स्वच्छ हायड्रोजनसह कार्बन तटस्थतेच्या चीनच्या मार्गातील अडथळे दूर करणे
चीनसारख्या देशांना कार्बन तटस्थतेच्या मार्गात अडथळे येत आहेत: जड उद्योग आणि हेवी-ड्युटी वाहतुकीतील उत्सर्जन कमी करणे.या 'हार्ड-टू-एबेट' (HTA) क्षेत्रांमध्ये स्वच्छ हायड्रोजनच्या संभाव्य भूमिकेचे काही सखोल अभ्यास आहेत.येथे आम्ही एकात्मिक डायनॅमिक कमीत कमी किमतीचे मॉडेलिंग विश्लेषण करतो.परिणाम दर्शवितात की, प्रथम, स्वच्छ हायड्रोजन हे दोन्ही प्रमुख ऊर्जा वाहक आणि फीडस्टॉक असू शकतात जे जड उद्योगातील कार्बन उत्सर्जन लक्षणीयरीत्या कमी करू शकतात.हे 2060 पर्यंत चीनच्या हेवी-ड्युटी ट्रक आणि बस फ्लीट्सच्या 50% पर्यंत इंधन आणि शिपिंगचे महत्त्वपूर्ण समभाग देखील देऊ शकते.दुसरे, 2060 मध्ये 65.7 Mt उत्पादनापर्यंत पोहोचणारी वास्तववादी स्वच्छ हायड्रोजन परिस्थिती, नो-हायड्रोजन परिस्थितीच्या तुलनेत US$1.72 ट्रिलियन नवीन गुंतवणूक टाळू शकते.हा अभ्यास चीन आणि निव्वळ-शून्य उद्दिष्टे साध्य करण्यासाठी उत्सर्जन कमी करण्याच्या समान आव्हानांना तोंड देत असलेल्या देशांसाठी एचटीए क्षेत्रातील स्वच्छ हायड्रोजनच्या मूल्याचा पुरावा प्रदान करतो.

कार्बन न्यूट्रॅलिटी मिळवणे हे एक तातडीचे जागतिक ध्येय आहे, परंतु हे उद्दिष्ट पूर्ण करण्यासाठी प्रमुख उत्सर्जन करणार्‍या राष्ट्रांसाठी कोणताही 'एक-आकार-फिट-सर्व' मार्ग नाही.बहुतेक विकसित राष्ट्रे, जसे की युनायटेड स्टेट्स आणि युरोपमधील, विशेषत: मोठ्या लाईट-ड्युटी वाहने (LDV) फ्लीट्स, इलेक्ट्रिक पॉवर निर्मिती, उत्पादन आणि व्यावसायिक आणि निवासी इमारती, चार क्षेत्रांवर लक्ष केंद्रित करणार्या डेकर बोनायझेशन धोरणांचा अवलंब करत आहेत. त्यांच्या कार्बन उत्सर्जनातील बहुसंख्य 3,4.याउलट चीन सारख्या प्रमुख विकसनशील देश उत्सर्जित करणार्‍यांमध्ये खूप भिन्न अर्थव्यवस्था आणि ऊर्जा संरचना आहेत, ज्यांना केवळ क्षेत्रीय दृष्टीनेच नव्हे तर उदयोन्मुख शून्य-कार्बन तंत्रज्ञानाच्या धोरणात्मक उपयोजनामध्ये देखील भिन्न डीकार्बोनायझेशन प्राधान्यांची आवश्यकता आहे.

पाश्चिमात्य अर्थव्यवस्थांच्या तुलनेत चीनच्या कार्बन उत्सर्जन प्रोफाइलचे प्रमुख भेद हे जड उद्योगांसाठी उत्सर्जनाचे प्रमाण जास्त आहे आणि LDV आणि इमारतींमधील ऊर्जा वापरासाठी खूपच लहान अंश आहेत (चित्र 1).सिमेंट, लोह आणि पोलाद, रसायने आणि बांधकाम साहित्य, औद्योगिक उष्णता आणि कोकच्या उत्पादनासाठी प्रचंड प्रमाणात कोळसा वापरणे या बाबतीत चीन जगात पहिल्या क्रमांकावर आहे.चीनच्या सध्याच्या एकूण उत्सर्जनात जड उद्योगाचा वाटा 31% आहे, जो जागतिक सरासरीपेक्षा 8% जास्त आहे (23%), युनायटेड स्टेट्सपेक्षा 17% जास्त (14%) आणि युरोपियन युनियनपेक्षा 13% जास्त आहे. (18%) (ref.5).

चीनने 2030 पूर्वी कार्बन उत्सर्जनाची पातळी गाठण्याचे आणि 2060 पूर्वी कार्बन न्यूट्रॅलिटी गाठण्याचे वचन दिले आहे. या हवामान प्रतिज्ञांनी मोठ्या प्रमाणावर प्रशंसा मिळविली परंतु त्यांच्या संभाव्यतेबद्दल प्रश्नही उपस्थित केले 6, काही प्रमाणात 'हार्ड-टू-एबेट' (HTA) च्या प्रमुख भूमिकेमुळे चीनच्या अर्थव्यवस्थेतील प्रक्रिया.या प्रक्रियांमध्ये विशेषत: जड उद्योगातील ऊर्जेचा वापर आणि हेवी-ड्युटी वाहतूक यांचा समावेश होतो ज्यांचे विद्युतीकरण करणे कठीण होईल (आणि अशा प्रकारे थेट नूतनीकरणक्षम उर्जेकडे संक्रमण) आणि औद्योगिक प्रक्रिया आता रासायनिक फीडस्टॉकसाठी जीवाश्म इंधनावर अवलंबून आहेत. काही अलीकडील अभ्यास झाले आहेत. 3 चीनच्या एकूण ऊर्जा प्रणाली नियोजनासाठी कार्बन तटस्थतेच्या दिशेने डेकर बोनायझेशन मार्ग तपासत आहे परंतु HTA क्षेत्रांच्या मर्यादित विश्लेषणासह.आंतरराष्ट्रीय स्तरावर, HTA क्षेत्रांसाठी संभाव्य शमन उपायांनी अलीकडच्या 7-14 वर्षांमध्ये लक्ष वेधण्यास सुरुवात केली आहे.एचटीए क्षेत्रांचे डीकार्बोनायझेशन आव्हानात्मक आहे कारण त्यांचे पूर्णपणे आणि/किंवा खर्च प्रभावीपणे विद्युतीकरण करणे कठीण आहे7,8.एचटीए क्षेत्रांसाठी पथ अवलंबित्व ही प्रमुख समस्या आहे आणि एचटीए क्षेत्रांना, विशेषत: जड उद्योगांना जीवाश्म अवलंबित्वापासून 'अनलॉक' करण्यासाठी प्रगत तंत्रज्ञानासाठी दृष्टी आणि दीर्घकालीन नियोजन आवश्यक आहे यावर आहमान यांनी जोर दिला.अभ्यासांनी कार्बन कॅप्चर, वापर आणि/किंवा स्टोरेज (CCUS) आणि नकारात्मक उत्सर्जन तंत्रज्ञान (NETs) 10,11 शी संबंधित नवीन सामग्री आणि शमन उपाय शोधले आहेत. किमान एका अभ्यासाने हे मान्य केले आहे की दीर्घकालीन नियोजनात त्यांचा देखील विचार केला पाहिजे.हवामान बदलावरील आंतरसरकारी पॅनेलच्या नुकत्याच प्रसिद्ध झालेल्या सहाव्या मूल्यांकन अहवालात, 'कमी-उत्सर्जन' हायड्रोजनचा वापर निव्वळ-शून्य उत्सर्जन भविष्य साध्य करण्यासाठी अनेक सेकंदांच्या टोरसाठी प्रमुख शमन उपायांपैकी एक म्हणून ओळखला गेला.

क्लीन हायड्रोजनवरील सध्याचे साहित्य मुख्यत्वे उत्पादन तंत्रज्ञान पर्यायांवर केंद्रित आहे ज्यात पुरवठा-साइड खर्चाचे विश्लेषण केले जाते15.(या पेपरमधील 'स्वच्छ' हायड्रोजनमध्ये 'हिरवा' आणि 'निळा' दोन्ही हायड्रोजन समाविष्ट आहे, पूर्वीचे जल विद्युत विश्लेषणाद्वारे नूतनीकरणक्षम उर्जा वापरून उत्पादित केले गेले आहे, नंतरचे जीवाश्म इंधनापासून प्राप्त केलेले परंतु CCUS सह डीकार्बोनाइज्ड आहे.) हायड्रोजन मागणीची चर्चा मुख्यत्वे यावर केंद्रित आहे विकसित देशांमधील वाहतूक क्षेत्र - विशेषतः हायड्रोजन इंधन सेल वाहने 16,17.रोड ट्रान्सपोर्ट पोर्टच्या तुलनेत जड उद्योगांच्या डिकार्बोनायझेशनचा दबाव कमी झाला आहे, हे पारंपरिक गृहीतके प्रतिबिंबित करते की जड उद्योग
नवीन तांत्रिक नवकल्पना उदयास येईपर्यंत कमी करणे विशेषतः कठीण आहे.स्वच्छ (विशेषत: हिरवा) हायड्रोजनच्या अभ्यासाने त्याची तांत्रिक परिपक्वता आणि कमी होत चाललेली किंमत दाखवली आहे, परंतु पुढील अभ्यास आवश्यक आहेत ज्यात संभाव्य बाजारपेठेचा आकार आणि स्वच्छ हायड्रोजन पुरवठ्याच्या संभाव्य वाढीचा फायदा घेण्यासाठी उद्योगांच्या तांत्रिक आवश्यकतांवर लक्ष केंद्रित करणे आवश्यक आहे.जागतिक कार्बन तटस्थता पुढे नेण्यासाठी स्वच्छ हायड्रोजनची क्षमता समजून घेणे हे पूर्णपणे पक्षपाती असेल जर विश्लेषणे मुख्यत्वे त्याच्या उत्पादनाच्या खर्चापुरती मर्यादित असतील, केवळ अनुकूल क्षेत्रांद्वारे त्याचा वापर आणि विकसित अर्थव्यवस्थांमध्ये त्याचा वापर. स्वच्छ हायड्रोजनवरील विद्यमान साहित्य केंद्रित आहे. पुरवठा-बाजूच्या खर्चाच्या विश्लेषणासह उत्पादन तंत्रज्ञान पर्यायांवर मुख्यत्वे.(या पेपरमधील 'स्वच्छ' हायड्रोजनमध्ये 'हिरवा' आणि 'निळा' दोन्ही हायड्रोजन समाविष्ट आहे, पूर्वीचे जल विद्युत विश्लेषणाद्वारे नूतनीकरणक्षम उर्जा वापरून उत्पादित केले गेले आहे, नंतरचे जीवाश्म इंधनापासून प्राप्त केलेले परंतु CCUS सह डीकार्बोनाइज्ड आहे.) हायड्रोजन मागणीची चर्चा मुख्यत्वे यावर केंद्रित आहे विकसित देशांमधील वाहतूक क्षेत्र - विशेषतः हायड्रोजन इंधन सेल वाहने 16,17.रोड ट्रान्सपोर्ट पोर्टच्या तुलनेत जड उद्योगांच्या डिकार्बोनायझेशनचा दबाव कमी झाला आहे, नवीन तांत्रिक नवकल्पना उदयास येईपर्यंत जड उद्योग कमी करणे विशेषतः कठीण राहील या पारंपरिक गृहितकांना प्रतिबिंबित करते.स्वच्छ (विशेषत: हिरवा) हायड्रोजनच्या अभ्यासाने त्याची तांत्रिक परिपक्वता आणि कमी होत चाललेली किंमत दाखवली आहे, परंतु पुढील अभ्यास आवश्यक आहेत ज्यात संभाव्य बाजारपेठेचा आकार आणि स्वच्छ हायड्रोजन पुरवठ्याच्या संभाव्य वाढीचा फायदा घेण्यासाठी उद्योगांच्या तांत्रिक आवश्यकतांवर लक्ष केंद्रित करणे आवश्यक आहे.जागतिक कार्बन न्यूट्रॅलिटी पुढे नेण्यासाठी स्वच्छ हायड्रोजनची क्षमता समजून घेणे हे पूर्णपणे पक्षपाती असेल जर विश्लेषणे मुख्यत्वे त्याच्या उत्पादनाच्या खर्चापुरती मर्यादित असतील, केवळ अनुकूल क्षेत्रांद्वारे त्याचा वापर आणि विकसित अर्थव्यवस्थांमध्ये त्याचा वापर.

स्वच्छ हायड्रोजनच्या संधींचे मूल्यमापन करणे विविध राष्ट्रीय परिस्थितींचा विचार करून संपूर्ण ऊर्जा प्रणाली आणि अर्थव्यवस्थेमध्ये पर्यायी इंधन आणि रासायनिक फीडस्टॉक म्हणून त्याच्या संभाव्य मागण्यांचे पुनर्मूल्यांकन करण्यावर अवलंबून असते.चीनच्या निव्वळ-शून्य भविष्यात स्वच्छ हायड्रोजनच्या भूमिकेवर आजपर्यंत असा कोणताही व्यापक अभ्यास नाही.हे संशोधन अंतर भरून चीनच्या CO2 उत्सर्जन कमी करण्यासाठी एक स्पष्ट रोडमॅप तयार करण्यात मदत होईल, 2030 आणि 2060 च्या डिकार्बोनायझेशन प्रतिज्ञांच्या व्यवहार्यतेचे मूल्यांकन करण्यास अनुमती देईल आणि मोठ्या जड-औद्योगिक क्षेत्रांसह इतर वाढत्या विकसनशील अर्थव्यवस्थांसाठी मार्गदर्शन प्रदान करेल.

१2

 

अंजीर 1 |प्रमुख देशांचे कार्बन उत्सर्जन आणि ऊर्जा प्रणालीमध्ये हायड्रोजनसाठी विश्लेषणात्मक यंत्रणा.अ, इंधनाद्वारे युनायटेड स्टेट्स, युरोप, जपान आणि भारताच्या तुलनेत 2019 मध्ये चीनचे कार्बन उत्सर्जन.2019 मध्ये, कोळशाच्या ज्वलनाने चीन (79.62%) आणि भारत (70.52%) मध्ये कार्बन उत्सर्जनाचा सर्वात मोठा वाटा घेतला आणि युनायटेड स्टेट्स (41.98%) आणि युरोप (41.27%) मध्ये कार्बन उत्सर्जनात तेलाच्या ज्वलनाने सर्वाधिक योगदान दिले.b, क्षेत्रानुसार युनायटेड स्टेट्स, युरोप, जपान आणि भारताच्या तुलनेत 2019 मध्ये चीनचे कार्बन उत्सर्जन.उत्सर्जन डावीकडे आणि प्रमाण उजवीकडे a आणि b मध्ये दाखवले जाते.2019 मध्ये चीन (28.10%) आणि भारत (24.75%) मधील उद्योगांमधून कार्बन उत्सर्जनाचे प्रमाण युनायटेड स्टेट्स (9.26%) आणि युरोप (13.91%) पेक्षा खूप जास्त होते. c, हायड्रोजन तंत्रज्ञानासह तांत्रिक मार्ग HTA क्षेत्रे.SMR, स्टीम मिथेन सुधारणा;पीईएम इलेक्ट्रोलिसिस, पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली इलेक्ट्रोलिसिस;पीईसी प्रक्रिया, फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया.
हा अभ्यास तीन महत्त्वाच्या प्रश्नांची उत्तरे देण्याचा प्रयत्न करतो.प्रथम, चीनसारख्या विकसनशील देशांमधील एचटीए क्षेत्रांच्या डीकार्बोनायझेशनसाठी प्रमुख आव्हाने कोणती आहेत, जसे की विकसित देशांपेक्षा वेगळे?2060 पर्यंत चीनची कार्बन तटस्थता साध्य करण्यासाठी HTA क्षेत्रातील (विशेषत: जड उद्योग) सध्याचे शमन तंत्रज्ञान पुरेसे प्रभावी आहेत का?दुसरे, एचटीए क्षेत्रांमध्ये, विशेषत: चीन आणि इतर विकसनशील देशांमध्ये, ज्यांनी नुकतेच त्याचे संभाव्य उत्पादन आणि वापर करणे सुरू केले आहे, अशा दोन्ही ऊर्जा वाहक आणि फीडस्टॉक म्हणून स्वच्छ हायड्रोजनसाठी संभाव्य भूमिका काय आहेत?शेवटी, चीनच्या संपूर्ण ऊर्जा प्रणालीच्या डायनॅमिक ऑप्टिमायझेशनवर आधारित
इतर पर्यायांच्या तुलनेत HTA क्षेत्रांमध्ये स्वच्छ हायड्रोजनचा व्यापक वापर किफायतशीर ठरेल का?
येथे आम्ही एकात्मिक ऊर्जा प्रणालीचे मॉडेल तयार करतो ज्यामध्ये संपूर्ण क्षेत्रांमध्ये पुरवठा आणि मागणी या दोन्हींचा समावेश होतो आणि चीनच्या संपूर्ण अर्थव्यवस्थेतील क्लीन हायड्रोजनची संभाव्य खर्च प्रभावीता आणि भूमिकांचे विश्लेषण करण्यासाठी, कमी-संशोधित HTA क्षेत्रांवर (चित्र 1c) भर दिला जातो.
3

पोस्ट वेळ: मार्च-03-2023
तुम्ही डीईटी पॉवरच्या व्यावसायिक उत्पादनांबद्दल आणि पॉवर सोल्यूशन्सबद्दल अधिक माहिती शोधत आहात?तुमच्या मदतीसाठी आमच्याकडे तज्ञांची टीम आहे.कृपया फॉर्म भरा आणि आमचा विक्री प्रतिनिधी लवकरच तुमच्याशी संपर्क साधेल.