شکستن گلوگاه سخت در مسیر چین به سمت بی طرفی کربن با هیدروژن تمیز
کشورهایی مانند چین در مسیر خود به سمت بی طرفی کربن با تنگنا مواجه هستند: کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در صنایع سنگین و حمل و نقل سنگین.مطالعات عمیق کمی در مورد نقش آینده‌نگر هیدروژن پاک در این بخش‌های «کاهش سخت» (HTA) وجود دارد.در اینجا ما یک تحلیل مدلسازی پویا یکپارچه کم هزینه انجام می دهیم.نتایج نشان می‌دهد که اولاً، هیدروژن پاک می‌تواند هم حامل انرژی و هم ماده اولیه باشد که می‌تواند به طور قابل‌توجهی انتشار کربن صنایع سنگین را کاهش دهد.همچنین می تواند تا سال 2060 سوخت 50 درصد از ناوگان کامیون ها و اتوبوس های سنگین چین و سهم قابل توجهی از حمل و نقل را تامین کند.دوم، یک سناریوی واقعی هیدروژن پاک که در سال 2060 به 65.7 میلیون تن می رسد، می تواند از 1.72 تریلیون دلار سرمایه گذاری جدید در مقایسه با سناریوی بدون هیدروژن جلوگیری کند.این مطالعه شواهدی از ارزش هیدروژن پاک در بخش‌های HTA برای چین و کشورهایی که با چالش‌های مشابه در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای برای دستیابی به اهداف خالص صفر مواجه هستند، ارائه می‌کند.

دستیابی به بی‌طرفی کربن یک ماموریت جهانی فوری است، اما هیچ مسیری برای کشورهای اصلی انتشار دهنده برای دستیابی به این هدف وجود ندارد.اکثر کشورهای توسعه یافته، مانند ایالات متحده و کشورهای اروپایی، استراتژی‌های بنزین‌زدایی از خودرو را دنبال می‌کنند که به ویژه بر ناوگان بزرگ خودروهای سبک (LDV)، تولید برق، تولید و ساختمان‌های تجاری و مسکونی متمرکز است، چهار بخش که مجموعاً اکثریت وسیعی از انتشار کربن آنها 3,4 .در مقابل، تولیدکنندگان عمده کشورهای در حال توسعه، مانند چین، اقتصادها و ساختارهای انرژی بسیار متفاوتی دارند که نیازمند اولویت‌های کربن‌زدایی متفاوتی هستند نه تنها از نظر بخش، بلکه همچنین در استقرار استراتژیک فناوری‌های نوظهور بدون کربن.

تمایزات اصلی مشخصات انتشار کربن چین در مقایسه با اقتصادهای غربی، سهم انتشار بسیار بیشتر برای صنایع سنگین و بخش بسیار کوچکتر برای LDV و مصرف انرژی در ساختمان ها است (شکل 1).چین از نظر تولید سیمان، آهن و فولاد، مواد شیمیایی و مصالح ساختمانی، مصرف مقادیر زیادی زغال سنگ برای گرمای صنعتی و تولید کک، رتبه اول را در جهان دارد.صنایع سنگین 31 درصد از کل گازهای گلخانه ای فعلی چین را تشکیل می دهد، سهمی که 8 درصد بیشتر از میانگین جهانی (23 درصد)، 17 درصد بیشتر از ایالات متحده (14 درصد) و 13 درصد بیشتر از اتحادیه اروپا است. (18%) (مرجع 5).

چین متعهد شده است که انتشار کربن خود را قبل از سال 2030 به اوج برساند و قبل از سال 2060 به بی‌طرفی کربن دست یابد. این تعهدات آب و هوایی مورد تحسین گسترده قرار گرفت، اما همچنین سوالاتی را در مورد عملی بودن آنها ایجاد کرد. فرآیندهای اقتصاد چیناین فرآیندها به ویژه شامل استفاده از انرژی در صنایع سنگین و حمل‌ونقل سنگین است که برق‌رسانی (و در نتیجه انتقال مستقیم به انرژی تجدیدپذیر دشوار خواهد بود) و فرآیندهای صنعتی که اکنون به سوخت‌های فسیلی برای مواد اولیه شیمیایی وابسته هستند. چند مطالعه اخیر انجام شده است. 3 بررسی مسیرهای بن‌زدایی کربن به سمت بی‌طرفی کربن برای برنامه‌ریزی کلی سیستم انرژی چین، اما با تحلیل‌های محدود بخش‌های HTA.در سطح بین‌المللی، راه‌حل‌های کاهش بالقوه برای بخش‌های HTA در سال‌های اخیر شروع به جلب توجه کرده‌اند.کربن زدایی بخش های HTA چالش برانگیز است زیرا برق رسانی به طور کامل و/یا مقرون به صرفه دشوار است.Åhman تأکید کرد که وابستگی به مسیر مشکل کلیدی برای بخش‌های HTA است و چشم‌انداز و برنامه‌ریزی بلندمدت برای فناوری‌های پیشرفته برای «باز کردن» بخش‌های HTA، به‌ویژه صنایع سنگین، از وابستگی فسیلی مورد نیاز است.مطالعات مواد جدید و راه‌حل‌های کاهش مربوط به جذب، استفاده و/یا ذخیره‌سازی کربن (CCUS) و فن‌آوری‌های انتشار منفی (NETs) را مورد بررسی قرار داده‌اند.در ششمین گزارش ارزیابی هیئت بین‌دولتی تغییرات آب و هوایی که اخیراً منتشر شده است، استفاده از هیدروژن «کم انتشار» به عنوان یکی از راه‌حل‌های کاهش آلاینده کلیدی برای بخش‌های مختلف در جهت دستیابی به آینده انتشار خالص صفر شناخته شد.

ادبیات موجود در مورد هیدروژن پاک عمدتاً بر روی گزینه‌های فناوری تولید با تحلیل هزینه‌های طرف عرضه متمرکز شده است.(هیدروژن "پاک" در این مقاله شامل هیدروژن "سبز" و "آبی" است، اولی توسط الکترولیز آب با استفاده از نیروی تجدید پذیر تولید می شود، دومی از سوخت های فسیلی منشأ می گیرد اما با CCUS کربن زدایی شده است.) بحث در مورد تقاضای هیدروژن عمدتاً بر روی متمرکز است. بخش حمل و نقل در کشورهای توسعه یافته – به ویژه وسایل نقلیه پیل سوختی هیدروژنی 16،17.فشارها برای کربن زدایی صنایع سنگین در مقایسه با فشارهای مربوط به حمل و نقل جاده ای عقب مانده است که منعکس کننده فرضیات متعارف است که صنایع سنگین
تا زمانی که نوآوری های جدید تکنولوژیکی پدیدار شوند، کاهش آن بسیار دشوار است.مطالعات هیدروژن پاک (به ویژه سبز) بلوغ تکنولوژیکی و کاهش هزینه‌های آن را نشان داده است، اما مطالعات بیشتری مورد نیاز است که بر اندازه بازارهای بالقوه و الزامات تکنولوژیکی صنایع برای بهره‌برداری از رشد آینده‌نگر عرضه هیدروژن پاک تمرکز کند.درک پتانسیل هیدروژن پاک برای پیشبرد بی طرفی کربن جهانی ذاتاً مغرضانه خواهد بود اگر تحلیل ها عمدتاً به هزینه های تولید آن، مصرف آن توسط بخش های مورد علاقه و کاربرد آن در اقتصادهای توسعه یافته محدود شود. ادبیات موجود در مورد هیدروژن پاک متمرکز شده است. عمدتاً بر روی گزینه های فناوری تولید با تجزیه و تحلیل هزینه های طرف عرضه15.(هیدروژن "پاک" در این مقاله شامل هیدروژن "سبز" و "آبی" است، اولی توسط الکترولیز آب با استفاده از نیروی تجدید پذیر تولید می شود، دومی از سوخت های فسیلی منشأ می گیرد اما با CCUS کربن زدایی شده است.) بحث در مورد تقاضای هیدروژن عمدتاً بر روی متمرکز است. بخش حمل و نقل در کشورهای توسعه یافته – به ویژه وسایل نقلیه پیل سوختی هیدروژنی 16،17.فشارها برای کربن زدایی صنایع سنگین در مقایسه با فشارهای مربوط به حمل و نقل جاده ای عقب مانده است، که منعکس کننده فرضیات متعارف است مبنی بر اینکه کاهش صنایع سنگین تا زمان ظهور نوآوری های تکنولوژیکی جدید بسیار دشوار خواهد بود.مطالعات هیدروژن پاک (به ویژه سبز) بلوغ تکنولوژیکی و کاهش هزینه‌های آن را نشان داده است، اما مطالعات بیشتری مورد نیاز است که بر اندازه بازارهای بالقوه و الزامات تکنولوژیکی صنایع برای بهره‌برداری از رشد آینده‌نگر عرضه هیدروژن پاک تمرکز کند.درک پتانسیل هیدروژن پاک برای پیشبرد بی طرفی کربن جهانی ذاتاً مغرضانه خواهد بود اگر تحلیل ها عمدتاً به هزینه های تولید آن، مصرف آن توسط بخش های مورد علاقه و کاربرد آن در اقتصادهای توسعه یافته محدود شود.

ارزیابی فرصت‌ها برای هیدروژن پاک بستگی به ارزیابی مجدد تقاضاهای احتمالی آن به عنوان سوخت جایگزین و مواد اولیه شیمیایی در کل سیستم انرژی و اقتصاد، از جمله در نظر گرفتن شرایط مختلف ملی دارد.تا به امروز چنین مطالعه جامعی در مورد نقش هیدروژن پاک در آینده خالص چین وجود ندارد.پر کردن این شکاف تحقیقاتی به ترسیم نقشه راه واضح تری برای کاهش انتشار CO2 در چین کمک می کند، امکان ارزیابی امکان پذیری تعهدات کربن زدایی آن در سال های 2030 و 2060 را فراهم می کند و راهنمایی برای سایر اقتصادهای در حال توسعه در حال رشد با بخش های بزرگ صنعتی سنگین ارائه می دهد.

12

 

شکل 1 |انتشار کربن کشورهای کلیدی و مکانیسم تحلیلی هیدروژن در سیستم انرژیالف، انتشار کربن چین در سال 2019 در مقایسه با ایالات متحده، اروپا، ژاپن و هند بر اساس سوخت.در سال 2019، احتراق زغال سنگ بیشترین سهم از انتشار کربن را در چین (79.62٪) و هند (70.52٪) به خود اختصاص داد و احتراق نفت بیشترین سهم را در انتشار کربن در ایالات متحده (41.98٪) و اروپا (41.27٪) داشت.b، انتشار کربن چین در سال 2019 در مقایسه با ایالات متحده، اروپا، ژاپن و هند، بر اساس بخش.انتشار در سمت چپ و نسبت در سمت راست در a و b نمایش داده می شود.نسبت انتشار کربن از صنعت در چین (28.10٪) و هند (24.75٪) بسیار بیشتر از ایالات متحده (9.26٪) و اروپا (13.91٪) در سال 2019 بود. ج، مسیر فنی با فناوری های هیدروژن به کار رفته در بخش های HTASMR، اصلاح متان بخار؛الکترولیز PEM، الکترولیز غشای الکترولیت پلیمری؛فرآیند PEC، فرآیند فوتوالکتروشیمیایی.
این مطالعه به دنبال پاسخ به سه پرسش کلیدی است.اول، چالش های کلیدی برای کربن زدایی بخش های HTA در کشورهای در حال توسعه مانند چین، به عنوان متمایز از کشورهای توسعه یافته چیست؟آیا فناوری‌های کاهش‌دهنده فعلی در بخش‌های HTA (به ویژه صنایع سنگین) برای دستیابی به بی‌طرفی کربن چین تا سال 2060 به اندازه کافی مؤثر هستند؟دوم، نقش احتمالی هیدروژن پاک به عنوان حامل انرژی و خوراک در بخش‌های HTA، به‌ویژه در چین و سایر کشورهای در حال توسعه که به تازگی شروع به دسترسی به تولید و استفاده آینده‌نگر آن کرده‌اند، چیست؟در نهایت، بر اساس بهینه سازی دینامیکی کل سیستم انرژی چین
آیا کاربرد گسترده هیدروژن پاک در بخش های HTA در مقایسه با سایر گزینه ها مقرون به صرفه است؟
در اینجا ما مدلی از یک سیستم انرژی یکپارچه شامل عرضه و تقاضا در بخش‌ها برای تجزیه و تحلیل اثربخشی هزینه و نقش هیدروژن پاک در کل اقتصاد چین، با تاکید بر بخش‌های HTA که کمتر مورد تحقیق قرار گرفته‌اند، می‌سازیم (شکل 1c).
3

زمان ارسال: مارس-03-2023
آیا به دنبال اطلاعات بیشتر در مورد محصولات حرفه ای و راه حل های برق DET Power هستید؟ما یک تیم متخصص داریم که همیشه آماده کمک به شماست.لطفا فرم را پر کنید تا نماینده فروش ما به زودی با شما تماس خواهد گرفت.