D'Resultater vun der Analyse weisen datt d'Vertrauen op d'Verbesserung vun der Energieeffizienz kombinéiert mat CCUS an NET eleng ass onwahrscheinlech e kosteneffektive Wee fir déif Dekarboniséierung vu China's HTA Secteuren, besonnesch Schwéierindustrie.Méi spezifesch, verbreet Uwendung vu propperem Waasserstoff an HTA-Secteuren kann China hëllefen, Kuelestoffneutralitéit effektiv ze erreechen am Verglach mat engem Szenario ouni propper Waasserstoffproduktioun a Gebrauch.D'Resultater bidden eng staark Leedung fir den HTA-Dekarboniséierungswee vu China an eng wäertvoll Referenz fir aner Länner déi ähnlech Erausfuerderunge stellen.
Decarbonizing HTA industriell Secteuren mat propper Wasserstoff
Mir maachen eng integréiert mannst-Käschte Optimiséierung vu Mitigéierungsweeër fir Kuelestoffneutralitéit fir China am Joer 2060. Véier Modeller Szenarie ginn an Table 1 definéiert: Business as usual (BAU), China's National Determined Contributions under the Paris Agreement (NDC), net- null Emissiounen mat No-Wasserstoff Uwendungen (NULL-NH) an net-Null Emissiounen mat propper Waasserstoff (NULL-H).HTA Secteuren an dëser Etude enthalen industriell Produktioun vun Zement, Eisen a Stol a Schlëssel Chemikalien (inklusiv Ammoniak, Soda an ätzend Soda) a schwéier-Pflicht Transport, dorënner Camion an Hausfraen.Voll Detailer ginn an der Methode Sektioun an Ergänzungsnotizen 1-5 geliwwert.Wat den Eisen- a Stolsektor ugeet, ass den dominanten Deel vun der existéierender Produktioun a China (89,6%) duerch de Basis Sauerstoff-Héichuewenprozess, eng Schlësselfuerderung fir déif Dekarboniséierung vun dësem
Industrie.Den elektresche Bogenofenprozess huet nëmmen 10,4% vun der Gesamtproduktioun a China am Joer 2019 ausgemaach, wat 17,5% manner ass wéi de weltwäiten Duerchschnëttsdeel an 59,3% manner wéi dat fir d'USA18.Mir analyséiert 60 Schlëssel steelmaking Emissiounen mitigation Technologien am Modell a klasséiert hinnen a sechs Kategorien (Figebam. 2a): Verbesserung vun Material Effizienz, fortgeschratt Technologie Leeschtung, Elektrifizéierung, CCUS, gréng Waasserstoff a blo Wasserstoff (Ergänzungstabell 1).Vergläicht de System kascht optimizations vun ZERO-H mat NDC an ZERO-NH Szenarie weist, datt Inclusioun vun propper Wasserstoff Optiounen Notabele Kuelestoff Reduktioun wéinst Aféierung vun Wasserstoff-direkt Reduktioun vun Eisen (Wasserstoff-DRI) Prozesser géif.Bemierkung datt Waasserstoff net nëmmen als Energiequelle bei der Stolindustrie dénge kann, awer och als Kuelestoff-abating Reduzéierungsmëttel op zousätzlech Basis am Blast Furnance-Basic Oxygen Furnance (BF-BOF) Prozess an 100% am Waasserstoff-DRI Wee.Ënner ZERO-H géif den Undeel vun BF-BOF reduzéiert ginn op 34% an 2060, mat 45% elektresch arc Schmelzhäre an 21% Wasserstoff-DRI, a propper Wasserstoff géif liwweren 29% vun der total final Energie Nofro am Secteur.Mat dem Netzpräis fir Solar- a Wandkraaft erwaarterofgoen op US $ 38-40MWh-1 am Joer 205019, d'Käschte vum grénge Waasserstoff
wäert och erofgoen, an der 100% Wasserstoff-DRI Wee kann eng méi wichteg Roll spillen wéi virdrun unerkannt.Wat d'Zementproduktioun ugeet, enthält de Modell 47 Schlësselmitigatiounstechnologien iwwer d'Produktiounsprozesser, déi a sechs Kategorien klasséiert sinn (Ergänzungstabellen 2 an 3): Energieeffizienz, alternativ Brennstoffer, Reduktioun vum Klinker-Zement Verhältnis, CCUS, gréng Waasserstoff a bloe Waasserstoff ( Abb. 2b).D'Resultater weisen datt verbessert Energieeffizienz Technologien nëmmen 8-10% vun den totalen CO2-Emissiounen am Zementsektor reduzéiere kënnen, an Offall-Hëtzt Kogeneratioun an Oxy-Fuel Technologien wäerten e limitéierten Ofsenkungseffekt hunn (4-8%).Technologien fir d'Klinker-ze-Zement Verhältnis ze reduzéieren kënne relativ héich Kuelestoffreduktioun (50-70%) nozeginn, haaptsächlech abegraff decarboniséierte Rohmaterial fir Klinkerproduktioun mat granuléierten Héichuewe Schlacken, obwuel d'Kritiker froen ob de resultéierende Zement seng wesentlech Qualitéite behält.Awer déi aktuell Resultater weisen datt d'Benotzung vu Waasserstoff zesumme mat CCUS dem Zementsektor hëllefe kéint bal Null CO2 Emissiounen am Joer 2060 erreechen.
Am ZERO-H Szenario kommen 20 Waasserstoffbaséiert Technologien (vun de 47 Mitigatiounstechnologien) an der Zementproduktioun an d'Spill.Mir fannen, datt d'Moyenne Kuelestoff abatement Käschten vun Wasserstoff Technologien manner wéi typesch CCUS an Brennstoff Wiessel Approche (Lalumi 2b).Ausserdeem gëtt gréng Waasserstoff erwaart méi bëlleg wéi bloe Waasserstoff no 2030 ze sinn, wéi am Detail hei ënnen diskutéiert, bei ongeféier US $ 0,7-US $ 1,6 kg-1 H2 (Ref. 20), wat bedeitend CO2 Reduktiounen an der Versuergung vun industrieller Hëtzt an der Zementfabrikatioun bréngt .Aktuell Resultater weisen datt et 89-95% vum CO2 vum Heizprozess an der Chinaindustrie reduzéiere kann (Fig. 2b, Technologien
28–47), wat mat der Schätzung vum Waasserstoffrot vun 84–92% konsequent ass (Ref. 21).Clinker Prozess Emissiounen vun CO2 musse vun CCUS reduzéiert ginn souwuel ZERO-H an ZERO-NH.Mir simuléieren och d'Benotzung vu Waasserstoff als Fudder bei der Produktioun vun Ammoniak, Methan, Methanol an aner Chemikalien, déi an der Modellbeschreiwung opgezielt sinn.Am ZERO-H Szenario wäert d'Gasbaséiert Ammoniakproduktioun mat Waasserstoffwärmung 2060 20% vun der Gesamtproduktioun gewannen (Fig. 3 an Ergänzungstabell 4).De Modell enthält véier Aarte vu Methanol Produktiounstechnologien: Kuel bis Methanol (CTM), Koksgas bis Methanol (CGTM), Äerdgas bis Methanol (NTM) an CGTM / NTM mat Waasserstoffwärmung.Am ZERO-H Szenario, CGTM / NTM mat Waasserstoff Hëtzt kann 21% Produktioun deelen an 2060 erreechen (Fig. 3).Chemikalien sinn och potenziell Energieträger vu Waasserstoff.Op Basis vun eiser integréierter Analyse kann Waasserstoff bis 2060 17% vum Endenergieverbrauch fir Wärmeversuergung an der chemescher Industrie ausmaachen. Nieft der Bioenergie (18%) an Elektrizitéit (32%) huet Waasserstoff eng grouss Roll ze spillen. 
decarbonization vun China d'HTA chemesch Industrie (Figebam. 4a).
Fig. 2 |Kuelestoffmitigatiounspotenzial a Ofbaukäschte vu Schlësselmitigatiounstechnologien.a, Sechs Kategorien vun 60 Schlëssel steelmaking Emissiounen mitigation Technologien.b, Sechs Kategorien vu 47 Schlësselzement Emissiounsreduktiounstechnologien.D'Technologien sinn duerch Zuel opgezielt, mat entspriechend Definitiounen abegraff an Zousaz Table 1 fir a an Zousaz Table 2 fir b.D'Technologie Bereetschaft Niveauen (TRLs) vun all Technologie sinn markéiert: TRL3, Konzept;TRL4, klenge Prototyp;TRL5, grousse Prototyp;TRL6, voll Prototyp op Skala;TRL7, pre-kommerziell Demonstratioun;TRL8, Manifestatioun;TRL10, fréi Adoptioun;TRL11, reift.
Decarboniséieren HTA Transportmodi mat propperem Waasserstoff Op Basis vun de Modellerresultater huet Waasserstoff och e grousst Potenzial fir den Transportsektor vu China ze decarboniséieren, obwuel et Zäit dauert.Zousätzlech zu LDVs, aner Transportmodi, déi am Modell analyséiert goufen, enthalen Flottbussen, Camionen (liicht / kleng / mëttel / schwéier), Hausverschécken a Eisebunn, déi meescht Transport a China decken.Fir LDVs kucken elektresch Gefierer an Zukunft Käschtekompetitiv ze bleiwen.An ZERO-H, Waasserstoff Brennstoff Zell (HFC) Pénétratioun vun der LDV Maart wäert nëmmen 5% erreechen an 2060 (Fig. 3).Fir Flottbussen wäerten d'HFC-Bussen awer méi Käschtekompetitiv sinn wéi elektresch Alternativen am Joer 2045 a bilden 61% vun der Gesamtflott am Joer 2060 am ZERO-H Szenario, mat de Rescht elektresch (Fig. 3).Wat d'Camionen ugeet, variéieren d'Resultater vum Laaschtquote.Elektresch Propulsioun wäert méi wéi d'Halschent vun der totaler Liicht-Pflicht Camion Flott bis 2035 an ZERO-NH fueren.Awer am ZERO-H wäerten HFC liicht Camione méi kompetitiv sinn wéi elektresch liicht Camionen bis 2035 a 53% vum Maart bis 2060 ausmaachen. Maart am Joer 2060 am ZERO-H Szenario.Diesel / Bio-Diesel / CNG (kompriméiert Äerdgas) HDVs (Schwiereg Gefierer) wäerten de Maart no 2050 a béid ZERO-NH an ZERO-H Szenarie verloossen (Fig. 3).HFC Gefierer hunn en zousätzleche Virdeel iwwer elektresch Gefierer an hirer besserer Leeschtung a kale Bedéngungen, wichteg am Norden a West China.Iwwert Stroossentransport weist de Modell verbreet Adoptioun vu Waasserstofftechnologien am Versand am ZERO-H Szenario.China's Inlandsverschécken ass ganz energieintensiv an eng besonnesch schwiereg Dekarboniséierung Erausfuerderung.Propper Wasserstoff, virun allem als e
feedstock fir Ammoniak, gëtt eng Optioun fir Schëffer decarbonization.Déi mannst-Käschte Léisung am ZERO-H Szenario resultéiert an 65% Pénétratioun vun ammoniak ugedriwwen an 12% vun Waasserstoff-Brennstoff Schëffer an 2060 (Fig. 3).An dësem Szenario wäert Waasserstoff am Duerchschnëtt 56% vum Endenergieverbrauch vum ganzen Transportsektor ausmaachen am Joer 2060. Mir hunn och d'Waasserstoffverbrauch an der Wunnheizung modelléiert (Ergänzungsnotiz 6), awer seng Adoptioun ass vernoléisseg an dëse Pabeier konzentréiert sech op Waasserstoff benotzen an HTA Industrien a schwéier-Pflicht Transport.Käschte spueren vun Kuelestoff neutrality benotzt propper Waasserstoff China Kuelestoff-neutral Zukunft wäert duerch erneierbar Energie Dominanz charakteriséiert ginn, mat enger Phasing aus Kuel a sengem primären Energieverbrauch (Fig. 4).Net-fossil Brennstoffer bilden 88% vum primäre Energiemix am Joer 2050 an 93% am Joer 2060 ënner ZERO-H.Wind a Solar liwweren d'Halschent vum primären Energieverbrauch am Joer 2060. Am Duerchschnëtt, national, de proppere Waasserstoff Deel vun der totaler Endenergie Konsum (TFEC) kéint erreechen 13% an 2060. Betruecht regional heterogeneity vun Produktioun Kapazitéiten an Schlëssel Industrien vun Regioun (Ergänzungstabelle 7), ginn et zéng Provënzen mat Wasserstoff deelt vun TFEC méi héich wéi d'national Moyenne, dorënner Banne Mongolei, Fujian, Shandong a Guangdong, gedriwwe vu räiche Solar- an Onshore- an Offshore-Windressourcen an / oder verschidde industriell Ufuerderunge fir Waasserstoff.Am ZERO-NH Szenario wieren déi kumulativ Investitiounskäschte fir Kuelestoffneutralitéit bis 2060 ze erreechen $ 20,63 Billioun, oder 1,58% vum aggregéierte Bruttoinlandsprodukt (PIB) fir 2020-2060.Déi duerchschnëttlech zousätzlech Investitioun op jährlecher Basis wier ongeféier US $ 516 Milliarde pro Joer.Dëst Resultat ass konsequent mam China sengem US $ 15 Billioun Mitigatiounsplang bis 2050, eng duerchschnëttlech jährlech nei Investitioun vun US $ 500 Milliarde (Ref. 22).Wéi och ëmmer, d'Aféierung vun propperem Waasserstoffoptiounen an de China's Energiesystem an industrielle Fudder am ZERO-H Szenario féiert zu enger wesentlech méi niddereg kumulativ Investitioun vun US $ 18.91 Billioun bis 2060 an den alljährlechenD'Investitioune géifen 2060 op manner wéi 1% vum PIB reduzéiert ginn (Fig.4).Wat d'HTA Secteuren ugeet, d'Joresinvestitiounskäschten an deenenSecteuren wieren ongeféier US $ 392 Milliarde pro Joer am ZERO-NHSzenario, wat konsequent mat der Projektioun vun der Energie assIwwergangskommissioun (400 Milliarden US-Dollar) (Ref. 23).Allerdéngs, wann propper
Waasserstoff ass an den Energiesystem a chemesche Fudder agebaut, den ZERO-H Szenario weist datt d'jährlech Investitiounskäschte an HTA Secteuren op US $ 359 Milliarde reduzéiert kënne ginn, haaptsächlech duerch d'Reduktioun vun der Ofhängegkeet op deier CCUS oder NET.Eis Resultater suggeréieren datt d'Benotzung vu propperem Waasserstoff US $ 1,72 Billioun an Investitiounskäschte spuere kann an e Verloscht vun 0,13% am aggregéierte PIB (2020-2060) am Verglach mat engem Wee ouni Waasserstoff bis 2060 vermeiden.
Fig. 3 |Technologie Pénétratioun an typesch HTA Secteuren.Resultater ënner BAU, NDC, ZERO-NH an ZERO-H Szenarie (2020–2060).An all Meilesteen Joer gëtt d'spezifesch Technologie Pénétratioun a verschiddene Secteuren vun de faarwege Baren gewisen, wou all Bar e Prozentsaz vun der Pénétratioun bis zu 100% ass (fir e voll schatteg Gitter).D'Technologien ginn weider no verschiddenen Typen klasséiert (an de Legenden gewisen).CNG, kompriméiert Äerdgas;LPG, flëssege Petrol Gas;LNG, flësseg Äerdgas;w/wo, mat oder ouni;EAF, elektresche Bogenofen;NSP, neie Suspension Preheater dréchen Prozess;WHR, Offall Hëtzt Erhuelung.
Post Zäit: Mar-13-2023
