Mae canlyniadau'r dadansoddiad yn dangos bod dibynnu ar wella effeithlonrwydd ynni ynghyd â CCUS a NETs yn unig yn annhebygol o fod yn llwybr cost-effeithiol ar gyfer datgarboneiddio dwfn sectorau HTA Tsieina, yn enwedig diwydiannau trwm.Yn fwy penodol, gall cymhwyso hydrogen glân yn eang mewn sectorau HTA helpu Tsieina i gyflawni niwtraliaeth carbon yn gost effeithiol o'i gymharu â senario heb gynhyrchu a defnyddio hydrogen glân.Mae'r canlyniadau'n rhoi arweiniad cryf ar gyfer llwybr datgarboneiddio HTA Tsieina ac yn gyfeiriad gwerthfawr ar gyfer gwledydd eraill sy'n wynebu heriau tebyg.
Datgarboneiddio sectorau diwydiannol HTA gyda hydrogen glân
Rydym yn cynnal optimeiddio integredig am y gost leiaf o lwybrau lliniaru i niwtraliaeth carbon ar gyfer Tsieina yn 2060. Diffinnir pedwar senario modelu yn Nhabl 1: Busnes fel arfer (BAU), Cyfraniadau a Benderfynir yn Genedlaethol Tsieina o dan Gytundeb Paris (NDC), net- allyriadau sero gyda chymwysiadau dim hydrogen (ZERO-NH) ac allyriadau sero-net gyda hydrogen glân (ZERO-H).Mae sectorau HTA yn yr astudiaeth hon yn cynnwys cynhyrchu diwydiannol o sment, haearn a dur a chemegau allweddol (gan gynnwys amonia, soda a soda costig) a chludiant trwm, gan gynnwys lorïau a llongau domestig.Ceir manylion llawn yn yr adran Dulliau a Nodiadau Atodol 1–5.O ran y sector haearn a dur, mae'r gyfran amlycaf o'r cynhyrchiad presennol yn Tsieina (89.6%) trwy'r broses ffwrnais chwyth ocsigen sylfaenol, yn her allweddol ar gyfer datgarboneiddio dwfn o hyn.
diwydiant.Roedd y broses ffwrnais arc trydan yn cynnwys dim ond 10.4% o gyfanswm y cynhyrchiad yn Tsieina yn 2019, sydd 17.5% yn llai na chyfran gyfartalog y byd a 59.3% yn llai na chyfran yr Unol Daleithiau18.Dadansoddwyd 60 o dechnolegau lliniaru allyriadau gwneud dur allweddol yn y model a'u dosbarthu i chwe chategori (Ffig. 2a): gwella effeithlonrwydd deunydd, perfformiad technoleg uwch, trydaneiddio, CCUS, hydrogen gwyrdd a hydrogen glas (Tabl Atodol 1).Mae cymharu optimeiddiadau cost system ZERO-H â senarios NDC a ZERO-NH yn dangos y byddai cynnwys opsiynau hydrogen glân yn arwain at ostyngiad sylweddol mewn carbon yn sgil cyflwyno prosesau lleihau haearn yn uniongyrchol â hydrogen (hydrogen-DRI).Sylwch y gall hydrogen wasanaethu nid yn unig fel ffynhonnell ynni mewn gwneud dur ond hefyd fel cyfrwng lleihau carbon ar sail atodol ym mhroses Ffwrnais Ocsigen Sylfaenol Ffwrnais Chwyth (BF-BOF) a 100% yn y llwybr hydrogen-DRI.O dan ZERO-H, byddai cyfran y BF-BOF yn cael ei ostwng i 34% yn 2060, gyda 45% o ffwrnais arc trydan a 21% hydrogen-DRI, a byddai hydrogen glân yn cyflenwi 29% o gyfanswm y galw terfynol am ynni yn y sector.Disgwylir i'r pris grid ar gyfer ynni solar a gwyntgostyngiad i US$38–40MWh−1 yn 205019, cost hydrogen gwyrdd
hefyd yn dirywio, a gall y llwybr hydrogen-DRI 100% chwarae rhan bwysicach nag a gydnabuwyd yn flaenorol.O ran cynhyrchu sment, mae'r model yn cynnwys 47 o dechnolegau lliniaru allweddol ar draws y prosesau cynhyrchu wedi'u dosbarthu'n chwe chategori (Tablau Atodol 2 a 3): effeithlonrwydd ynni, tanwyddau amgen, lleihau'r gymhareb clincer-i-sment, CCUS, hydrogen gwyrdd a hydrogen glas ( Ffig. 2b).Dengys y canlyniadau mai dim ond 8-10% o gyfanswm yr allyriadau CO2 yn y sector sment y gall technolegau effeithlonrwydd ynni gwell eu lleihau, a bydd technolegau cydgynhyrchu gwres gwastraff a thanwydd ocsi yn cael effaith liniaru gyfyngedig (4-8%).Gall technolegau i leihau’r gymhareb clincer-i-sment gynhyrchu mesurau lliniaru carbon cymharol uchel (50–70%), yn bennaf yn cynnwys deunyddiau crai datgarboneiddio ar gyfer cynhyrchu clincer gan ddefnyddio slag ffwrnais chwyth gronynnog, er bod beirniaid yn amau a fydd y sment canlyniadol yn cadw ei rinweddau hanfodol.Ond mae canlyniadau cyfredol yn dangos y gallai defnyddio hydrogen ynghyd â CCUS helpu'r sector sment i gyflawni allyriadau CO2 bron yn sero yn 2060.
Yn y senario ZERO-H, mae 20 o dechnolegau sy'n seiliedig ar hydrogen (allan o'r 47 o dechnolegau lliniaru) yn dod i rym ym maes cynhyrchu sment.Rydym yn canfod bod cost lleihau carbon cyfartalog technolegau hydrogen yn is na CCUS nodweddiadol a dulliau newid tanwydd (Ffig. 2b).At hynny, disgwylir i hydrogen gwyrdd fod yn rhatach na hydrogen glas ar ôl 2030 fel y trafodir yn fanwl isod, sef tua US$0.7–US$1.6 kg−1 H2 (cyf. 20), gan ddod â gostyngiadau CO2 sylweddol yn y ddarpariaeth o wres diwydiannol wrth wneud sment. .Dengys y canlyniadau presennol y gall leihau 89–95% o'r CO2 o'r broses wresogi yn niwydiant Tsieina (Ffig. 2b, technolegau).
28–47), sy'n gyson ag amcangyfrif y Cyngor Hydrogen o 84–92% (cyf. 21).Mae'n rhaid i CCUS leihau allyriadau CO2 proses clincer yn ZERO-H a ZERO-NH.Rydym hefyd yn efelychu defnydd o hydrogen fel porthiant wrth gynhyrchu amonia, methan, methanol a chemegau eraill a restrir yn y disgrifiad model.Yn y senario ZERO-H, bydd cynhyrchu amonia sy'n seiliedig ar nwy gyda gwres hydrogen yn ennill cyfran o 20% o gyfanswm y cynhyrchiad yn 2060 (Ffig. 3 a Thabl Atodol 4).Mae'r model yn cynnwys pedwar math o dechnolegau cynhyrchu methanol: glo i fethanol (CTM), nwy golosg i methanol (CGTM), nwy naturiol i fethanol (NTM) a CGTM / NTM gyda gwres hydrogen.Yn y senario ZERO-H, gall CGTM/NTM gyda gwres hydrogen gyflawni cyfran gynhyrchu o 21% yn 2060 (Ffig. 3).Mae cemegau hefyd yn gludwyr ynni posibl hydrogen.Ar sail ein dadansoddiad integredig, gall hydrogen gynnwys 17% o'r defnydd terfynol o ynni ar gyfer darparu gwres yn y diwydiant cemegol erbyn 2060. Ynghyd â bio-ynni (18%) a thrydan (32%), mae gan hydrogen ran fawr i'w chwarae mewn 
datgarboneiddio diwydiant cemegol HTA Tsieina (Ffig. 4a).
Ffig. 2 |Potensial i liniaru carbon a chostau lleihau technolegau lliniaru allweddol.a, Chwe chategori o 60 o dechnolegau lliniaru allyriadau gwneud dur allweddol.b, Chwe chategori o 47 o dechnolegau lliniaru allyriadau sment allweddol.Rhestrir y technolegau yn ôl rhif, gyda diffiniadau cyfatebol wedi'u cynnwys yn Nhabl Atodol 1 ar gyfer a a Thabl Atodol 2 ar gyfer b.Mae lefelau parodrwydd technoleg (TRLs) pob technoleg wedi'u nodi: TRL3, cysyniad;TRL4, prototeip bach;TRL5, prototeip mawr;TRL6, prototeip llawn ar raddfa;TRL7, arddangosiad cyn-fasnachol;TRL8, arddangosiad;TRL10, mabwysiadu cynnar;TRL11, aeddfed.
Datgarboneiddio dulliau cludo HTA â hydrogen glân Ar sail y canlyniadau modelu, mae gan hydrogen hefyd botensial mawr i ddatgarboneiddio sector trafnidiaeth Tsieina, er y bydd yn cymryd amser.Yn ogystal â LDVs, mae dulliau trafnidiaeth eraill a ddadansoddwyd yn y model yn cynnwys bysiau fflyd, tryciau (ysgafn / bach / canolig / trwm), llongau domestig a rheilffyrdd, sy'n cwmpasu'r rhan fwyaf o gludiant yn Tsieina.Ar gyfer LDVs, mae cerbydau trydan yn edrych i aros yn gystadleuol o ran cost yn y dyfodol.Yn ZERO-H, bydd treiddiad celloedd tanwydd hydrogen (HFC) i'r farchnad LDV yn cyrraedd 5% yn unig yn 2060 (Ffig. 3).Ar gyfer bysiau fflyd, fodd bynnag, bydd bysiau HFC yn fwy cystadleuol o ran cost na dewisiadau trydan amgen yn 2045 ac yn cynrychioli 61% o gyfanswm y fflyd yn 2060 yn y senario ZERO-H, gyda'r gweddill yn drydanol (Ffig. 3).O ran tryciau, mae'r canlyniadau'n amrywio yn ôl cyfradd llwyth.Bydd gyriant trydan yn gyrru mwy na hanner cyfanswm y fflyd tryciau dyletswydd ysgafn erbyn 2035 yn ZERO-NH.Ond yn ZERO-H, bydd tryciau dyletswydd ysgafn HFC yn fwy cystadleuol na thryciau dyletswydd ysgafn trydan erbyn 2035 ac yn cynnwys 53% o'r farchnad erbyn 2060. O ran tryciau dyletswydd trwm, byddai tryciau dyletswydd trwm HFC yn cyrraedd 66% o'r farchnad yn 2060 yn y senario ZERO-H.Diesel/bio-diesel/CNG (nwy naturiol cywasgedig) Bydd HDVs (cerbydau trwm) yn gadael y farchnad ar ôl 2050 mewn senarios ZERO-NH a ZERO-H (Ffig. 3).Mae gan gerbydau HFC fantais ychwanegol dros gerbydau trydan yn eu perfformiad gwell mewn amodau oer, sy'n bwysig yng ngogledd a gorllewin Tsieina.Y tu hwnt i drafnidiaeth ffyrdd, mae'r model yn dangos bod technolegau hydrogen yn cael eu mabwysiadu'n eang mewn llongau yn y senario ZERO-H.Mae llongau domestig Tsieina yn ynni-ddwys iawn ac yn her datgarboneiddio arbennig o anodd.hydrogen glân, yn enwedig fel a
porthiant ar gyfer amonia, yn darparu opsiwn ar gyfer datgarboneiddio llongau.Mae'r ateb cost leiaf yn y senario ZERO-H yn arwain at dreiddiad 65% o danwydd amonia a 12% o longau tanwydd hydrogen yn 2060 (Ffig. 3).Yn y senario hwn, bydd hydrogen yn cyfrif am gyfartaledd o 56% o ddefnydd ynni terfynol y sector trafnidiaeth cyfan yn 2060. Buom hefyd yn modelu defnydd hydrogen mewn gwresogi preswyl (Nodyn Atodol 6), ond mae ei fabwysiadu yn ddibwys ac mae'r papur hwn yn canolbwyntio ar defnydd hydrogen mewn diwydiannau HTA a chludiant trwm.Arbedion cost niwtraliaeth carbon gan ddefnyddio hydrogen glân Nodweddir dyfodol carbon-niwtral Tsieina gan oruchafiaeth ynni adnewyddadwy, gyda glo yn dod i ben yn raddol yn ei ddefnydd ynni sylfaenol (Ffig. 4).Mae tanwyddau di-ffosil yn 88% o'r cymysgedd ynni cynradd yn 2050 a 93% yn 2060 o dan ZERO-H.Wind a solar yn cyflenwi hanner y defnydd o ynni sylfaenol yn 2060. Ar gyfartaledd, yn genedlaethol, y gyfran hydrogen glân o gyfanswm yr ynni terfynol gallai defnydd (TFEC) gyrraedd 13% yn 2060. O ystyried heterogeneity rhanbarthol o gapasiti cynhyrchu mewn diwydiannau allweddol yn ôl rhanbarth (Tabl Atodol 7), mae deg talaith gyda chyfrannau hydrogen o TFEC yn uwch na'r cyfartaledd cenedlaethol, gan gynnwys Inner Mongolia, Fujian, Shandong a Guangdong, a yrrir gan adnoddau solar cyfoethog ac adnoddau gwynt ar y tir ac ar y môr a/neu alwadau diwydiannol lluosog am hydrogen.Yn y senario ZERO-NH, y gost fuddsoddi gronnol i gyflawni niwtraliaeth carbon hyd at 2060 fyddai $20.63 triliwn, neu 1.58% o gyfanswm y cynnyrch mewnwladol crynswth (CMC) ar gyfer 2020-2060.Byddai'r buddsoddiad ychwanegol cyfartalog yn flynyddol tua US$516 biliwn y flwyddyn.Mae'r canlyniad hwn yn gyson â chynllun lliniaru $15 triliwn Tsieina hyd at 2050, sef buddsoddiad newydd blynyddol cyfartalog o US$500 biliwn (cyf. 22).Fodd bynnag, mae cyflwyno opsiynau hydrogen glân i system ynni Tsieina a phorthiant diwydiannol yn y senario ZERO-H yn arwain at fuddsoddiad cronnol sylweddol is o US$18.91 triliwn erbyn 2060 a'r buddsoddiad blynyddol.byddai buddsoddiad yn cael ei leihau i lai nag 1% o CMC yn 2060 (Ffig.4).O ran y sectorau HTA, y gost buddsoddi flynyddol yn y rheinibyddai sectorau tua US$392 biliwn y flwyddyn yn y ZERO-NHsenario, sy'n gyson â rhagamcaniad yr YnniComisiwn Pontio (UD$400 biliwn) (cyf. 23).Fodd bynnag, os yn lân
hydrogen wedi'i ymgorffori yn y system ynni a phorthiant cemegol, mae'r senario ZERO-H yn dangos y gallai'r gost buddsoddi flynyddol mewn sectorau HTA gael ei ostwng i US$359 biliwn, yn bennaf trwy leihau dibyniaeth ar CCUS neu NETs costus.Mae ein canlyniadau’n awgrymu y gall defnyddio hydrogen glân arbed US$1.72 triliwn mewn cost buddsoddi ac osgoi colled o 0.13% yn y CMC cyfanredol (2020–2060) o’i gymharu â llwybr heb hydrogen hyd at 2060.
Ffig. 3 |Treiddiad technoleg mewn sectorau HTA nodweddiadol.Canlyniadau o dan senarios BAU, CDC, ZERO-NH a ZERO-H (2020-2060).Ym mhob blwyddyn garreg filltir, mae'r bariau lliw yn dangos treiddiad technoleg benodol mewn gwahanol sectorau, lle mae pob bar yn ganran o dreiddiad hyd at 100% (ar gyfer dellt wedi'i lliwio'n llawn).Mae'r technolegau yn cael eu dosbarthu ymhellach yn ôl gwahanol fathau (a ddangosir yn y chwedlau).CNG, nwy naturiol cywasgedig;LPG, nwy petrolewm hylifol;LNG, nwy naturiol hylifol;w/wo, gyda neu heb;EAF, ffwrnais arc trydan;NSP, ataliad newydd preheater broses sych;WHR, adfer gwres gwastraff.
Amser post: Maw-13-2023
