskt genomförbara billigaste vägar, den senare behandlar innovationsprocesser, affärsstrategier, social acceptans, kulturella diskurser och politiska strider, som är svåra att modellera men avgörande vid verkliga övergångar. Som professor Geels noterar, en bestående lektion är att "för att påskynda övergångar med låga koldioxidutsläpp, beslutsfattare bör inte bara stimulera den teknikekonomiska utvecklingen, men också bygga politiska koalitioner, öka affärsengagemanget, och engagera det civila samhället. "

Dessutom, forskningen understryker det icke-tekniska, eller social, delar av övergångar. Dr Tim Schwanen från University of Oxford, en medförfattare, konstaterar att "det tillvägagångssätt som beskrivs i detta policyforum visar vikten av att ta hänsyn till insikter från samhällsvetenskapen när man tänker på koldioxidsnåla övergångar."

Även om det inte är möjligt att integrera båda metoderna, produktiva överbryggningsstrategier kan möjliggöra politiska strategier som är både kostnadseffektiva och socio-politiskt genomförbara.