Rezultatet e analizës tregojnë se mbështetja në përmirësimin e efiçencës së energjisë së kombinuar vetëm me CCUS dhe NET nuk ka gjasa të jetë një rrugë me kosto efektive për dekarbonizimin e thellë të sektorëve të HTA të Kinës, veçanërisht industrive të rënda.Më konkretisht, aplikimi i përhapur i hidrogjenit të pastër në sektorët HTA mund të ndihmojë Kinën të arrijë neutralitetin e karbonit me kosto efektive krahasuar me një skenar pa prodhim dhe përdorim të pastër hidrogjeni.Rezultatet ofrojnë udhëzime të forta për rrugën e dekarbonizimit të HTA të Kinës dhe një referencë të vlefshme për vendet e tjera që përballen me sfida të ngjashme.
Dekarbonizimi i sektorëve industrialë të HTA me hidrogjen të pastër
Ne kryejmë një optimizim të integruar me kosto më të ulët të rrugëve zbutëse drejt neutralitetit të karbonit për Kinën në vitin 2060. Katër skenarë modelimi përcaktohen në Tabelën 1: biznesi si zakonisht (BAU), Kontributet e Përcaktuara Kombëtare të Kinës sipas Marrëveshjes së Parisit (NDC), net- emetime zero me aplikime pa hidrogjen (ZERO-NH) dhe emetime neto-zero me hidrogjen të pastër (ZERO-H).Sektorët HTA në këtë studim përfshijnë prodhimin industrial të çimentos, hekurit dhe çelikut dhe kimikateve kryesore (përfshirë amoniakun, sodën dhe sodën kaustike) dhe transportin e rëndë, duke përfshirë kamionët dhe transportin vendas.Detajet e plota jepen në seksionin Metodat dhe Shënimet plotësuese 1–5.Për sa i përket sektorit të hekurit dhe çelikut, pjesa dominuese e prodhimit ekzistues në Kinë (89,6%) është nga procesi bazë i furrës me oksigjen, një sfidë kryesore për dekarbonizimin e thellë të kësaj
industrisë.Procesi i furrës me hark elektrik përbënte vetëm 10.4% të prodhimit total në Kinë në vitin 2019, që është 17.5% më pak se pjesa mesatare botërore dhe 59.3% më pak se ajo për Shtetet e Bashkuara18.Ne analizuam 60 teknologjitë kryesore të zbutjes së emetimeve të prodhimit të çelikut në model dhe i klasifikuam ato në gjashtë kategori (Fig. 2a): përmirësimi i efikasitetit të materialit, performanca e teknologjisë së avancuar, elektrifikimi, CCUS, hidrogjeni jeshil dhe hidrogjeni blu (Tabela plotësuese 1).Krahasimi i optimizimeve të kostos së sistemit të ZERO-H me skenarët NDC dhe ZERO-NH tregon se përfshirja e opsioneve të hidrogjenit të pastër do të sillte reduktim të dukshëm të karbonit për shkak të futjes së proceseve të reduktimit të drejtpërdrejtë me hidrogjen të hekurit (hidrogjen-DRI).Vini re se hidrogjeni mund të shërbejë jo vetëm si një burim energjie në prodhimin e çelikut, por edhe si një agjent reduktues i karbonit në baza suplementare në procesin e furrës së shpërthimit-Furrën e Oksigjenit Bazë (BF-BOF) dhe 100% në rrugën hidrogjen-DRI.Nën ZERO-H, pjesa e BF-BOF do të reduktohej në 34% në 2060, me 45% furrë me hark elektrik dhe 21% hidrogjen-DRI, dhe hidrogjeni i pastër do të furnizonte 29% të kërkesës totale për energji përfundimtare në sektor.Me çmimin e rrjetit për energjinë diellore dhe të erës që pritet tërënie në 38-40 MWh-1 US$ në 205019, kostoja e hidrogjenit të gjelbër
gjithashtu do të bjerë, dhe rruga 100% hidrogjen-DRI mund të luajë një rol më të rëndësishëm nga sa njihej më parë.Lidhur me prodhimin e çimentos, modeli përfshin 47 teknologji kyçe zbutëse përgjatë proceseve të prodhimit të klasifikuara në gjashtë kategori (Tabela Plotësuese 2 dhe 3): efikasiteti i energjisë, lëndët djegëse alternative, reduktimi i raportit klinker-çimento, CCUS, hidrogjeni jeshil dhe hidrogjeni blu ( Fig. 2b).Rezultatet tregojnë se teknologjitë e përmirësuara të efiçencës së energjisë mund të zvogëlojnë vetëm 8-10% të emetimeve totale të CO2 në sektorin e çimentos dhe teknologjitë e bashkëprodhimit të nxehtësisë së mbeturinave dhe karburantit me oksigjen do të kenë efekt të kufizuar zbutës (4-8%).Teknologjitë për të reduktuar raportin klinker-çimento mund të japin zbutje relativisht të lartë të karbonit (50-70%), kryesisht duke përfshirë lëndët e para të dekarbonizuara për prodhimin e klinkerit duke përdorur skorje të grimcuar të furrës së shpërthimit, megjithëse kritikët vënë në dyshim nëse çimentoja që rezulton do të ruajë cilësitë e saj thelbësore.Por rezultatet aktuale tregojnë se përdorimi i hidrogjenit së bashku me CCUS mund të ndihmojë sektorin e çimentos të arrijë pothuajse zero emetime CO2 në vitin 2060.
Në skenarin ZERO-H, 20 teknologji të bazuara në hidrogjen (nga 47 teknologjitë e zbutjes) hyjnë në lojë në prodhimin e çimentos.Ne zbulojmë se kostoja mesatare e uljes së karbonit të teknologjive të hidrogjenit është më e ulët se metodat tipike të CCUS dhe ndërrimit të karburantit (Fig. 2b).Për më tepër, hidrogjeni jeshil pritet të jetë më i lirë se hidrogjeni blu pas vitit 2030, siç diskutohet në detaje më poshtë, në rreth 0,7-1,6 dollarë amerikanë kg−1 H2 (ref. 20), duke sjellë reduktime të konsiderueshme të CO2 në sigurimin e nxehtësisë industriale në prodhimin e çimentos .Rezultatet aktuale tregojnë se mund të reduktojë 89–95% të CO2 nga procesi i ngrohjes në industrinë e Kinës (Fig. 2b, teknologjitë
28–47), që është në përputhje me vlerësimin e Këshillit të Hidrogjenit prej 84–92% (ref. 21).Emetimet e CO2 të procesit të klinkerit duhet të pakësohen nga CCUS si në ZERO-H ashtu edhe në ZERO-NH.Ne gjithashtu simulojmë përdorimin e hidrogjenit si lëndë ushqyese në prodhimin e amoniakut, metanit, metanolit dhe kimikateve të tjera të listuara në përshkrimin e modelit.Në skenarin ZERO-H, prodhimi i amoniakut me bazë gazi me nxehtësi hidrogjeni do të fitojë një pjesë prej 20% të prodhimit total në 2060 (Fig. 3 dhe Tabela Plotësuese 4).Modeli përfshin katër lloje të teknologjive të prodhimit të metanolit: qymyr në metanol (CTM), gaz koks në metanol (CGTM), gaz natyror në metanol (NTM) dhe CGTM/NTM me nxehtësi hidrogjeni.Në skenarin ZERO-H, CGTM/NTM me nxehtësi hidrogjeni mund të arrijë një pjesë prodhimi prej 21% në vitin 2060 (Fig. 3).Kimikatet janë gjithashtu bartës të mundshëm të energjisë të hidrogjenit.Në bazë të analizës sonë të integruar, hidrogjeni mund të përbëjë 17% të konsumit final të energjisë për furnizimin me ngrohje në industrinë kimike deri në vitin 2060. Së bashku me bioenergjinë (18%) dhe energjinë elektrike (32%), hidrogjeni ka një rol të madh për të luajtur në 
dekarbonizimi i industrisë kimike HTA të Kinës (Fig. 4a).
Fig. 2 |Potenciali për zbutjen e karbonit dhe kostot e pakësimit të teknologjive kryesore të zbutjes.a, Gjashtë kategori të 60 teknologjive kryesore të zbutjes së emetimeve të prodhimit të çelikut.b, Gjashtë kategori me 47 teknologji kyçe për zbutjen e emetimeve të çimentos.Teknologjitë janë renditur sipas numrit, me përkufizimet përkatëse të përfshira në Tabelën Plotësuese 1 për a dhe Tabelën Suplementare 2 për b.Nivelet e gatishmërisë teknologjike (TRL) të secilës teknologji janë shënuar: TRL3, koncept;TRL4, prototip i vogël;TRL5, prototip i madh;TRL6, prototip i plotë në shkallë;TRL7, demonstrim para-tregtar;TRL8, demonstrim;TRL10, adoptim i hershëm;TRL11, i pjekur.
Dekarbonizimi i mënyrave të transportit HTA me hidrogjen të pastër Në bazë të rezultateve të modelimit, hidrogjeni gjithashtu ka potencial të madh për të dekarbonizuar sektorin e transportit të Kinës, megjithëse do të duhet kohë.Përveç LDV-ve, mënyra të tjera transporti të analizuara në model përfshijnë autobusët e flotës, kamionët (të lehtë/të vegjël/mesatarë/të rëndë), transportin vendas dhe hekurudhat, që mbulojnë pjesën më të madhe të transportit në Kinë.Për LDV-të, automjetet elektrike duket se do të mbeten konkurruese me kosto në të ardhmen.Në ZERO-H, penetrimi i qelizave të karburantit me hidrogjen (HFC) në tregun e LDV do të arrijë vetëm 5% në 2060 (Fig. 3).Megjithatë, për autobusët e flotës, autobusët HFC do të jenë më konkurrues me kosto sesa alternativat elektrike në vitin 2045 dhe do të përbëjnë 61% të flotës totale në vitin 2060 në skenarin ZERO-H, me pjesën e mbetur elektrike (Fig. 3).Sa për kamionët, rezultatet ndryshojnë sipas shkallës së ngarkesës.Lëvizja elektrike do të drejtojë më shumë se gjysmën e flotës totale të kamionëve të lehtë deri në vitin 2035 në ZERO-NH.Por në ZERO-H, kamionët e lehtë HFC do të jenë më konkurrues se kamionët e lehtë elektrikë deri në vitin 2035 dhe do të përbëjnë 53% të tregut deri në vitin 2060. Sa i përket kamionëve të rëndë, kamionët e rëndë HFC do të arrijnë 66% të treg në vitin 2060 në skenarin ZERO-H.Naftë/bio-naftë/CNG (gaz natyror i kompresuar) HDV-të (automjetet e rënda) do të dalin nga tregu pas vitit 2050 në të dy skenarët ZERO-NH dhe ZERO-H (Fig. 3).Automjetet HFC kanë një avantazh shtesë ndaj automjeteve elektrike në performancën e tyre më të mirë në kushte të ftohta, të rëndësishme në Kinën veriore dhe perëndimore.Përtej transportit rrugor, modeli tregon adoptim të gjerë të teknologjive të hidrogjenit në transportin detar në skenarin ZERO-H.Transporti vendas i Kinës është shumë energjik intensiv dhe një sfidë veçanërisht e vështirë dekarbonizimi.Hidrogjeni i pastër, veçanërisht si a
lëndë e parë për amoniak, ofron një mundësi për dekarbonizimin e transportit.Zgjidhja me kosto më të ulët në skenarin ZERO-H rezulton në 65% depërtim të anijeve me karburant amoniak dhe 12% të anijeve me karburant hidrogjen në 2060 (Fig. 3).Në këtë skenar, hidrogjeni do të përbëjë mesatarisht 56% të konsumit final të energjisë së të gjithë sektorit të transportit në vitin 2060. Ne modeluam gjithashtu përdorimin e hidrogjenit në ngrohjen e banesave (Shënimi Suplementar 6), por miratimi i tij është i papërfillshëm dhe ky punim fokusohet në përdorimi i hidrogjenit në industritë HTA dhe transportin e rëndë.Kursimet e kostos së neutralitetit të karbonit duke përdorur hidrogjen të pastër E ardhmja neutrale ndaj karbonit të Kinës do të karakterizohet nga dominimi i energjisë së rinovueshme, me një largim gradual të qymyrit në konsumin e saj të energjisë primare (Fig. 4).Lëndët djegëse jo-fosile përbëjnë 88% të përzierjes primare të energjisë në 2050 dhe 93% në 2060 nën ZERO-H. Era dhe dielli do të furnizojnë gjysmën e konsumit të energjisë primare në vitin 2060. Mesatarisht, në nivel kombëtar, pjesa e hidrogjenit të pastër në totalin e energjisë përfundimtare konsumi (TFEC) mund të arrijë në 13% në vitin 2060. Duke marrë parasysh heterogjenitetin rajonal të kapaciteteve prodhuese në industritë kryesore sipas rajonit (Tabela Plotësuese 7), ka dhjetë provinca me përqindje hidrogjeni të TFEC më të larta se mesatarja kombëtare, duke përfshirë Mongolinë e Brendshme, Fujian, Shandong dhe Guangdong, të nxitura nga burimet e pasura diellore dhe të erës në tokë dhe në det të hapur dhe/ose kërkesat e shumta industriale për hidrogjen.Në skenarin ZERO-NH, kostoja kumulative e investimit për të arritur neutralitetin e karbonit deri në vitin 2060 do të ishte 20.63 trilion dollarë, ose 1.58% e produktit të brendshëm bruto agregat (PBB) për 2020-2060.Investimi mesatar shtesë në baza vjetore do të ishte rreth 516 miliardë dollarë në vit.Ky rezultat është në përputhje me planin zbutës të Kinës prej 15 trilion dollarësh deri në vitin 2050, një investim i ri mesatar vjetor prej 500 miliardë dollarë amerikanë (ref. 22).Sidoqoftë, futja e opsioneve të hidrogjenit të pastër në sistemin energjetik të Kinës dhe lëndët e para industriale në skenarin ZERO-H rezulton në një investim kumulativ dukshëm më të ulët prej 18.91 trilion dollarë deri në vitin 2060 dhe në vitin 2060investimet do të reduktoheshin në më pak se 1% të PBB-së në vitin 2060 (Fig.4).Për sa i përket sektorëve të HTA, kostoja vjetore e investimit në tosektorët do të ishin rreth 392 miliardë dollarë në vit në ZERO-NHskenar, i cili është në përputhje me projeksionin e EnergjisëKomisioni i Tranzicionit (400 miliardë dollarë) (ref. 23).Megjithatë, nëse është e pastër
hidrogjeni është përfshirë në sistemin energjetik dhe lëndët ushqyese kimike, skenari ZERO-H tregon se kostoja vjetore e investimit në sektorët e HTA mund të reduktohet në 359 miliardë dollarë, kryesisht duke reduktuar varësinë në CCUS ose NET të kushtueshme.Rezultatet tona sugjerojnë se përdorimi i hidrogjenit të pastër mund të kursejë 1.72 trilion dollarë në kosto investimi dhe të shmangë një humbje prej 0.13% në PBB-në totale (2020–2060) krahasuar me një rrugë pa hidrogjen deri në vitin 2060.
Fig. 3 |Depërtimi i teknologjisë në sektorët tipikë HTA.Rezultatet sipas skenarëve BAU, NDC, ZERO-NH dhe ZERO-H (2020–2060).Në çdo vit historik, depërtimi specifik i teknologjisë në sektorë të ndryshëm tregohet nga shufrat me ngjyra, ku çdo shirit është një përqindje depërtimi deri në 100% (për një rrjetë me hije të plotë).Teknologjitë klasifikohen më tej sipas llojeve të ndryshme (të paraqitura në legjenda).CNG, gaz natyror i kompresuar;LPG, gaz i lëngshëm i naftës;LNG, gaz natyror i lëngshëm;w/wo, me ose pa;EAF, furre me hark elektrik;NSP, procesi i tharjes së parangrohës me pezullim të ri;WHR, rikuperimi i nxehtësisë së mbeturinave.
Koha e postimit: Mar-13-2023
