Ar tīru ūdeņradi Ķīnas ceļā uz oglekļa neitralitāti pārvarēt grūti likvidējamo sašaurinājumu
Tādas valstis kā Ķīna saskaras ar šķēršļiem ceļā uz oglekļa neitralitāti: emisiju samazināšana smagajā rūpniecībā un lieljaudas transportā.Ir maz padziļinātu pētījumu par tīra ūdeņraža iespējamo lomu šajās “grūti samazināmajās” (HTA) nozarēs.Šeit mēs veicam integrētu dinamisku viszemāko izmaksu modelēšanas analīzi.Rezultāti liecina, ka, pirmkārt, tīrs ūdeņradis var būt gan galvenais enerģijas nesējs, gan izejviela, kas var ievērojami samazināt smagās rūpniecības oglekļa emisijas.Līdz 2060. gadam tas var arī nodrošināt degvielu līdz 50% Ķīnas lieljaudas kravas automašīnu un autobusu parku un ievērojamu daļu kuģniecības.Otrkārt, reālistisks tīra ūdeņraža scenārijs, kas 2060. gadā sasniegtu 65,7 miljonus tonnu, varētu izvairīties no 1,72 triljoniem ASV dolāru jaunām investīcijām salīdzinājumā ar scenāriju bez ūdeņraža.Šis pētījums sniedz pierādījumus par tīra ūdeņraža vērtību HTA nozarēs Ķīnai un valstīm, kuras saskaras ar līdzīgām problēmām emisiju samazināšanā, lai sasniegtu nulles mērķus.

Oglekļa neitralitātes nodrošināšana ir neatliekama globāla misija, taču nav neviena universāla ceļa, lai lielākās emisijas valstis varētu sasniegt šo mērķi1,2.Lielākā daļa attīstīto valstu, piemēram, ASV un Eiropā, īsteno dekarbonizācijas stratēģijas, kas īpaši vērstas uz lieljaudas transportlīdzekļu (LDV) parku, elektroenerģijas ražošanu, ražošanu un komerciālām un dzīvojamām ēkām, četrām nozarēm, kas kopā veido lielākā daļa to oglekļa emisiju3,4.Turpretim lielākajām jaunattīstības valstu emisijām, piemēram, Ķīnai, ir ļoti atšķirīgas ekonomikas un enerģētikas struktūras, un tām ir vajadzīgas dažādas dekarbonizācijas prioritātes ne tikai nozaru izteiksmē, bet arī jauno nulles oglekļa emisiju tehnoloģiju stratēģiskā ieviešanā.

Galvenās atšķirības Ķīnas oglekļa emisiju profilā salīdzinājumā ar rietumu ekonomiku ir daudz lielākas emisiju daļas smagajai rūpniecībai un daudz mazākas frakcijas LDV un enerģijas patēriņam ēkās (1. attēls).Ķīna pārliecinoši ieņem pirmo vietu pasaulē cementa, dzelzs un tērauda, ​​ķīmisko vielu un būvmateriālu ražošanas ziņā, patērējot milzīgus ogļu daudzumus rūpnieciskai siltumenerģijai un koksa ražošanai.Smagā rūpniecība rada 31% no Ķīnas pašreizējām kopējām emisijām, kas ir par 8% lielāka nekā vidēji pasaulē (23%), par 17% lielāka nekā ASV (14%) un par 13% lielāka nekā Eiropas Savienībā. (18%) (5. atsauce).

Ķīna ir apņēmusies sasniegt maksimālo oglekļa emisiju līmeni līdz 2030. gadam un panākt oglekļa neitralitāti līdz 2060. gadam. Šie solījumi klimata jomā izpelnījās plašu atzinību, taču arī radīja jautājumus par to iespējamību6, daļēji tāpēc, ka ir liela nozīme “grūti samazināmam” (HTA) procesi Ķīnas ekonomikā.Šie procesi jo īpaši ietver enerģijas izmantošanu smagajā rūpniecībā un lieljaudas transportā, ko būs grūti elektrificēt (un tādējādi tieši pāriet uz atjaunojamo enerģiju), kā arī rūpnieciskos procesus, kas tagad ir atkarīgi no fosilā kurināmā ķīmisko izejvielu ražošanai. Ir veikti daži neseni pētījumi1 – 3 pēta dekarbonizācijas ceļus uz oglekļa neitralitāti Ķīnas vispārējās energosistēmas plānošanā, bet ar ierobežotu HTA nozaru analīzi.Starptautiski potenciālie HTA sektoru seku mazināšanas risinājumi ir sākuši pievērst uzmanību pēdējos gados7–14.HTA nozaru dekarbonizācija ir sarežģīta, jo tās ir grūti pilnībā elektrificēt un/vai rentabli7,8.Åhman uzsvēra, ka HTA nozaru galvenā problēma ir atkarība no ceļa un ka ir nepieciešama progresīvu tehnoloģiju vīzija un ilgtermiņa plānošana, lai HTA sektorus, jo īpaši smago rūpniecību, “atbloķētu” no atkarības no fosilās enerģijas9.Pētījumos ir pētīti jauni materiāli un ietekmes mazināšanas risinājumi saistībā ar oglekļa uztveršanu, izmantošanu un/vai uzglabāšanu (CCUS) un negatīvo emisiju tehnoloģijām (NET)10,11. Vismaz vienā pētījumā atzīts, ka tie jāņem vērā arī ilgtermiņa plānošanā11.Nesen publicētajā Klimata pārmaiņu starpvaldību padomes sestajā novērtējuma ziņojumā ūdeņraža izmantošana ar zemu emisiju līmeni tika atzīta par vienu no galvenajiem seku mazināšanas risinājumiem vairākās nozarēs, lai nākotnē panāktu nulles neto emisiju12.

Esošā literatūra par tīru ūdeņradi galvenokārt ir vērsta uz ražošanas tehnoloģiju iespējām ar piedāvājuma puses izmaksu analīzi15.(Šajā rakstā “tīrais” ūdeņradis ietver gan “zaļo”, gan “zilo” ūdeņradi, pirmais tiek ražots ar ūdens elektrolīzi, izmantojot atjaunojamo enerģiju, otrais tiek iegūts no fosilā kurināmā, bet dekarbonizēts ar CCUS.) Diskusija par ūdeņraža pieprasījumu galvenokārt ir vērsta uz transporta nozare attīstītajās valstīs — īpaši ūdeņraža kurināmā elementu transportlīdzekļi16,17.Spiediens smagās rūpniecības dekarbonizācijai ir atpalicis salīdzinājumā ar autotransporta spiedienu, atspoguļojot tradicionālos pieņēmumus, ka smagā rūpniecība
joprojām ir īpaši grūti samazināt, līdz parādās jaunas tehnoloģiskās inovācijas.Pētījumi par tīru (īpaši zaļo) ūdeņradi ir parādījuši tā tehnoloģisko briedumu un izmaksu samazināšanos17, taču ir nepieciešami turpmāki pētījumi, kuros galvenā uzmanība pievērsta potenciālo tirgu lielumam un nozaru tehnoloģiskajām prasībām, lai izmantotu tīra ūdeņraža piegādes paredzamo pieaugumu16.Izpratne par tīra ūdeņraža potenciālu veicināt globālo oglekļa neitralitāti pēc būtības būs neobjektīva, ja analīzes aprobežosies galvenokārt ar tā ražošanas izmaksām, tā patēriņu tikai labvēlīgās nozarēs un tā pielietojumu attīstītajās ekonomikās. Esošā literatūra par tīru ūdeņradi ir koncentrēta. galvenokārt par ražošanas tehnoloģiju iespējām ar piedāvājuma puses izmaksu analīzi15.(Šajā rakstā “tīrais” ūdeņradis ietver gan “zaļo”, gan “zilo” ūdeņradi, pirmais tiek ražots ar ūdens elektrolīzi, izmantojot atjaunojamo enerģiju, otrais tiek iegūts no fosilā kurināmā, bet dekarbonizēts ar CCUS.) Diskusija par ūdeņraža pieprasījumu galvenokārt ir vērsta uz transporta nozare attīstītajās valstīs — īpaši ūdeņraža kurināmā elementu transportlīdzekļi16,17.Spiediens smagās rūpniecības dekarbonizācijai ir atpalicis salīdzinājumā ar autotransporta spiedienu, atspoguļojot tradicionālos pieņēmumus, ka smago rūpniecību joprojām būs īpaši grūti mazināt, līdz parādīsies jauni tehnoloģiski jauninājumi.Pētījumi par tīru (īpaši zaļo) ūdeņradi ir parādījuši tā tehnoloģisko briedumu un izmaksu samazināšanos17, taču ir nepieciešami turpmāki pētījumi, kuros galvenā uzmanība pievērsta potenciālo tirgu lielumam un nozaru tehnoloģiskajām prasībām, lai izmantotu tīra ūdeņraža piegādes paredzamo pieaugumu16.Izpratne par tīra ūdeņraža potenciālu veicināt globālo oglekļa neitralitāti pēc būtības būs neobjektīva, ja analīzes aprobežosies ar tā ražošanas izmaksām, tā patēriņu tikai labvēlīgās nozarēs un tā izmantošanu attīstītajās ekonomikās.

Tīra ūdeņraža iespēju izvērtēšana ir atkarīga no tā kā alternatīvas degvielas un ķīmiskās izejvielas perspektīvās pieprasījumu pārvērtēšanas visā energosistēmā un ekonomikā, tostarp ņemot vērā atšķirīgos valsts apstākļus.Līdz šim nav šāda visaptveroša pētījuma par tīra ūdeņraža lomu Ķīnas neto nulles nākotnē.Šīs izpētes nepilnības aizpildīšana palīdzēs izveidot skaidrāku ceļvedi Ķīnas CO2 emisiju samazināšanai, ļaus novērtēt tās 2030. un 2060. gada dekarbonizācijas solījumu iespējamību un sniegs norādījumus citām augošām jaunattīstības ekonomikām ar lielām smagās rūpniecības nozarēm.

12

 

1. att. |Galveno valstu oglekļa emisijas un ūdeņraža analītiskais mehānisms enerģētikas sistēmā.a, Ķīnas oglekļa emisijas 2019. gadā salīdzinājumā ar ASV, Eiropu, Japānu un Indiju pēc degvielas.2019. gadā ogļu sadedzināšana veidoja lielāko daļu oglekļa emisiju Ķīnā (79,62 %) un Indijā (70,52 %), un naftas sadedzināšana visvairāk veicināja oglekļa emisijas ASV (41,98 %) un Eiropā (41,27 %).b, Ķīnas oglekļa emisijas 2019. gadā, salīdzinot ar ASV, Eiropu, Japānu un Indiju, pa nozarēm.Emisijas tiek parādītas kreisajā pusē un proporcijas labajā pusē a un b.Ķīnas (28,10 %) un Indijas (24,75 %) rūpniecības radīto oglekļa emisiju īpatsvars 2019. gadā bija daudz augstāks nekā ASV (9,26 %) un Eiropā (13,91 %). c, Tehniskais ceļš ar ūdeņraža tehnoloģijām, ko izmanto 2019. gadā. HTA sektoros.SMR, tvaika metāna reformēšana;PEM elektrolīze, polimēru elektrolītu membrānas elektrolīze;PEC process, fotoelektroķīmiskais process.
Šis pētījums cenšas atbildēt uz trim galvenajiem jautājumiem.Pirmkārt, kādi ir galvenie izaicinājumi HTA nozaru dekarbonizācijai tādās jaunattīstības valstīs kā Ķīna, kas atšķiras no attīstītajām valstīm?Vai pašreizējās ietekmes mazināšanas tehnoloģijas HTA nozarēs (īpaši smagajā rūpniecībā) ir pietiekami efektīvas, lai līdz 2060. gadam panāktu Ķīnas oglekļa neitralitāti?Otrkārt, kāda ir tīra ūdeņraža kā enerģijas nesēja un izejvielas perspektīvā loma HTA nozarēs, jo īpaši Ķīnā un citās jaunattīstības valstīs, kas tikko sākušas piekļūt tā perspektīvajai ražošanai un izmantošanai?Visbeidzot, pamatojoties uz visas Ķīnas enerģijas sistēmas dinamisku optimizāciju
tem, vai tīra ūdeņraža plaša izmantošana HTA nozarēs būtu rentabla salīdzinājumā ar citām iespējām?
Šeit mēs veidojam integrētas energosistēmas modeli, kas ietver gan piedāvājumu, gan pieprasījumu dažādās nozarēs, lai analizētu iespējamo izmaksu efektivitāti un tīra ūdeņraža lomu visā Ķīnas ekonomikā, liekot uzsvaru uz nepietiekami izpētītajām HTA nozarēm (1.c attēls).
3

Izlikšanas laiks: Mar-03-2023
Vai meklējat vairāk informācijas par DET Power profesionālajiem produktiem un jaudas risinājumiem?Mums ir ekspertu komanda, kas vienmēr ir gatava jums palīdzēt.Lūdzu, aizpildiet veidlapu, un mūsu tirdzniecības pārstāvis ar jums sazināsies tuvākajā laikā.