近年來，國際能源署（IEA）預測的二○五○年減碳路徑皆強調，效率提升和再生能源是兩大減碳主軸；一九年報告更指出，在永續發展情境下，若要在五○年減碳至現階段的三分之一，效率提升和再生能源分別需分擔三七％和三二％，碳捕獲、利用及封存占九％，核能只占三％。
再生能源開發成效取決於自然資源的豐沛程度和前瞻技術的多元整合。效率提升要思考能源效率 （energy efficiency）和能源節約（energy conservation）兩個層面。能源效率提升是指，在相同功能需求下，能源系統能耗較少，著重於能源利用科技的創新突破；能源節約則是任何減少或避免消耗能源的行為或作法，人類的生活行為和減碳意識是關鍵。
目前台灣火力和核能發電機組、汽柴油引擎與空調冷凍系統，與全球各地相同，其能量轉換和發電系統皆源於十九世紀中葉的卡諾循環原理。共同特徵是為了讓系統持續運轉，每一循環必須排熱，火力和核能發電的封閉循環靠著海水或河水帶走熱量，汽柴油及飛機引擎的開放循環則排於大氣，家用冷氣機運轉時，冷氣吹室內而熱氣排室外。
這些能源系統無法將能源百分百的轉換為生活中需要的電力、動力和冷、熱能。國際能源署資料顯示，三十年來火力發電機組的整體平均效率從三六％提升至四○％，燃氣發電機組可以達四五％；該署強調，在能量轉換和發電過程中，有六○％能量流失。
整體而言，除了不依循卡諾原理的水力發電機組具約九○％效率，大部分基載電力機組皆努力挑戰五○％效率，汽柴油引擎則難以突破三○％。若從能源效率提升來達到淨零排放目標，需要重大科技來突破兩百年來依循的能量轉換原理，這是人類的嚴峻挑戰。再生能源的風力機和太陽光電的發電效率分別約為三五％和二○％，效率不高，需要考量但不是主要議題，優良風場和充足日照才是關鍵。
常見的能源節約作法包含：使用高效能燈具與家電、建築物的保溫和隔熱、空調節能控制、智慧電能管理、改變日常習慣…等，可適度降低能源使用達到減碳目標；有別於自然資源和科技原理的難以突破限制，上述能源節約行動需兼顧經濟性、方便性與永續思惟。
