ანალიზის შედეგები აჩვენებს, რომ ენერგოეფექტურობის გაუმჯობესებაზე დამოკიდებულება მხოლოდ CCUS-თან და NET-ებთან ერთად ნაკლებად სავარაუდოა, რომ იყოს ეფექტური გზა ჩინეთის HTA სექტორების, განსაკუთრებით მძიმე ინდუსტრიების ღრმა დეკარბონიზაციისთვის.უფრო კონკრეტულად, სუფთა წყალბადის ფართო გამოყენებას HTA სექტორებში შეუძლია დაეხმაროს ჩინეთს მიაღწიოს ნახშირბადის ნეიტრალიტეტს ეფექტურად ხარჯების ხარჯზე, ვიდრე სცენარს სუფთა წყალბადის წარმოებისა და გამოყენების გარეშე.შედეგები იძლევა ძლიერ სახელმძღვანელოს ჩინეთის HTA დეკარბონიზაციის გზაზე და ღირებულ მითითებას სხვა ქვეყნებისთვის, რომლებიც მსგავსი გამოწვევების წინაშე დგანან.
HTA სამრეწველო სექტორების დეკარბონიზაცია სუფთა წყალბადით
ჩვენ ვახორციელებთ ნახშირბადის ნეიტრალიტეტის შემარბილებელი გზების ინტეგრირებულ ოპტიმიზაციას 2060 წელს ჩინეთისთვის. მოდელირების ოთხი სცენარი განსაზღვრულია ცხრილში 1: ჩვეულებრივი ბიზნესი (BAU), ჩინეთის ეროვნულად განსაზღვრული წვლილი პარიზის შეთანხმებით (NDC), net- ნულოვანი ემისიები წყალბადის გამოყენების გარეშე (ZERO-NH) და წმინდა ნულოვანი ემისიები სუფთა წყალბადით (ZERO-H).HTA სექტორები ამ კვლევაში მოიცავს ცემენტის, რკინისა და ფოლადის ინდუსტრიულ წარმოებას და ძირითად ქიმიკატებს (ამიაკის, სოდასა და კაუსტიკური სოდას ჩათვლით) და მძიმე ტვირთის ტრანსპორტირებას, სატვირთო და შიდა გადაზიდვების ჩათვლით.სრული დეტალები მოცემულია მეთოდების განყოფილებაში და დამატებით შენიშვნებში 1–5.რაც შეეხება რკინისა და ფოლადის სექტორს, ჩინეთში არსებული წარმოების დომინანტური წილი (89.6%) არის ძირითადი ჟანგბადის აფეთქების ღუმელის პროცესი, რაც მთავარი გამოწვევაა ამ ღრმა დეკარბონიზაციისთვის.
ინდუსტრია.ელექტრული რკალის ღუმელის პროცესი შეადგენდა ჩინეთში მთლიანი წარმოების მხოლოდ 10,4%-ს 2019 წელს, რაც 17,5%-ით ნაკლებია მსოფლიო საშუალო წილზე და 59,3%-ით ნაკლები, ვიდრე შეერთებული შტატებისთვის18.ჩვენ გავაანალიზეთ 60 ძირითადი ფოლადის წარმოების ემისიების შერბილების ტექნოლოგია მოდელში და დავყავით ისინი ექვს კატეგორიად (ნახ. 2a): მატერიალური ეფექტურობის გაუმჯობესება, მოწინავე ტექნოლოგიის შესრულება, ელექტრიფიკაცია, CCUS, მწვანე წყალბადი და ლურჯი წყალბადი (დამატებითი ცხრილი 1).ZERO-H სისტემის ღირებულების ოპტიმიზაციის NDC და ZERO-NH სცენარებთან შედარება აჩვენებს, რომ სუფთა წყალბადის ვარიანტების ჩართვა გამოიწვევს ნახშირბადის შესამჩნევ შემცირებას რკინის (წყალბადის-DRI) პროცესების წყალბადის პირდაპირი შემცირების გამო.გაითვალისწინეთ, რომ წყალბადი შეიძლება იყოს არა მხოლოდ ენერგიის წყარო ფოლადის წარმოებაში, არამედ როგორც ნახშირბადის შემამცირებელი აგენტი დამატებით საფუძველზე აფეთქების ღუმელი-ძირითადი ჟანგბადის ღუმელის (BF-BOF) პროცესში და 100% წყალბად-DRI მარშრუტში.ZERO-H-ის პირობებში, BF-BOF-ის წილი 2060 წელს 34%-მდე შემცირდება, 45% ელექტრო რკალის ღუმელებით და 21% წყალბად-DRI-ით, ხოლო სუფთა წყალბადი უზრუნველყოფს სექტორში მთლიანი საბოლოო ენერგიის მოთხოვნის 29%-ს.მზის და ქარის ელექტროენერგიის ქსელის ფასის მოსალოდნელიაშემცირდა 38–40 მგვტ.სთ–1 აშშ დოლარამდე 205019 წელს, მწვანე წყალბადის ღირებულება
ასევე შემცირდება და 100% წყალბად-DRI მარშრუტმა შეიძლება უფრო მნიშვნელოვანი როლი ითამაშოს, ვიდრე ადრე იყო აღიარებული.რაც შეეხება ცემენტის წარმოებას, მოდელი მოიცავს 47 ძირითად შემარბილებელ ტექნოლოგიას წარმოების პროცესებში, რომლებიც კლასიფიცირდება ექვს კატეგორიად (დამატებითი ცხრილები 2 და 3): ენერგოეფექტურობა, ალტერნატიული საწვავი, კლინკერ-ცემენტის თანაფარდობის შემცირება, CCUS, მწვანე წყალბადი და ლურჯი წყალბადი. ნახ. 2ბ).შედეგები აჩვენებს, რომ ენერგოეფექტურობის გაუმჯობესებულ ტექნოლოგიებს შეუძლია შეამციროს CO2-ის მთლიანი ემისიების მხოლოდ 8-10% ცემენტის სექტორში, ხოლო ნარჩენი სითბოს კოგენერაცია და ჟანგბადის საწვავის ტექნოლოგიები ექნებათ შემარბილებელი ეფექტის შეზღუდვას (4-8%).კლინკერ-ცემენტის თანაფარდობის შემცირების ტექნოლოგიამ შეიძლება გამოიწვიოს ნახშირბადის შედარებით მაღალი შერბილება (50-70%), ძირითადად, მათ შორის დეკარბონიზებული ნედლეულის კლინკერის წარმოებისთვის გრანულირებული აფეთქების წიდის გამოყენებით, თუმცა კრიტიკოსები კითხულობენ, შეინარჩუნებს თუ არა მიღებული ცემენტი თავის აუცილებელ თვისებებს.მაგრამ ამჟამინდელი შედეგები მიუთითებს, რომ წყალბადის გამოყენება CCUS-თან ერთად შეიძლება დაეხმაროს ცემენტის სექტორს მიაღწიოს თითქმის ნულოვანი CO2-ის ემისიებს 2060 წელს.
ZERO-H სცენარში, წყალბადზე დაფუძნებული 20 ტექნოლოგია (47 შემარბილებელი ტექნოლოგიებიდან) მოქმედებს ცემენტის წარმოებაში.ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ წყალბადის ტექნოლოგიების ნახშირბადის შემცირების საშუალო ღირებულება უფრო დაბალია, ვიდრე ტიპიური CCUS და საწვავის გადართვის მიდგომები (ნახ. 2b).გარდა ამისა, მოსალოდნელია, რომ მწვანე წყალბადი უფრო იაფი იქნება, ვიდრე ლურჯი წყალბადი 2030 წლის შემდეგ, როგორც ეს დეტალურად იქნება განხილული ქვემოთ, დაახლოებით 0,7–1,6 აშშ დოლარი– კგ–1 H2 (იხ. 20), რაც გამოიწვევს CO2–ის მნიშვნელოვან შემცირებას ცემენტის წარმოებაში სამრეწველო სითბოს მიწოდებაში. .ამჟამინდელი შედეგები აჩვენებს, რომ მას შეუძლია შეამციროს CO2-ის 89-95% გაცხელების პროცესიდან ჩინეთის ინდუსტრიაში (ნახ. 2b, ტექნოლოგიები
28–47), რაც შეესაბამება წყალბადის საბჭოს შეფასებით 84–92% (შესახ. 21).CO2-ის კლინკერის პროცესის ემისიები უნდა შემცირდეს CCUS-ის მიერ როგორც ZERO-H, ასევე ZERO-NH.ჩვენ ასევე ვამჟღავნებთ წყალბადის გამოყენებას, როგორც საკვებ მასალას ამიაკის, მეთანის, მეთანოლისა და მოდელის აღწერაში ჩამოთვლილი სხვა ქიმიკატების წარმოებაში.ZERO-H სცენარში, გაზზე დაფუძნებული ამიაკის წარმოება წყალბადის სითბოთი მოიპოვებს მთლიანი წარმოების 20%-ს 2060 წელს (ნახ. 3 და დამატებითი ცხრილი 4).მოდელი მოიცავს მეთანოლის წარმოების ოთხ სახეობას: ქვანახშირი მეთანოლში (CTM), კოქსის გაზი მეთანოლამდე (CGTM), ბუნებრივი აირი მეთანოლამდე (NTM) და CGTM/NTM წყალბადის სითბოთი.ZERO-H სცენარში, CGTM/NTM წყალბადის სითბოთი შეიძლება მიაღწიოს 21% წარმოების წილს 2060 წელს (ნახ. 3).ქიმიკატები ასევე წყალბადის პოტენციური ენერგიის მატარებლები არიან.ჩვენი ინტეგრირებული ანალიზის საფუძველზე წყალბადს შეუძლია შეადგინოს საბოლოო ენერგიის მოხმარების 17% ქიმიურ მრეწველობაში სითბოს მიწოდებისთვის 2060 წლისთვის. ბიოენერგიასთან (18%) და ელექტროენერგიასთან (32%), წყალბადს აქვს მნიშვნელოვანი როლი. 
ჩინეთის HTA ქიმიური მრეწველობის დეკარბონიზაცია (ნახ. 4a).
სურ. 2 |ნახშირბადის შერბილების პოტენციალი და ძირითადი შემარბილებელი ტექნოლოგიების შემცირების ხარჯები.a, 60 ძირითადი ფოლადის წარმოების ემისიების შერბილების ტექნოლოგიების ექვსი კატეგორია.ბ, ცემენტის ემისიების შერბილების 47 ძირითადი ტექნოლოგიების ექვსი კატეგორია.ტექნოლოგიები ჩამოთვლილია ნომრის მიხედვით, შესაბამისი განმარტებებით შედის დამატებით ცხრილში 1 a-სთვის და დამატებით ცხრილში 2 b-სთვის.თითოეული ტექნოლოგიის ტექნოლოგიური მზაობის დონეები (TRL) აღინიშნება: TRL3, კონცეფცია;TRL4, მცირე პროტოტიპი;TRL5, დიდი პროტოტიპი;TRL6, სრული პროტოტიპი მასშტაბით;TRL7, წინასწარი კომერციული დემონსტრაცია;TRL8, დემონსტრირება;TRL10, ადრეული მიღება;TRL11, მწიფე.
HTA ტრანსპორტირების რეჟიმების დეკარბონიზაცია სუფთა წყალბადით. მოდელირების შედეგების საფუძველზე წყალბადს ასევე აქვს დიდი პოტენციალი ჩინეთის სატრანსპორტო სექტორის დეკარბონიზაციისთვის, თუმცა ამას დრო დასჭირდება.LDV-ების გარდა, მოდელში გაანალიზებული სხვა სატრანსპორტო რეჟიმები მოიცავს ფლოტის ავტობუსებს, სატვირთო მანქანებს (მსუბუქი/პატარა/საშუალო/მძიმე), შიდა გადაზიდვები და რკინიგზა, რომლებიც მოიცავს ტრანსპორტირების უმეტესობას ჩინეთში.LDV-ებისთვის, ელექტრო მანქანები, როგორც ჩანს, დარჩება კონკურენტუნარიანი ღირებულებით მომავალში.ZERO-H-ში წყალბადის საწვავის უჯრედის (HFC) შეღწევა LDV ბაზარზე მხოლოდ 5%-ს მიაღწევს 2060 წელს (ნახ. 3).ფლოტის ავტობუსებისთვის, თუმცა, HFC ავტობუსები იქნება უფრო კონკურენტუნარიანი, ვიდრე ელექტრო ალტერნატივები 2045 წელს და შეადგენენ მთლიანი პარკის 61%-ს 2060 წელს ZERO-H სცენარით, დანარჩენი ელექტრო (ნახ. 3).რაც შეეხება სატვირთო მანქანებს, შედეგები განსხვავდება დატვირთვის სიჩქარის მიხედვით.ელექტროძრავა 2035 წლისთვის ZERO-NH-ში გადაადგილდება მსუბუქი სატვირთო მანქანების მთლიანი ფლოტის ნახევარზე მეტს.მაგრამ ZERO-H-ში, HFC მსუბუქი სატვირთო მანქანები უფრო კონკურენტუნარიანი იქნება, ვიდრე ელექტრო მსუბუქი სატვირთო მანქანები 2035 წლისთვის და შეადგენენ ბაზრის 53%-ს 2060 წლისთვის. ბაზარი 2060 წელს ZERO-H სცენარით.დიზელი/ბიო-დიზელი/CNG (შეკუმშული ბუნებრივი აირი) HDV-ები (მძიმე მომუშავე მანქანები) დატოვებს ბაზარს 2050 წლის შემდეგ, როგორც ZERO-NH, ასევე ZERO-H სცენარებში (ნახ. 3).HFC მანქანებს აქვთ დამატებითი უპირატესობა ელექტრომობილებთან შედარებით, მათი უკეთესი ფუნქციონირებით ცივ პირობებში, რაც მნიშვნელოვანია ჩრდილოეთ და დასავლეთ ჩინეთში.საგზაო ტრანსპორტის მიღმა, მოდელი აჩვენებს წყალბადის ტექნოლოგიების ფართო გამოყენებას გადაზიდვებში ZERO-H სცენარში.ჩინეთის შიდა გადაზიდვები ძალიან ენერგო ინტენსიურია და განსაკუთრებით რთული დეკარბონიზაციის გამოწვევაა.სუფთა წყალბადი, განსაკუთრებით როგორც ა
ამიაკის საკვები მასალა, უზრუნველყოფს გადაზიდვის დეკარბონიზაციის შესაძლებლობას.ZERO-H სცენარში ყველაზე იაფი გამოსავალი იწვევს 2060 წელს ამიაკის საწვავზე მომუშავე გემების 65%-ით შეღწევას და წყალბადით მომარაგებულ გემებში 12%-ს (ნახ. 3).ამ სცენარში წყალბადი 2060 წელს მთლიანი ტრანსპორტის სექტორის საბოლოო ენერგიის მოხმარების საშუალოდ შეადგენს 56%-ს. ჩვენ ასევე მოდელირებული გვაქვს წყალბადის გამოყენება საცხოვრებელი სახლების გათბობაში (დამატებითი შენიშვნა 6), მაგრამ მისი მიღება უმნიშვნელოა და ეს ნაშრომი ფოკუსირებულია წყალბადის გამოყენება HTA ინდუსტრიებში და მძიმე ტვირთის ტრანსპორტირებაში.ნახშირბადის ნეიტრალიტეტის ხარჯების დაზოგვა სუფთა წყალბადის გამოყენებით ჩინეთის ნახშირბადის ნეიტრალური მომავალი ხასიათდება განახლებადი ენერგიის დომინირებით, ნახშირის ეტაპობრივი შეწყვეტით მის პირველადი ენერგიის მოხმარებაში (ნახ. 4).არაწიაღისეული საწვავი შეადგენს პირველადი ენერგიის მიქსის 88%-ს 2050 წელს და 93%-ს 2060 წელს ZERO-H-ის პირობებში. ქარი და მზის შუქი მიაწვდის პირველადი ენერგიის მოხმარების ნახევარს 2060 წელს. საშუალოდ, ეროვნულ დონეზე სუფთა წყალბადის წილი მთლიან საბოლოო ენერგიაში. მოხმარება (TFEC) შეიძლება მიაღწიოს 13%-ს 2060 წელს. საკვანძო ინდუსტრიებში წარმოების შესაძლებლობების რეგიონალური ჰეტეროგენურობის გათვალისწინებით რეგიონების მიხედვით (დამატებითი ცხრილი 7), არსებობს ათი პროვინცია TFEC წყალბადის წილებით უფრო მაღალია, ვიდრე ეროვნული საშუალო, მათ შორის შიდა მონღოლეთი, ფუჯიანი, შანდონგი. და გუანგდონგი, რომელსაც ამოძრავებს მდიდარი მზის და ხმელეთზე და ოფშორული ქარის რესურსები და/ან წყალბადის მრავალი ინდუსტრიული მოთხოვნა.ZERO-NH სცენარში, კუმულაციური საინვესტიციო ღირებულება ნახშირბადის ნეიტრალიტეტის მისაღწევად 2060 წლამდე იქნება $20.63 ტრილიონი, ანუ მთლიანი მთლიანი შიდა პროდუქტის (მშპ) 1.58% 2020–2060 წლებში.საშუალო დამატებითი ინვესტიცია ყოველწლიურად იქნება დაახლოებით 516 მილიარდი აშშ დოლარი წელიწადში.ეს შედეგი შეესაბამება ჩინეთის 15 ტრილიონი აშშ დოლარის შერბილების გეგმას 2050 წლამდე, საშუალო წლიური ახალი ინვესტიცია 500 მილიარდი აშშ დოლარი (იხ. 22).თუმცა, სუფთა წყალბადის ვარიანტების შემოტანა ჩინეთის ენერგეტიკულ სისტემაში და სამრეწველო მარაგებში ZERO-H სცენარით იწვევს მნიშვნელოვნად დაბალ კუმულაციური ინვესტიცია 18,91 ტრილიონი აშშ დოლარი 2060 წლისთვის და წლიური2060 წელს ინვესტიციები შემცირდება მშპ-ს 1%-ზე ნაკლებამდე (ნახ.4).რაც შეეხება HTA სექტორებს, მათში წლიური საინვესტიციო ღირებულებასექტორები იქნება დაახლოებით 392 მილიარდი აშშ დოლარი წელიწადში ZERO-NH-შისცენარი, რომელიც შეესაბამება ენერგიის პროექციასგარდამავალი კომისია (400 მილიარდი აშშ დოლარი) (შესახ. 23).თუმცა, თუ სუფთაა
წყალბადი ჩართულია ენერგეტიკულ სისტემაში და ქიმიურ საკვებში, ZERO-H სცენარი მიუთითებს, რომ წლიური საინვესტიციო ღირებულება HTA სექტორებში შეიძლება შემცირდეს 359 მილიარდ აშშ დოლარამდე, ძირითადად ძვირადღირებულ CCUS-ზე ან NET-ებზე დამოკიდებულების შემცირებით.ჩვენი შედეგები ვარაუდობს, რომ სუფთა წყალბადის გამოყენებამ შეიძლება დაზოგოს 1,72 ტრილიონი აშშ დოლარი საინვესტიციო ღირებულებაში და თავიდან აიცილოს მთლიანი შიდა პროდუქტის 0,13% ზარალი (2020–2060) წყალბადის გარეშე 2060 წლამდე.
სურ. 3 |ტექნოლოგიის შეღწევა ტიპიურ HTA სექტორებში.შედეგები BAU, NDC, ZERO-NH და ZERO-H სცენარის მიხედვით (2020–2060).ყოველ ეტაპობრივ წელს, სპეციფიკური ტექნოლოგიის შეღწევა სხვადასხვა სექტორში ნაჩვენებია ფერადი ზოლებით, სადაც თითოეული ზოლი არის შეღწევადობის პროცენტი 100%-მდე (სრულიად დაჩრდილული გისოსებისთვის).ტექნოლოგიები შემდგომში კლასიფიცირდება სხვადასხვა ტიპის მიხედვით (ასახულია ლეგენდებში).CNG, შეკუმშული ბუნებრივი აირი;LPG, თხევადი ნავთობის გაზი;LNG, თხევადი ბუნებრივი აირი;w/wo, ერთად ან მის გარეშე;EAF, ელექტრო რკალის ღუმელი;NSP, ახალი შეჩერების preheter მშრალი პროცესი;WHR, ნარჩენი სითბოს აღდგენა.
გამოქვეყნების დრო: მარ-13-2023
