Breaking the hard-to-abate bottleneck in China‘s path to carbon neutrality with clean hydrogen（1）

Kikan awọn lile-to-abate bottleneck ni China ká ona si erogba neutrality pẹlu mọ hydrogen

Awọn orilẹ-ede bii Ilu China n dojukọ igo ni awọn ọna wọn si didoju erogba: idinku awọn itujade ni awọn ile-iṣẹ wuwo ati gbigbe ẹru-iṣẹ.Awọn ẹkọ-ijinle diẹ lo wa ti ipa ifojusọna fun hydrogen mimọ ni awọn apakan 'lile-to-abate' (HTA) wọnyi.Nibi a ṣe itupalẹ imudara iye owo ti o kere ju ti iṣọpọ.Awọn abajade fihan pe, akọkọ, hydrogen mimọ le jẹ mejeeji ti ngbe agbara pataki ati ohun elo ifunni ti o le dinku awọn itujade erogba ti ile-iṣẹ eru.O tun le epo to 50% ti China ká eru-ojuse ikoledanu ati ọkọ akero nipasẹ 2060 ati ki o pataki mọlẹbi ti sowo.Keji, oju iṣẹlẹ hydrogen mimọ ti o daju ti o de 65.7 Mt ti iṣelọpọ ni ọdun 2060 le yago fun US $ 1.72 aimọye ti idoko-owo tuntun ni akawe pẹlu oju iṣẹlẹ ti ko si-hydrogen.Iwadi yii n pese ẹri ti iye ti hydrogen mimọ ni awọn apa HTA fun China ati awọn orilẹ-ede ti o dojukọ awọn italaya kanna ni idinku awọn itujade lati ṣaṣeyọri awọn ibi-afẹde net-odo.

Ṣíṣe àìdásí-tọ̀túntòsì carbon jẹ iṣẹ́ apinfunni kánjúkánjú kárí ayé, ṣùgbọ́n kò sí ipa ọ̀nà ‘iwọn-gbogbo-gbogbo’ fún àwọn orílẹ̀-èdè pàtàkì tí ń yọ jáde láti bá ète yìí ṣẹ1,2 .Pupọ julọ awọn orilẹ-ede ti o ti ni idagbasoke, gẹgẹbi Amẹrika ati awọn ti o wa ni Yuroopu, n lepa awọn ọgbọn isọdọtun decar ti o dojukọ pataki lori awọn ọkọ oju-omi kekere ti ina-iṣẹ ina (LDV), iran agbara ina, iṣelọpọ ati awọn ile iṣowo ati ibugbe, awọn apa mẹrin ti o papọ fun ti o tobi pupọ ti awọn itujade erogba wọn3,4.Awọn emitters orilẹ-ede to sese ndagbasoke pataki, gẹgẹ bi China, ni iyatọ, ni awọn eto-ọrọ ti o yatọ pupọ ati awọn ẹya agbara, ti o nilo awọn pataki ent decarbonization ti o yatọ kii ṣe ni awọn ofin eka nikan ṣugbọn tun ni imuṣiṣẹ ilana ti awọn imọ-ẹrọ odo-erogba ti n yọ jade.

Awọn iyatọ bọtini ti profaili itujade erogba ti Ilu China ni akawe pẹlu awọn ti awọn ọrọ-aje iwọ-oorun jẹ awọn ipin itujade ti o tobi pupọ fun awọn ile-iṣẹ eru ati awọn ida ti o kere pupọ fun awọn LDV ati lilo agbara ni awọn ile (Fig. 1).Orile-ede China ni ipo akọkọ ni agbaye, ni ọna jijin, ni awọn ofin ti iṣelọpọ ti simenti, irin ati irin, awọn kemikali ati awọn ohun elo ing, n gba oye nla ti edu fun ooru ile-iṣẹ ati iṣelọpọ ti coke.Ile-iṣẹ ti o wuwo ṣe alabapin 31% ti awọn itujade lapapọ ti Ilu China lọwọlọwọ, ipin kan ti o ga ju apapọ agbaye lọ (23%), 17% tobi ju ti Amẹrika lọ (14%) ati 13% ti o ga ju ti European Union (18%) (ref.5).

Orile-ede China ti ṣe ileri lati gbejade awọn itujade erogba rẹ ṣaaju ọdun 2030 ati ṣaṣeyọri didoju erogba ṣaaju ọdun 2060. Awọn adehun oju-ọjọ wọnyi ni iyin kaakiri ṣugbọn tun gbe awọn ibeere dide nipa fea sibility6, ni apakan nitori ipa pataki ti 'lile-to-abate' (HTA) ilana ni China ká aje.Awọn ilana wọnyi ni pataki pẹlu lilo agbara ni ile-iṣẹ ti o wuwo ati gbigbe ẹru-iṣẹ ti yoo nira lati ṣe itanna (ati nitorinaa lati yipada taara si agbara isọdọtun) ati awọn ilana ile-iṣẹ ni bayi ti o da lori awọn epo fosaili fun awọn ifunni kemikali.Awọn ikẹkọ diẹ diẹ ti wa1- 3 ṣe iwadii awọn ipa ọna isọdọkan decar si didoju erogba fun igbero eto agbara gbogbogbo ti Ilu China ṣugbọn pẹlu awọn itupalẹ lopin ti awọn apa HTA.Ni kariaye, awọn ipinnu idinku agbara fun awọn apa HTA ti bẹrẹ lati fa akiyesi ni awọn ọdun aipẹ7-14.Decarbonization ti awọn apa HTA jẹ nija nitori wọn nira lati ṣe itanna ni kikun ati/tabi idiyele ni imunadoko7,8.Åhman tẹnumọ pe igbẹkẹle ipa ọna jẹ iṣoro bọtini fun awọn apa HTA ati pe iran ati igbero igba pipẹ fun awọn imọ-ẹrọ ilọsiwaju ni a nilo lati 'ṣii' awọn apa HTA, paapaa awọn ile-iṣẹ eru, lati igbẹkẹle fosaili9.Awọn ẹkọ-ẹkọ ti ṣawari awọn ohun elo titun ati awọn iṣeduro idinkuro ti o nii ṣe pẹlu gbigba erogba, lilo ati / tabi ibi ipamọ (CCUS) ati awọn imọ-ẹrọ imukuro odi (NETs) 10,11. ti o kere ju iwadi kan jẹwọ pe wọn yẹ ki o tun ṣe ayẹwo ni igbimọ igba pipẹ11.Ninu ijabọ Igbelewọn kẹfa ti a tu silẹ laipẹ ti Igbimọ Intergovernmental Panel lori Iyipada Oju-ọjọ, lilo hydrogen ‘ijadejade kekere’ ni a mọ gẹgẹ bi ọkan ninu awọn ojutu idinku bọtini fun awọn aaya iṣẹju pupọ si iyọrisi iyọrisi net-odo ojo iwaju12.

Awọn iwe ti o wa tẹlẹ lori hydrogen mimọ ti wa ni idojukọ pupọ lori awọn aṣayan imọ-ẹrọ iṣelọpọ pẹlu awọn itupalẹ ti awọn idiyele-ẹgbẹ ipese15.('Clean' hydrogen ninu iwe yii pẹlu mejeeji 'alawọ ewe' ati 'bulu' hydrogen, iṣaju ti iṣelọpọ nipasẹ omi eleto nipa lilo agbara isọdọtun, igbehin ti o wa lati awọn epo fosaili ṣugbọn decarbonized pẹlu CCUS.) Ifọrọwanilẹnuwo ti ibeere hydrogen ni idojukọ pupọ lori eka gbigbe ni awọn orilẹ-ede to ti ni idagbasoke — awọn ọkọ ayọkẹlẹ epo epo ni pato16,17.Awọn titẹ fun decarbonization ti awọn ile-iṣẹ eru ti lọ silẹ ni akawe pẹlu awọn ti o wa fun ibudo gbigbe opopona, ti n ṣe afihan awọn arosinu aṣa pe ile-iṣẹ eru yoo
wa ni pataki ni pataki lati dinku titi awọn igbekalẹ imọ-ẹrọ tuntun yoo farahan.Awọn ijinlẹ ti mimọ (paapaa alawọ ewe) hydrogen ti ṣe afihan idagbasoke imọ-ẹrọ rẹ ati idinku awọn idiyele17, ṣugbọn awọn iwadii siwaju ni a nilo ti o dojukọ iwọn awọn ọja ti o pọju ati awọn ibeere imọ-ẹrọ ti awọn ile-iṣẹ lati lo idagbasoke ifojusọna ti ipese hydrogen mimọ16.Imọye agbara ti hydrogen mimọ lati ṣe ilosiwaju didoju erogba agbaye yoo jẹ aiṣedeede lainidi ti awọn itupalẹ ba ni opin nipataki si awọn idiyele ti iṣelọpọ rẹ, agbara rẹ nipasẹ awọn apa ti o nifẹ si nikan ati ohun elo rẹ ni awọn eto-ọrọ aje ti o dagbasoke. Awọn iwe ti o wa tẹlẹ lori hydrogen mimọ wa ni idojukọ. pupọ julọ lori awọn aṣayan imọ-ẹrọ iṣelọpọ pẹlu awọn itupalẹ ti awọn idiyele-ẹgbẹ ipese15.('Clean' hydrogen ninu iwe yii pẹlu mejeeji 'alawọ ewe' ati 'bulu' hydrogen, iṣaju ti iṣelọpọ nipasẹ omi eleto nipa lilo agbara isọdọtun, igbehin ti o wa lati awọn epo fosaili ṣugbọn decarbonized pẹlu CCUS.) Ifọrọwanilẹnuwo ti ibeere hydrogen ni idojukọ pupọ lori eka gbigbe ni awọn orilẹ-ede to ti ni idagbasoke — awọn ọkọ ayọkẹlẹ epo epo ni pato16,17.Awọn titẹ fun isọkuro ti awọn ile-iṣẹ eru ti lọ silẹ ni akawe pẹlu awọn ti o wa fun ibudo gbigbe opopona, ti n ṣe afihan awọn arosinu ti aṣa pe ile-iṣẹ eru yoo wa ni pataki lati dinku titi di igba ti awọn imotuntun imọ-ẹrọ tuntun yoo farahan.Awọn ijinlẹ ti mimọ (paapaa alawọ ewe) hydrogen ti ṣe afihan idagbasoke imọ-ẹrọ rẹ ati idinku awọn idiyele17, ṣugbọn awọn iwadii siwaju ni a nilo ti o dojukọ iwọn awọn ọja ti o pọju ati awọn ibeere imọ-ẹrọ ti awọn ile-iṣẹ lati lo idagbasoke ifojusọna ti ipese hydrogen mimọ16.Loye agbara ti hydrogen mimọ lati ṣe ilosiwaju didoju erogba agbaye yoo jẹ aiṣedeede lainidi ti awọn itupalẹ ba ni opin nipataki si awọn idiyele ti iṣelọpọ rẹ, agbara rẹ nipasẹ awọn apa ti o nifẹ si nikan ati ohun elo rẹ ni awọn eto-ọrọ aje ti idagbasoke.

Ṣiṣayẹwo awọn aye fun hydrogen mimọ da lori ṣiṣayẹwo awọn ibeere ifojusọna rẹ bi epo omiiran ati ifunni kemikali kọja gbogbo eto agbara ati eto-ọrọ aje, pẹlu akiyesi awọn ayidayida orilẹ-ede oriṣiriṣi.Ko si iru iwadi okeerẹ titi di oni lori ipa ti hydrogen mimọ ni ọjọ iwaju net-odo China.Kikun aafo iwadi yii yoo ṣe iranlọwọ lati fa oju-ọna ti o han gbangba fun idinku awọn itujade CO2 ti China, gba igbelewọn iṣeeṣe ti awọn adehun decarbonization 2030 ati 2060 ati pese itọsọna fun awọn eto-ọrọ idagbasoke idagbasoke miiran pẹlu awọn apa ile-iṣẹ wuwo nla.

olusin 1 |Awọn itujade erogba ti awọn orilẹ-ede pataki ati ẹrọ itupalẹ fun hydrogen ninu eto agbara.a, Awọn itujade erogba China ni ọdun 2019 ni akawe pẹlu Amẹrika, Yuroopu, Japan ati India, nipasẹ epo.Ni ọdun 2019, ijona eedu gba ipin ti o tobi julọ ti itujade erogba ni Ilu China (79.62%) ati India (70.52%), ati ijona epo ṣe alabapin pupọ julọ si itujade erogba ni Amẹrika (41.98%) ati Yuroopu (41.27%).b, Awọn itujade erogba China ni ọdun 2019 ni akawe pẹlu Amẹrika, Yuroopu, Japan ati India, nipasẹ eka.Awọn itujade ti han ni apa osi ati ipin ni apa ọtun ni a ati b.Ipin awọn itujade erogba lati ile-iṣẹ ni Ilu China (28.10%) ati India (24.75%) ga pupọ ju ti Amẹrika (9.26%) ati Yuroopu (13.91%) ni ọdun 2019. c, Ọna imọ-ẹrọ pẹlu awọn imọ-ẹrọ hydrogen ti a lo ninu awọn eka HTA.SMR, nya methane atunṣe;PEM electrolysis, polima electrolyte awo electrolysis;Ilana PEC, ilana photoelectrochemical.

Iwadi yii n wa idahun awọn ibeere pataki mẹta.Ni akọkọ, kini awọn italaya bọtini fun isọkuro ti awọn apa HTA ni awọn orilẹ-ede to sese ndagbasoke bii China, gẹgẹ bi iyatọ si ti awọn orilẹ-ede to ti dagbasoke?Njẹ awọn imọ-ẹrọ idinku lọwọlọwọ ni awọn apa HTA (paapaa ile-iṣẹ eru) munadoko to lati ṣaṣeyọri didoju erogba China nipasẹ 2060?Keji, kini awọn ipa ti ifojusọna fun hydrogen mimọ bi mejeeji ti ngbe agbara ati ifunni ni awọn apa HTA, pataki ni Ilu China ati awọn orilẹ-ede to sese ndagbasoke ti o ṣẹṣẹ bẹrẹ lati wọle si iṣelọpọ ati lilo ifojusọna rẹ?Lakotan, da lori iṣapeye agbara ti gbogbo agbara sys ti China

tem, ṣe ohun elo ibigbogbo ti hydrogen mimọ ni awọn apa HTA jẹ iye owo ti o munadoko ni akawe pẹlu awọn aṣayan miiran?

Nibi a ṣe agbero awoṣe ti eto agbara iṣọpọ pẹlu mejeeji ipese ati ibeere kọja awọn apa lati ṣe itupalẹ imunadoko idiyele ti ifojusọna ati awọn ipa ti hydrogen mimọ ni gbogbo eto-ọrọ China, pẹlu tcnu lori awọn apa HTA ti a ṣewadii (Fig. 1c).

Akoko ifiweranṣẹ: Mar-03-2023