Sulaužyti sunkiai pašalinamą kliūtį Kinijos kelyje į anglies neutralumą naudojant švarų vandenilį
Tokios šalys kaip Kinija susiduria su kliūtimi siekdamos neutralizuoti anglies dioksidą: išmetamųjų teršalų mažinimas sunkiosios pramonės ir sunkiojo transporto srityse.Yra keletas išsamių tyrimų apie numatomą švaraus vandenilio vaidmenį šiuose „sunkiai sumažinamuose“ (HTA) sektoriuose.Čia atliekame integruotą dinaminę mažiausių sąnaudų modeliavimo analizę.Rezultatai rodo, kad, pirma, švarus vandenilis gali būti ir pagrindinis energijos nešiklis, ir žaliava, galinti žymiai sumažinti sunkiosios pramonės anglies dvideginio išmetimą.Be to, iki 2060 m. jis gali aprūpinti iki 50 % Kinijos sunkiųjų sunkvežimių ir autobusų parko bei didelę laivybos dalį.Antra, įgyvendinus realų švaraus vandenilio scenarijų, kuris 2060 m. pasieks 65,7 mln. tonų gavybos, būtų galima išvengti 1,72 trilijono USD vertės naujų investicijų, palyginti su scenarijumi be vandenilio.Šiame tyrime pateikiama įrodymų apie švaraus vandenilio vertę HTA sektoriuose Kinijai ir šalims, susiduriančioms su panašiais iššūkiais mažinant išmetamųjų teršalų kiekį, kad būtų pasiekti nuliniai tikslai.

Anglies dioksido neutralumo užtikrinimas yra neatidėliotina pasaulinė misija, tačiau nėra universalaus būdo, kaip daugiausia teršiančios šalys galėtų pasiekti šį tikslą1,2.Dauguma išsivysčiusių šalių, pvz., JAV ir Europos, vykdo anglies dioksido mažinimo strategijas, daugiausia dėmesio skiriant didelių lengvųjų transporto priemonių (LDV) parkui, elektros energijos gamybai, gamybai ir komerciniams bei gyvenamiesiems pastatams – keturiems sektoriams, kurie kartu sudaro didžioji dauguma jų išmetamo anglies dioksido kiekio3,4.Pagrindiniai besivystančių šalių teršėjai, pavyzdžiui, Kinija, priešingai, turi labai skirtingą ekonomiką ir energijos struktūras, todėl reikia skirtingų dekarbonizacijos prioritetų ne tik sektorių požiūriu, bet ir strategiškai diegiant naujas anglies dioksido neišskiriančias technologijas.

Pagrindiniai Kinijos anglies dvideginio išmetimo profilio skirtumai, palyginti su Vakarų šalių ekonomikomis, yra daug didesnės emisijos dalys sunkiosios pramonės sektoriuje ir daug mažesnės frakcijos mažo svorio transporto priemonėms ir energijos suvartojimui pastatuose (1 pav.).Kinija užima pirmąją vietą pasaulyje pagal cemento, geležies ir plieno, chemikalų ir statybinių medžiagų gamybą, pramoninei šilumai ir kokso gamybai sunaudojanti didžiulius anglies kiekius.Sunkioji pramonė išmeta 31 % dabartinių Kinijos bendro išmetamųjų teršalų kiekio, o tai 8 % viršija pasaulio vidurkį (23 %), 17 % didesnė nei JAV (14 %) ir 13 % didesnė nei Europos Sąjungos. (18 %) (5 nuoroda).

Kinija įsipareigojo iki 2030 m. pasiekti didžiausią išmetamo anglies dioksido kiekį ir iki 2060 m. pasiekti anglies dioksido neutralumą. Šie įsipareigojimai klimato kaitos srityje sulaukė didelio pagyrų, tačiau taip pat kėlė klausimų dėl jų pagrįstumo6, iš dalies dėl didelio „sunkiai sumažinamo“ (HTA) vaidmens. Kinijos ekonomikos procesai.Šie procesai visų pirma apima energijos naudojimą sunkiojoje pramonėje ir sunkiasvorį transportą, kurį bus sunku elektrifikuoti (taigi ir tiesiogiai pereiti prie atsinaujinančios energijos), ir pramoninius procesus, kurie dabar priklauso nuo iškastinio kuro, skirto cheminėms žaliavoms gaminti. Neseniai atlikta keletas tyrimų1 – 3 tiriant anglies dioksido mažinimo būdus siekiant neutralizuoti anglies dioksidą bendram Kinijos energetikos sistemos planavimui, tačiau atliekama ribota HTA sektorių analizė.Tarptautiniu mastu pastaraisiais metais buvo atkreiptas dėmesys į galimus švelninimo sprendimus, skirtus sveikatos priežiūros sektoriams7–14.HTA sektorių dekarbonizavimas yra sudėtingas, nes juos sunku visiškai elektrifikuoti ir (arba) ekonomiškai efektyviai7,8.Åhmanas pabrėžė, kad priklausomybė nuo kelių yra pagrindinė sveikatos priežiūros sektorių problema ir kad reikia vizijos ir ilgalaikio pažangiųjų technologijų planavimo, kad HTA sektoriai, ypač sunkioji pramonė, būtų „atrakinti“ nuo priklausomybės nuo iškastinio kuro9.Atliekant tyrimus buvo ištirtos naujos medžiagos ir švelninimo sprendimai, susiję su anglies dioksido surinkimu, naudojimu ir (arba) saugojimu (CCUS) ir neigiamų emisijų technologijomis (NET)10,11. Bent vieno tyrimo metu pripažįstama, kad į juos taip pat reikėtų atsižvelgti planuojant ilgalaikį laikotarpį11.Neseniai paskelbtoje Tarpvyriausybinės klimato kaitos komisijos šeštojoje vertinimo ataskaitoje „mažai teršalų išmetančio“ vandenilio naudojimas buvo pripažintas vienu iš pagrindinių sušvelninimo sprendimų, skirtų daugeliui sektorių, siekiant ateities, kad išmetamųjų teršalų kiekis būtų nulinis12.

Esamoje literatūroje apie švarų vandenilį daugiausia dėmesio skiriama gamybos technologijų galimybėms ir pasiūlos sąnaudų analizei15.(„Švarus“ vandenilis šiame dokumente apima „žaliąjį“ ir „mėlynąjį“ vandenilį, pirmasis gaminamas vandens elektrolizės būdu naudojant atsinaujinančią energiją, o antrasis gaunamas iš iškastinio kuro, bet dekarbonizuotas naudojant CCUS.) Vandenilio paklausos aptarimas daugiausia skirtas išsivysčiusių šalių transporto sektorius – ypač vandenilio kuro elementais varomos transporto priemonės16,17.Sunkiosios pramonės dekarbonizacijos spaudimas atsilieka nuo kelių transporto spaudimo, o tai atspindi įprastas prielaidas, kad sunkioji pramonė
bus ypač sunku sumažinti, kol neatsiras naujų technologinių naujovių.Švaraus (ypač žaliojo) vandenilio tyrimai parodė jo technologinę brandą ir mažėjančias išlaidas17, tačiau reikia atlikti tolesnius tyrimus, kuriuose pagrindinis dėmesys būtų skiriamas potencialių rinkų dydžiui ir pramonės technologiniams reikalavimams, siekiant išnaudoti būsimą švaraus vandenilio tiekimo augimą16.Supratimas apie švaraus vandenilio potencialą didinti visuotinį anglies neutralumą bus iš esmės šališkas, jei analizės daugiausia apsiribos jo gamybos sąnaudomis, jo vartojimu tik palankiuose sektoriuose ir jo taikymu išsivysčiusiose ekonomikose. Esama literatūra apie švarų vandenilį yra sutelkta daugiausia dėl gamybos technologijų galimybių ir pasiūlos sąnaudų analizės15.(„Švarus“ vandenilis šiame dokumente apima „žaliąjį“ ir „mėlynąjį“ vandenilį, pirmasis gaminamas vandens elektrolizės būdu naudojant atsinaujinančią energiją, o antrasis gaunamas iš iškastinio kuro, bet dekarbonizuotas naudojant CCUS.) Vandenilio paklausos aptarimas daugiausia skirtas išsivysčiusių šalių transporto sektorius – ypač vandenilio kuro elementais varomos transporto priemonės16,17.Sunkiosios pramonės dekarbonizacijos spaudimas atsiliko, palyginti su kelių transportu, o tai atspindi įprastas prielaidas, kad sunkiąją pramonę bus ypač sunku suvaldyti, kol neatsiras naujų technologinių naujovių.Švaraus (ypač žaliojo) vandenilio tyrimai parodė jo technologinę brandą ir mažėjančias išlaidas17, tačiau reikia atlikti tolesnius tyrimus, kuriuose pagrindinis dėmesys būtų skiriamas potencialių rinkų dydžiui ir pramonės technologiniams reikalavimams, siekiant išnaudoti būsimą švaraus vandenilio tiekimo augimą16.Supratimas apie švaraus vandenilio potencialą didinti visuotinį anglies neutralumą bus iš esmės šališkas, jei analizuojama daugiausia tik jo gamybos sąnaudos, jo vartojimas tik palankiuose sektoriuose ir jo taikymas išsivysčiusiose ekonomikose.

Švaraus vandenilio galimybių įvertinimas priklauso nuo jo, kaip alternatyvaus kuro ir cheminės žaliavos, poreikių iš naujo įvertinimo visoje energetikos sistemoje ir ekonomikoje, įskaitant skirtingų nacionalinių aplinkybių įvertinimą.Iki šiol nėra tokio išsamaus tyrimo apie švaraus vandenilio vaidmenį Kinijos ateityje, kai grynasis nulis.Užpildžius šią mokslinių tyrimų spragą, bus galima parengti aiškesnį Kinijos išmetamo CO2 kiekio mažinimo planą, įvertinti jos įsipareigojimų 2030 ir 2060 m. dekarbonizuoti pagrįstumą ir pateikti gaires kitoms augančioms besivystančioms ekonomikoms, turinčioms didelius sunkiosios pramonės sektorius.

12

 

1 pav. |Pagrindinių šalių anglies dvideginio emisija ir analitinis vandenilio mechanizmas energetikos sistemoje.a, Kinijos anglies dvideginio emisija 2019 m., palyginti su JAV, Europa, Japonija ir Indija, pagal kurą.2019 m. anglies deginimas sudarė didžiausią anglies dvideginio emisijos dalį Kinijoje (79,62 proc.) ir Indijoje (70,52 proc.), o naftos deginimas daugiausia prisidėjo prie anglies dvideginio išmetimo Jungtinėse Valstijose (41,98 proc.) ir Europoje (41,27 proc.).b, Kinijos anglies dvideginio išmetimas 2019 m., palyginti su JAV, Europa, Japonija ir Indija pagal sektorius.Išmetimai rodomi kairėje, o proporcija – dešinėje a ir b.Kinijos (28,10 %) ir Indijos (24,75 %) pramonės išmetamo anglies dvideginio dalis 2019 m. buvo daug didesnė nei JAV (9,26 %) ir Europoje (13,91 %). c, Techninis kelias su vandenilio technologijomis, pritaikytomis HTA sektoriuose.SMR, garo metano reformavimas;PEM elektrolizė, polimero elektrolitų membraninė elektrolizė;PEC procesas, fotoelektrocheminis procesas.
Šiuo tyrimu siekiama atsakyti į tris pagrindinius klausimus.Pirma, kokie yra pagrindiniai HTA sektorių dekarbonizacijos iššūkiai besivystančiose šalyse, pvz., Kinijoje, skiriasi nuo išsivysčiusių šalių?Ar dabartinės poveikio mažinimo technologijos HTA sektoriuose (ypač sunkiosios pramonės) yra pakankamai veiksmingos, kad iki 2060 m. Kinija būtų neutrali anglies dioksido kiekiu?Antra, koks yra numatomas švaraus vandenilio, kaip energijos nešiklio ir žaliavos, vaidmuo HTA sektoriuose, ypač Kinijoje ir kitose besivystančiose šalyse, kurios ką tik pradėjo gauti galimybę jį gaminti ir naudoti?Galiausiai, remiantis dinamišku visos Kinijos energijos sistemos optimizavimu
tem, ar platus švaraus vandenilio taikymas sveikatos priežiūros sektoriuose būtų ekonomiškas, palyginti su kitomis galimybėmis?
Čia mes sukuriame integruotos energijos sistemos modelį, apimantį tiek pasiūlą, tiek paklausą visuose sektoriuose, kad galėtume analizuoti numatomą švaraus vandenilio ekonominį efektyvumą ir vaidmenį visoje Kinijos ekonomikoje, akcentuojant nepakankamai ištirtus HTA sektorius (1c pav.).
3

Paskelbimo laikas: 2023-03-03
Ieškote daugiau informacijos apie profesionalius „DET Power“ produktus ir galios sprendimus?Mes turime profesionalų komandą, pasirengusią visada jums padėti.Užpildykite formą ir mūsų prekybos atstovas netrukus su jumis susisieks.