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在諸如煤炭、石油和天然氣等初級能源中，平均50%以上的固有能量在這些燃料轉化為各種可利用形式的能源過程中以熱量的形式損失掉了，這種狀況至今并未有所改觀。換言之，目前有著巨大的能效提升潛力，在發電、工業生產和樓宇系統領域尤為如此。據BCC Research在2011年開展的一項研究，2010年節能技術的全球市場容量為2000億美元，而到2015年，這一數字將增長到3120億美元。
德國聯邦環境署的報告稱，目前采用*技術的燃煤發電廠的能效等級高達46%。但是整個歐洲燃煤發電的平均能效只有36%，全球平均為33%。能效每提高一個百分點，便可使二氧化碳排放量降低多達3%。也就是說，若興建一座能效等級為45%的500兆瓦（MW）級電廠，較之能效等級為36%的同等級電廠，每年可以少排放38萬噸二氧化碳。另據世界煤炭協會數據顯示，如果將產能不足300兆瓦、服役時間超過25年的燃煤發電廠升級為更大規模、更現代化的電廠，并且能效達到40%以上，則這類電廠的二氧化碳排放量將降低25%。專家們還認為，通過應用創新技術，截至2020年，此類電廠的能效可望超過50%。
對于聯合循環（燃氣和蒸汽輪機）發電廠，能效提升的潛力則來得更大。目前全世界聯合循環發電廠的平均能效等級為40%左右。但是得益于西門子的技術優勢，據2011年5月的數據顯示，能效最高的聯合循環電廠在當時已經能將天然氣中60.75%的固有能量轉換為電能，此成果刷新了世界紀錄。正因如此，這種*聯合循環發電設施得以使天然氣耗用量和二氧化碳排放量雙雙降低三分之一。此外，專家們還預計，通過采用新的材料技術，還有望在2020年以前將能效提高到63%。
能源效率在工業生產中同樣也顯示出越來越高的重要性。據國際能源署（IEA）的數據，目前，前五大能源密集型行業——鋼鐵、水泥、化工和石化、造紙和紙漿、鋁業——占工業直排二氧化碳總量的77%，每年總量約為85億噸。在這些領域，能效提升空間同樣巨大。國際能源署開展的一項名為“藍圖”的研究，就呼吁工業部門力爭到2050年將自身的二氧化碳排量在2007年的基礎上降低24%。國際能源署和經合組織（OECD）在2011年開展的研究中，也以“藍圖”為框架，為上述各能源密集型工業部門制定了減排目標。比如，市場專家就預計，通過冶煉工藝優化等措施，從現在到2050年，全球鋼鐵行業有望將自身的二氧化碳排量減少15億噸以上。該研究同樣針對其他行業制定了相應減排目標：化工和石化約為13億噸；水泥8.5億噸；造紙和紙漿2.6億噸。其中化工和石化行業的減排目標（7.4億噸左右）將主要通過提升能效來實現。
羅蘭貝格咨詢公司2011年開展的一項研究表明，在德國禁止核電利用之后，電價的上漲成為該國電能密集型行業面臨的一大挑戰。此外，隨著德國逐步走向可再生能源發電，這些行業還將面臨燃料價格上漲的問題。發展可再生能源發電，更使電網和蓄能系統的升級和擴建成為必然之需。也即是說，在電價上漲成為大勢所趨的背景下，能效提升措施具有越來越重要的意義。此類措施可以不拘一格，例如采用更高效的電機，以及優化機器和工藝控制系統，等等。
建筑物是另一個存在巨大能效提升空間的重要領域。據西門子估計，如果全世界的辦公樓、醫院和學校能夠得到翻新，實現大約30%的節能，那么每年的二氧化碳排量將可以減少5億噸。這個數字相當于英國目前的二氧化碳總排量。舉例來說，通過改進采暖、空調和照明系統，就可以節省10%到30%的能源，而所需的成本在六個月到三年的時間內便可收回。西門子委托開展的一項旨在探討提升倫敦能源效率的研究表明，每在優化現有樓宇系統上花費一歐元，即可減排大約1.9千克二氧化碳，成本效益是采用外墻保溫措施的5倍。
照明約占全球電力耗用總量的19%。更高效的照明技術可以在不影響照明效果的情況下，使電耗降低三分之一左右。在全球每年的二氧化碳排放總量中，有13億噸來自照明系統，這意味著，通過采用更高效的照明系統減少耗電量，有望使二氧化碳排量降低4.5億噸。
市場咨詢公司Pike Research于2011年進行的一項研究表明，2011年節能型樓宇技術的全球市場容量為680億美元，而這一數字在2017年將增長到1035億美元。此類技術包括節能型暖通空調系統、新型照明概念和節能績效保證合約等。通過簽署節能績效保證合約，消費者可以利用保證節省的能源成本和運行成本，償付在系統中加裝節能設備的費用。
政府法規也將促進在建筑物中采取能效提升措施。比如，歐洲委員會近期就通過了一項針對樓宇能效的新指令，該指令要求截至2020年底所有新建筑必須通過“近零能耗建筑”等級的認證，剩下降低的能耗要求將主要通過可再生能源滿足。
麥肯錫在2011年開展的一項研究發現，目前已有很多高效樓宇技術可供采用，比如熱力泵、雙層及三層玻璃窗和節能照明系統。與此同時，通過在系統中配備傳感器來隨時記錄出現供暖或制冷需求的時間和位置，還能進一步挖掘節能潛力。另外還有一些正在研發之中的技術，比如可以在氣溫上升時阻隔入室光線的智能窗戶，這種窗戶用不了三年便可以收回成本。這些技術有望在2019年底以前投入市場。
好消息是，中國、 和美國在提升能效方面已取得了可喜的初步成效。比如，中國的單位GDP二氧化碳排量已從1990年的1.2千克成功減少到2009年的0.5千克。這是多種措施共同作用的結果，其中就包括燃煤發電廠的平均效率提高幾個百分點，以及改進工業生產工藝。舉例而言，從2005年到2009年，中國鋼鐵生產的單位能耗降低了5%，水泥生產的單位能耗降低了17%。