Ir-riżultati tal-analiżi juru li d-dipendenza fuq it-titjib tal-effiċjenza enerġetika flimkien ma 'CCUS u NETs waħedhom mhux probabbli li tkun triq kosteffettiva għal dekarbonizzazzjoni profonda tas-setturi tal-HTA taċ-Ċina, speċjalment industriji tqal.B'mod aktar speċifiku, applikazzjoni mifruxa ta 'idroġenu nadif fis-setturi HTA tista' tgħin liċ-Ċina tikseb l-ispiża tan-newtralità tal-karbonju b'mod effettiv meta mqabbla ma 'xenarju mingħajr produzzjoni u użu ta' idroġenu nadif.Ir-riżultati jipprovdu gwida b'saħħitha għall-mogħdija tad-dekarbonizzazzjoni tal-HTA taċ-Ċina u referenza siewja għal pajjiżi oħra li qed jiffaċċjaw sfidi simili.
Id-dekarbonizzazzjoni tas-setturi industrijali tal-HTA b'idroġenu nadif
Aħna nwettqu ottimizzazzjoni integrata bl-inqas spiża tal-mogħdijiet ta’ mitigazzjoni għan-newtralità tal-karbonju għaċ-Ċina fl-2060. Erba’ xenarji ta’ mmudellar huma definiti fit-Tabella 1: negozju bħas-soltu (BAU), Kontribuzzjonijiet Determinati Nazzjonalment taċ-Ċina taħt il-Ftehim ta’ Pariġi (NDC), nett- emissjonijiet żero b'applikazzjonijiet mingħajr idroġenu (ZERO-NH) u emissjonijiet netti żero b'idroġenu nadif (ZERO-H).Is-setturi tal-HTA f'dan l-istudju jinkludu produzzjoni industrijali ta 'siment, ħadid u azzar u kimiċi ewlenin (inklużi ammonja, soda u soda kawstika) u trasport heavy-duty, inklużi trakkijiet u tbaħħir domestiku.Dettalji sħaħ huma pprovduti fit-taqsima tal-Metodi u n-Noti Supplimentari 1–5.Rigward is-settur tal-ħadid u l-azzar, is-sehem dominanti tal-produzzjoni eżistenti fiċ-Ċina (89.6%) huwa permezz tal-proċess bażiku tal-kalkara tal-funderija tal-ossiġnu, sfida ewlenija għad-dekarbonizzazzjoni profonda ta’ dan.
industrija.Il-proċess tal-forn bl-ark elettriku kien jinkludi biss 10.4% tal-produzzjoni totali fiċ-Ċina fl-2019, li hija 17.5% inqas mis-sehem medju dinji u 59.3% inqas minn dak tal-Istati Uniti18.Aħna analizzajna 60 teknoloġija ewlenija ta 'mitigazzjoni tal-emissjonijiet tal-fabbrikazzjoni tal-azzar fil-mudell u kklassifikathom f'sitt kategoriji (Fig. 2a): titjib tal-effiċjenza tal-materjal, prestazzjoni tat-teknoloġija avvanzata, elettrifikazzjoni, CCUS, idroġenu aħdar u idroġenu blu (Tabella Supplimentari 1).It-tqabbil tal-ottimizzazzjonijiet tal-ispiża tas-sistema ta 'ZERO-H ma' xenarji NDC u ZERO-NH juri li l-inklużjoni ta 'għażliet nodfa tal-idroġenu twassal għal tnaqqis notevoli tal-karbonju minħabba l-introduzzjoni ta' proċessi ta 'tnaqqis dirett tal-idroġenu tal-ħadid (idroġenu-DRI).Innota li l-idroġenu jista 'jservi mhux biss bħala sors ta' enerġija fil-produzzjoni tal-azzar iżda wkoll bħala aġent li jnaqqas il-karbonju fuq bażi supplimentari fil-proċess tal-Blast Furnance-Basic Oxygen Furnance (BF-BOF) u 100% fir-rotta tal-idroġenu-DRI.Taħt ZERO-H, is-sehem ta 'BF-BOF jitnaqqas għal 34% fl-2060, b'45% forn b'ark elettriku u 21% idroġenu-DRI, u l-idroġenu nadif jipprovdi 29% tad-domanda totali tal-enerġija finali fis-settur.Bil-prezz tal-grilja għall-enerġija solari u mir-riħ mistennija litnaqqis għal US$ 38–40MWh-1 fl-205019, l-ispiża tal-idroġenu aħdar
se jonqos ukoll, u r-rotta 100% idroġenu-DRI jista 'jkollha rwol aktar importanti milli kien rikonoxxut qabel.Rigward il-produzzjoni tas-siment, il-mudell jinkludi 47 teknoloġija ta’ mitigazzjoni ewlenija fil-proċessi ta’ produzzjoni kklassifikati f’sitt kategoriji (Tabelli Supplimentari 2 u 3): effiċjenza enerġetika, fjuwils alternattivi, tnaqqis tal-proporzjon clinker-siment, CCUS, idroġenu aħdar u idroġenu blu ( Fig. 2b).Ir-riżultati juru li t-teknoloġiji mtejba tal-effiċjenza enerġetika jistgħu jnaqqsu biss 8–10 % tal-emissjonijiet totali tas-CO2 fis-settur tas-siment, u t-teknoloġiji tal-koġenerazzjoni tas-sħana mormija u l-ossi-fjuwil se jkollhom effett ta’ mitigazzjoni limitat (4–8 %).Teknoloġiji biex inaqqsu l-proporzjon clinker-siment jistgħu jagħtu mitigazzjoni tal-karbonju relattivament għolja (50-70%), prinċipalment inkluża materja prima dekarbonizzata għall-produzzjoni tal-gagazza bl-użu ta 'gagazza granulata tal-kalkara tal-funderija, għalkemm il-kritiċi jistaqsu jekk is-siment li jirriżulta se jżommx il-kwalitajiet essenzjali tiegħu.Iżda r-riżultati attwali jindikaw li l-użu tal-idroġenu flimkien ma 'CCUS jistgħu jgħinu lis-settur tas-siment jikseb emissjonijiet ta' CO2 kważi żero fl-2060.
Fix-xenarju ZERO-H, 20 teknoloġija bbażata fuq l-idroġenu (minn is-47 teknoloġija ta’ mitigazzjoni) jidħlu fis-seħħ fil-produzzjoni tas-siment.Insibu li l-ispiża medja tat-tnaqqis tal-karbonju tat-teknoloġiji tal-idroġenu hija inqas minn CCUS tipiċi u approċċi ta 'bidla tal-fjuwil (Fig. 2b).Barra minn hekk, l-idroġenu aħdar huwa mistenni li jkun irħas mill-idroġenu blu wara l-2030 kif diskuss fid-dettall hawn taħt, għal madwar US$ 0.7–US$ 1.6 kg-1 H2 (ref. 20), li jwassal għal tnaqqis sinifikanti tas-CO2 fil-provvista tas-sħana industrijali fil-produzzjoni tas-siment. .Ir-riżultati attwali juru li jista 'jnaqqas 89–95% tas-CO2 mill-proċess tat-tisħin fl-industrija taċ-Ċina (Fig. 2b, teknoloġiji
28–47), li hija konsistenti mal-istima tal-Kunsill tal-Idroġenu ta' 84–92 % (ref. 21).L-emissjonijiet tal-proċess tal-clinker tas-CO2 għandhom jitnaqqsu b'CCUS kemm fiż-ŻERO-H kif ukoll fiż-ŻERO-NH.Aħna wkoll jissimulaw l-użu ta 'idroġenu bħala materja prima fil-produzzjoni ta' ammonja, metanu, metanol u kimiċi oħra elenkati fid-deskrizzjoni tal-mudell.Fix-xenarju ZERO-H, il-produzzjoni tal-ammonja bbażata fuq il-gass bis-sħana tal-idroġenu se tikseb sehem ta '20% tal-produzzjoni totali fl-2060 (Fig. 3 u Tabella Supplimentari 4).Il-mudell jinkludi erba 'tipi ta' teknoloġiji ta 'produzzjoni tal-metanol: faħam għal metanol (CTM), gass tal-kokk għal metanol (CGTM), gass naturali għal metanol (NTM) u CGTM/NTM bis-sħana tal-idroġenu.Fix-xenarju ZERO-H, CGTM/NTM bis-sħana tal-idroġenu jista 'jikseb sehem ta' produzzjoni ta '21% fl-2060 (Fig. 3).Is-sustanzi kimiċi huma wkoll trasportaturi potenzjali tal-enerġija tal-idroġenu.Fuq il-bażi tal-analiżi integrata tagħna, l-idroġenu jista' jinkludi 17% tal-konsum finali tal-enerġija għall-provvista tas-sħana fl-industrija kimika sal-2060. Flimkien mal-bijoenerġija (18%) u l-elettriku (32%), l-idroġenu għandu rwol ewlieni x'jaqdi fl-2060. 
dekarbonizzazzjoni tal-industrija kimika tal-HTA taċ-Ċina (Fig. 4a).
Fig. 2 |Potenzjal ta' mitigazzjoni tal-karbonju u spejjeż ta' tnaqqis ta' teknoloġiji ewlenin ta' mitigazzjoni.a, Sitt kategoriji ta '60 teknoloġija ewlenija ta' mitigazzjoni tal-emissjonijiet tal-manifattura tal-azzar.b, Sitt kategoriji ta '47 teknoloġija ewlenija ta' mitigazzjoni tal-emissjonijiet tas-siment.It-teknoloġiji huma elenkati bin-numru, b'definizzjonijiet korrispondenti inklużi fit-Tabella Supplimentari 1 għal a u Tabella Supplimentari 2 għal b.Il-livelli ta' prontezza tat-teknoloġija (TRLs) ta' kull teknoloġija huma mmarkati: TRL3, kunċett;TRL4, prototip żgħir;TRL5, prototip kbir;TRL6, prototip sħiħ fuq skala;TRL7,dimostrazzjoni pre-kummerċjali;TRL8, dimostrazzjoni;TRL10, adozzjoni bikrija;TRL11, matur.
Id-dekarbonizzazzjoni tal-modi tat-trasport HTA b'idroġenu nadif Fuq il-bażi tar-riżultati tal-immudellar, l-idroġenu għandu wkoll potenzjal kbir biex jiddekarbonizza s-settur tat-trasport taċ-Ċina, għalkemm se jieħu ż-żmien.Minbarra l-LDVs, modi oħra tat-trasport analizzati fil-mudell jinkludu karozzi tal-linja tal-flotta, trakkijiet (ħfief/żgħar/medju/tqal), tbaħħir domestiku u ferroviji, li jkopru l-biċċa l-kbira tat-trasport fiċ-Ċina.Għall-LDVs, il-vetturi elettriċi qed ifittxu li jibqgħu kompetittivi fl-ispejjeż fil-futur.F'ZERO-H, il-penetrazzjoni taċ-ċelluli tal-fjuwil tal-idroġenu (HFC) tas-suq LDV se tilħaq biss 5% fl-2060 (Fig. 3).Għall-karozzi tal-linja tal-flotta, madankollu, il-karozzi tal-linja HFC se jkunu aktar kompetittivi fl-ispejjeż minn alternattivi elettriċi fl-2045 u jinkludu 61% tal-flotta totali fl-2060 fix-xenarju ZERO-H, bil-bqija tal-elettriku (Fig. 3).Fir-rigward tat-trakkijiet, ir-riżultati jvarjaw skont ir-rata tat-tagħbija.Il-propulsjoni elettrika se ssuq aktar minn nofs il-flotta totali ta 'trakkijiet ħfief sal-2035 f'ZERO-NH.Iżda f'ZERO-H, trakkijiet ħfief HFC se jkunu aktar kompetittivi minn trakkijiet ħfief elettriċi sal-2035 u jinkludu 53% tas-suq sal-2060. Rigward trakkijiet heavy-duty, trakkijiet heavy-duty HFC jilħqu 66% tal- suq fl-2060 fix-xenarju ZERO-H.Diżil/bijo-diżil/CNG (gass naturali kompressat) HDVs (vetturi heavy-duty) se jieqfu mis-suq wara l-2050 fiż-żewġ xenarji ZERO-NH u ZERO-H (Fig. 3).Il-vetturi HFC għandhom vantaġġ addizzjonali fuq il-vetturi elettriċi fil-prestazzjoni aħjar tagħhom f'kundizzjonijiet kesħin, importanti fiċ-Ċina tat-Tramuntana u tal-Punent.Lil hinn mit-trasport bit-triq, il-mudell juri adozzjoni mifruxa tat-teknoloġiji tal-idroġenu fit-tbaħħir fix-xenarju ZERO-H.It-tbaħħir domestiku taċ-Ċina huwa intensiv ħafna fl-enerġija u sfida ta 'dekarbonizzazzjoni speċjalment diffiċli.Idroġenu nadif, speċjalment bħala a
materja prima għall-ammonja, tipprovdi għażla għad-dekarbonizzazzjoni tat-tbaħħir.Is-soluzzjoni bl-inqas spiża fix-xenarju ZERO-H tirriżulta f'penetrazzjoni ta '65% ta' bastimenti li jaħdmu bl-ammonja u 12% ta 'vapuri li jaħdmu bl-idroġenu fl-2060 (Fig. 3).F'dan ix-xenarju, l-idroġenu se jammonta għal medja ta' 56% tal-konsum finali tal-enerġija tas-settur kollu tat-trasport fl-2060. Immudellajna wkoll l-użu tal-idroġenu fit-tisħin residenzjali (Nota Supplimentari 6), iżda l-adozzjoni tiegħu hija negliġibbli u dan id-dokument jiffoka fuq użu tal-idroġenu fl-industriji HTA u trasport heavy-duty.Iffrankar tal-ispejjeż tan-newtralità tal-karbonju bl-użu tal-idroġenu nadif Il-futur newtrali tal-karbonju taċ-Ċina se jkun ikkaratterizzat minn dominanza tal-enerġija rinnovabbli, b'tneħħija gradwali tal-faħam fil-konsum tal-enerġija primarja tagħha (Fig. 4).Il-fjuwils mhux fossili jinkludu 88% tat-taħlita tal-enerġija primarja fl-2050 u 93% fl-2060 taħt ZERO-H.Wind u solari se jfornu nofs il-konsum tal-enerġija primarja fl-2060. Bħala medja, nazzjonalment, is-sehem tal-idroġenu nadif tal-enerġija finali totali konsum (TFEC) jista 'jilħaq 13% fl-2060. Meta wieħed iqis l-eteroġeneità reġjonali tal-kapaċitajiet ta' produzzjoni fl-industriji ewlenin skont ir-reġjun (Tabella Supplimentari 7), hemm għaxar provinċji b'ishma tal-idroġenu ta 'TFEC ogħla mill-medja nazzjonali, inklużi Inner Mongolia, Fujian, Shandong u Guangdong, immexxi minn riżorsi sinjuri tar-riħ solari u fuq l-art u offshore u/jew talbiet industrijali multipli għall-idroġenu.Fix-xenarju ZERO-NH, l-ispiża kumulattiva tal-investiment biex tinkiseb in-newtralità tal-karbonju sal-2060 tkun ta' $20.63 triljun, jew 1.58% tal-prodott domestiku gross (PGD) aggregat għall-2020–2060.L-investiment addizzjonali medju fuq bażi annwali jkun ta' madwar US$516 biljun fis-sena.Dan ir-riżultat huwa konsistenti mal-pjan ta 'mitigazzjoni ta' 15-il triljun ta '$ US taċ-Ċina sal-2050, investiment ġdid annwali medju ta' 500 biljun dollaru Amerikan (ref. 22).Madankollu, l-introduzzjoni ta' għażliet ta' idroġenu nadif fis-sistema tal-enerġija taċ-Ċina u fil-materja prima industrijali fix-xenarju ZERO-H jirriżulta f'investiment kumulattiv sinifikament aktar baxx ta' 18.91 triljun USD sal-2060 u l-ammont annwali annwali.l-investiment jitnaqqas għal inqas minn 1 % tal-PDG fl-2060 (Fig.4).Rigward is-setturi tal-HTA, l-ispiża annwali tal-investiment f'dawksetturi jkunu ta' madwar US$392 biljun fis-sena fiż-ŻERO-NHxenarju, li huwa konsistenti mal-projezzjoni tal-EnerġijaKummissjoni ta’ Transizzjoni (US$400 biljun) (ref. 23).Madankollu, jekk nadif
l-idroġenu huwa inkorporat fis-sistema tal-enerġija u l-materja prima kimika, ix-xenarju ZERO-H jindika li l-ispiża annwali tal-investiment fis-setturi tal-HTA tista 'titnaqqas għal 359 biljun dollaru Amerikan, prinċipalment billi titnaqqas id-dipendenza fuq CCUS jew NETs għaljin.Ir-riżultati tagħna jissuġġerixxu li l-użu ta 'idroġenu nadif jista' jiffranka US $ 1.72 triljun fl-ispiża ta 'investiment u jevita telf ta' 0.13% fil-PGD aggregat (2020-2060) meta mqabbel ma 'mogħdija mingħajr idroġenu sal-2060.
Fig. 3 |Penetrazzjoni tat-teknoloġija fis-setturi HTA tipiċi.Riżultati taħt xenarji BAU, NDC, ZERO-NH u ZERO-H (2020–2060).F'kull sena ta 'tragward, il-penetrazzjoni tat-teknoloġija speċifika f'setturi differenti hija murija mill-vireg ikkuluriti, fejn kull bar hija perċentwali ta' penetrazzjoni sa 100% (għal kannizzata kompletament skura).It-teknoloġiji huma kklassifikati aktar minn tipi differenti (muri fil-leġġendi).CNG, gass naturali kompressat;LPG, gass taż-żejt likwidu;LNG, gass naturali likwidu;w/wo, bi jew mingħajr;EAF, forn b'ark elettriku;NSP, proċess ġdid xott preheater tas-sospensjoni;WHR, irkupru tas-sħana mormija.
Ħin tal-post: Mar-13-2023
