विश्लेषणाचे परिणाम असे दर्शवतात की केवळ CCUS आणि NETs सह एकत्रितपणे ऊर्जा कार्यक्षमतेच्या सुधारणेवर अवलंबून राहणे हा चीनच्या HTA क्षेत्रांच्या, विशेषत: जड उद्योगांच्या सखोल डिकार्बोनायझेशनसाठी खर्च-प्रभावी मार्ग असण्याची शक्यता नाही.अधिक विशेषतः, HTA क्षेत्रांमध्ये स्वच्छ हायड्रोजनचा व्यापक वापर चीनला स्वच्छ हायड्रोजन उत्पादन आणि वापराशिवाय परिस्थितीच्या तुलनेत कार्बन तटस्थता खर्च प्रभावीपणे साध्य करण्यात मदत करू शकतो.परिणाम चीनच्या एचटीए डिकार्बोनायझेशन मार्गासाठी मजबूत मार्गदर्शन आणि समान आव्हानांना तोंड देत असलेल्या इतर देशांसाठी एक मौल्यवान संदर्भ प्रदान करतात.
स्वच्छ हायड्रोजनसह एचटीए औद्योगिक क्षेत्रांचे डीकार्बोनाइजिंग
आम्ही 2060 मध्ये चीनसाठी कार्बन न्यूट्रॅलिटीच्या शमन मार्गांचे एकात्मिक कमी खर्चाचे ऑप्टिमायझेशन पार पाडतो. चार मॉडेलिंग परिस्थिती टेबल 1 मध्ये परिभाषित केल्या आहेत: नेहमीप्रमाणे व्यवसाय (BAU), पॅरिस करार (NDC) अंतर्गत चीनचे राष्ट्रीय स्तरावर निर्धारित योगदान, नेट- नो-हायड्रोजन ऍप्लिकेशनसह शून्य उत्सर्जन (ZERO-NH) आणि स्वच्छ हायड्रोजन (ZERO-H) सह शुद्ध-शून्य उत्सर्जन.या अभ्यासातील HTA क्षेत्रांमध्ये सिमेंट, लोह आणि पोलाद आणि मुख्य रसायनांचे औद्योगिक उत्पादन (अमोनिया, सोडा आणि कॉस्टिक सोडासह) आणि ट्रकिंग आणि घरगुती शिपिंगसह हेवी-ड्युटी वाहतूक समाविष्ट आहे.संपूर्ण तपशील पद्धती विभाग आणि पूरक टिपा 1-5 मध्ये प्रदान केले आहेत.लोह आणि पोलाद क्षेत्राबाबत, चीनमधील विद्यमान उत्पादनातील प्रमुख वाटा (89.6%) मूलभूत ऑक्सिजन-ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रियेचा आहे, याच्या सखोल डीकार्बोनायझेशनसाठी एक प्रमुख आव्हान आहे.
उद्योगइलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस प्रक्रियेमध्ये 2019 मध्ये चीनमधील एकूण उत्पादनाच्या केवळ 10.4% होते, जे जागतिक सरासरी हिस्सापेक्षा 17.5% कमी आणि युनायटेड स्टेट्स 18 च्या तुलनेत 59.3% कमी आहे.आम्ही मॉडेलमधील 60 प्रमुख पोलादनिर्मिती उत्सर्जन कमी करण्याच्या तंत्रज्ञानाचे विश्‍लेषण केले आणि त्‍यांना सहा श्रेणींमध्ये वर्गीकृत केले (चित्र 2a): भौतिक कार्यक्षमतेत सुधारणा, प्रगत तंत्रज्ञान कार्यप्रदर्शन, विद्युतीकरण, CCUS, हिरवा हायड्रोजन आणि निळा हायड्रोजन (पूरक तक्ता 1).एनडीसी आणि ZERO-NH परिस्थितींसोबत ZERO-H च्या सिस्टम कॉस्ट ऑप्टिमायझेशनची तुलना केल्यास असे दिसून येते की स्वच्छ हायड्रोजन पर्यायांचा समावेश केल्याने लोहाच्या हायड्रोजन-डायरेक्ट रिडक्शन (हायड्रोजन-डीआरआय) प्रक्रिया सुरू झाल्यामुळे कार्बनमध्ये लक्षणीय घट होईल.लक्षात घ्या की हायड्रोजन केवळ पोलादनिर्मितीमध्ये उर्जा स्त्रोत म्हणूनच नव्हे तर ब्लास्ट फर्नन्स-बेसिक ऑक्सिजन फर्नन्स (BF-BOF) प्रक्रियेत आणि 100% हायड्रोजन-डीआरआय मार्गामध्ये पूरक आधारावर कार्बन-अॅबेटिंग रिड्यूसिंग एजंट म्हणून देखील काम करू शकतो.ZERO-H अंतर्गत, BF-BOF चा हिस्सा 2060 मध्ये 34% पर्यंत कमी केला जाईल, 45% इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस आणि 21% हायड्रोजन-DRI आणि स्वच्छ हायड्रोजन क्षेत्रातील एकूण अंतिम उर्जेच्या मागणीच्या 29% पुरवठा करेल.सौर आणि पवन ऊर्जेच्या ग्रीड किमतीसह अपेक्षित आहे205019 मध्ये US$38–40MWh−1 पर्यंत घसरणे, ग्रीन हायड्रोजनची किंमत
देखील कमी होईल आणि 100% हायड्रोजन-डीआरआय मार्ग पूर्वी ओळखल्या गेलेल्यापेक्षा अधिक महत्त्वाची भूमिका बजावू शकेल.सिमेंट उत्पादनाबाबत, मॉडेलमध्ये सहा श्रेणींमध्ये वर्गीकृत उत्पादन प्रक्रियेतील 47 प्रमुख शमन तंत्रज्ञानाचा समावेश आहे (पूरक तक्ते 2 आणि 3): ऊर्जा कार्यक्षमता, पर्यायी इंधन, क्लिंकर-टू-सिमेंट प्रमाण कमी करणे, CCUS, ग्रीन हायड्रोजन आणि ब्लू हायड्रोजन ( अंजीर 2b).परिणाम दर्शवितात की सुधारित ऊर्जा कार्यक्षमता तंत्रज्ञान सिमेंट क्षेत्रातील एकूण CO2 उत्सर्जनाच्या केवळ 8-10% कमी करू शकते आणि कचरा-उष्णता सहनिर्मिती आणि ऑक्सी-इंधन तंत्रज्ञानाचा मर्यादित शमन प्रभाव असेल (4-8%).क्लिंकर-टू-सिमेंट गुणोत्तर कमी करण्याच्या तंत्रज्ञानामुळे तुलनेने उच्च कार्बन शमन (50-70%) मिळू शकते, प्रामुख्याने दाणेदार ब्लास्ट फर्नेस स्लॅग वापरून क्लिंकर उत्पादनासाठी डीकार्बोनाइज्ड कच्च्या मालाचा समावेश होतो, जरी परिणामी सिमेंट त्याचे आवश्यक गुण टिकवून ठेवेल का असा प्रश्न समीक्षक विचारतात.परंतु सध्याचे परिणाम असे सूचित करतात की CCUS सोबत हायड्रोजनचा वापर सिमेंट क्षेत्राला 2060 मध्ये जवळजवळ शून्य CO2 उत्सर्जन साध्य करण्यात मदत करू शकेल.
ZERO-H परिस्थितीमध्ये, 20 हायड्रोजन-आधारित तंत्रज्ञान (47 शमन तंत्रज्ञानांपैकी) सिमेंट उत्पादनात कार्य करतात.आम्हाला आढळले की हायड्रोजन तंत्रज्ञानाचा सरासरी कार्बन कमी खर्च हा ठराविक CCUS आणि इंधन बदलण्याच्या पद्धतींपेक्षा कमी आहे (चित्र 2b).शिवाय, हिरवा हायड्रोजन 2030 नंतर निळ्या हायड्रोजनपेक्षा स्वस्त असण्याची अपेक्षा आहे, खाली तपशीलवार चर्चा केल्याप्रमाणे, सुमारे US$0.7–US$1.6 kg−1 H2 (संदर्भ. 20), ज्यामुळे सिमेंट बनवताना औद्योगिक उष्णतेच्या तरतुदीत लक्षणीय CO2 कपात होईल. .वर्तमान परिणाम दर्शविते की ते चीनच्या उद्योगातील गरम प्रक्रियेतून CO2 पैकी 89-95% कमी करू शकते (चित्र 2b, तंत्रज्ञान
28-47), जे हायड्रोजन कौन्सिलच्या 84-92% च्या अंदाजाशी सुसंगत आहे (संदर्भ 21).CO2 च्या क्लिंकर प्रक्रियेचे उत्सर्जन CCUS द्वारे ZERO-H आणि ZERO-NH दोन्हीमध्ये कमी करणे आवश्यक आहे.आम्ही मॉडेल वर्णनात सूचीबद्ध केलेल्या अमोनिया, मिथेन, मिथेनॉल आणि इतर रसायनांच्या उत्पादनामध्ये फीडस्टॉक म्हणून हायड्रोजनचा वापर देखील करतो.ZERO-H परिस्थितीमध्ये, हायड्रोजन उष्णतासह गॅस-आधारित अमोनिया उत्पादन 2060 मध्ये एकूण उत्पादनात 20% वाटा मिळवेल (चित्र 3 आणि पूरक तक्ता 4).मॉडेलमध्ये चार प्रकारच्या मिथेनॉल उत्पादन तंत्रज्ञानाचा समावेश आहे: कोळसा ते मिथेनॉल (सीटीएम), कोक गॅस ते मिथेनॉल (सीजीटीएम), नैसर्गिक वायू ते मिथेनॉल (एनटीएम) आणि हायड्रोजन उष्णतासह सीजीटीएम/एनटीएम.ZERO-H परिस्थितीत, हायड्रोजन उष्णतासह CGTM/NTM 2060 मध्ये 21% उत्पादन वाटा मिळवू शकतात (चित्र 3).रसायने हायड्रोजनचे संभाव्य ऊर्जा वाहक देखील आहेत.आमच्या एकात्मिक विश्लेषणाच्या आधारे, 2060 पर्यंत रासायनिक उद्योगात उष्णतेच्या तरतूदीसाठी अंतिम ऊर्जा वापराच्या 17% हायड्रोजनचा समावेश असू शकतो. बायोएनर्जी (18%) आणि वीज (32%) सोबत, हायड्रोजनची प्रमुख भूमिका आहे. 
चीनच्या HTA रासायनिक उद्योगाचे decarbonization (Fig. 4a).
अंजीर 2 |कार्बन शमन क्षमता आणि प्रमुख शमन तंत्रज्ञानाच्या कमी खर्च.a, 60 प्रमुख पोलादनिर्मिती उत्सर्जन शमन तंत्रज्ञानाच्या सहा श्रेणी.b, 47 प्रमुख सिमेंट उत्सर्जन शमन तंत्रज्ञानाच्या सहा श्रेणी.तंत्रज्ञान संख्यानुसार सूचीबद्ध केले आहे, ज्यात अ साठी पूरक तक्ता 1 आणि b साठी पूरक तक्ता 2 मध्ये संबंधित व्याख्या समाविष्ट केल्या आहेत.प्रत्येक तंत्रज्ञानाची तंत्रज्ञान तयारी पातळी (TRL) चिन्हांकित केली आहे: TRL3, संकल्पना;TRL4, लहान प्रोटोटाइप;TRL5, मोठा प्रोटोटाइप;TRL6, स्केलवर पूर्ण प्रोटोटाइप;TRL7, पूर्व-व्यावसायिक प्रात्यक्षिक;TRL8, प्रात्यक्षिक;TRL10, लवकर दत्तक;TRL11, प्रौढ.
क्लीन हायड्रोजनसह एचटीए वाहतूक मोडचे डीकार्बोनाइझिंग मॉडेलिंग परिणामांच्या आधारे, हायड्रोजनमध्ये चीनच्या वाहतूक क्षेत्राचे डीकार्बोनाइज करण्याची मोठी क्षमता आहे, जरी यास वेळ लागेल.LDVs व्यतिरिक्त, मॉडेलमध्ये विश्लेषित केलेल्या इतर वाहतूक पद्धतींमध्ये फ्लीट बसेस, ट्रक (हलके/लहान/मध्यम/जड), देशांतर्गत शिपिंग आणि रेल्वे यांचा समावेश होतो, ज्यामध्ये चीनमधील बहुतेक वाहतूक समाविष्ट आहे.LDV साठी, इलेक्ट्रिक वाहने भविष्यात किमतीत स्पर्धात्मक राहतील.ZERO-H मध्ये, LDV बाजारातील हायड्रोजन इंधन सेल (HFC) प्रवेश 2060 मध्ये फक्त 5% पर्यंत पोहोचेल (चित्र 3).फ्लीट बसेससाठी, तथापि, HFC बसेस 2045 मध्ये इलेक्ट्रिक पर्यायांपेक्षा अधिक किमतीच्या असतील आणि 2060 मध्ये ZERO-H परिस्थितीमध्ये एकूण ताफ्यातील 61% असतील, उर्वरित इलेक्ट्रिकसह (चित्र 3).ट्रकसाठी, परिणाम लोड दरानुसार बदलतात.इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन 2035 पर्यंत ZERO-NH मध्ये एकूण लाईट-ड्युटी ट्रक फ्लीटपैकी निम्म्याहून अधिक चालवेल.परंतु ZERO-H मध्ये, HFC लाइट-ड्युटी ट्रक 2035 पर्यंत इलेक्ट्रिक लाइट-ड्युटी ट्रकपेक्षा अधिक स्पर्धात्मक असतील आणि 2060 पर्यंत 53% बाजारपेठेचा समावेश करतील. हेवी-ड्युटी ट्रक्सच्या बाबतीत, HFC हेवी-ड्युटी ट्रक 66% पर्यंत पोहोचतील. 2060 मध्ये ZERO-H परिस्थितीत बाजार.डिझेल/बायो-डिझेल/CNG (संकुचित नैसर्गिक वायू) HDVs (हेवी-ड्युटी वाहने) 2050 नंतर ZERO-NH आणि ZERO-H दोन्ही परिस्थितींमध्ये (चित्र 3) बाजार सोडतील.उत्तर आणि पश्चिम चीनमधील महत्त्वाच्या, थंड परिस्थितीत त्यांच्या चांगल्या कामगिरीमध्ये इलेक्ट्रिक वाहनांपेक्षा HFC वाहनांचा अतिरिक्त फायदा आहे.रस्ते वाहतुकीच्या पलीकडे, मॉडेल ZERO-H परिस्थितीमध्ये शिपिंगमध्ये हायड्रोजन तंत्रज्ञानाचा व्यापक अवलंब दर्शविते.चीनचे देशांतर्गत शिपिंग खूप ऊर्जा-केंद्रित आहे आणि विशेषतः कठीण डीकार्बोनायझेशन आव्हान आहे.स्वच्छ हायड्रोजन, विशेषतः ए म्हणून
अमोनियासाठी फीडस्टॉक, डिकार्बोनायझेशन शिपिंगसाठी पर्याय प्रदान करते.ZERO-H परिस्थितीमध्ये कमीत कमी किमतीच्या सोल्यूशनचा परिणाम 2060 मध्ये 65% अमोनिया-इंधन आणि 12% हायड्रोजन-इंधनयुक्त जहाजांच्या प्रवेशामध्ये होतो (चित्र 3).या परिस्थितीत, 2060 मध्ये संपूर्ण वाहतूक क्षेत्राच्या अंतिम उर्जेच्या वापरामध्ये हायड्रोजनचा वाटा सरासरी 56% असेल. आम्ही निवासी हीटिंगमध्ये हायड्रोजन वापराचे मॉडेल देखील तयार केले आहे (पूरक टीप 6), परंतु त्याचा अवलंब नगण्य आहे आणि हा पेपर यावर लक्ष केंद्रित करतो एचटीए उद्योगांमध्ये हायड्रोजनचा वापर आणि हेवी-ड्युटी वाहतूक.स्वच्छ हायड्रोजन वापरून कार्बन न्यूट्रॅलिटीच्या खर्चात बचत चीनच्या कार्बन-न्यूट्रल भविष्यात नूतनीकरणक्षम ऊर्जा वर्चस्व द्वारे वैशिष्ट्यीकृत केले जाईल, त्याच्या प्राथमिक उर्जेच्या वापरामध्ये कोळशाच्या टप्प्याटप्प्याने बाहेर पडणे (चित्र 4).2050 मध्ये प्राथमिक ऊर्जा मिश्रणात 88% आणि 2060 मध्ये 93% जीवाश्म नसलेल्या इंधनांचा समावेश आहे. 2060 मध्ये वारा आणि सौर ऊर्जा 2060 मध्ये प्राथमिक ऊर्जा वापराच्या निम्मी पुरवेल. सरासरी, राष्ट्रीय पातळीवर, एकूण अंतिम उर्जेचा स्वच्छ हायड्रोजन वाटा 2060 मध्ये उपभोग (TFEC) 13% पर्यंत पोहोचू शकतो. क्षेत्रानुसार प्रमुख उद्योगांमधील उत्पादन क्षमतेची प्रादेशिक विषमता लक्षात घेता (पूरक तक्ता 7), असे दहा प्रांत आहेत ज्यात TFEC चे हायड्रोजन शेअर्स राष्ट्रीय सरासरीपेक्षा जास्त आहेत, ज्यात इनर मंगोलिया, फुजियान, शेडोंग यांचा समावेश आहे. आणि ग्वांगडोंग, समृद्ध सौर आणि किनार्यावरील आणि ऑफशोअर पवन संसाधने आणि/किंवा हायड्रोजनच्या अनेक औद्योगिक मागण्यांद्वारे चालवले जाते.ZERO-NH परिस्थितीमध्ये, 2060 पर्यंत कार्बन तटस्थता प्राप्त करण्यासाठी एकत्रित गुंतवणूक खर्च $20.63 ट्रिलियन किंवा 2020-2060 साठी एकूण सकल देशांतर्गत उत्पादनाच्या (GDP) 1.58% असेल.वार्षिक आधारावर सरासरी अतिरिक्त गुंतवणूक प्रति वर्ष सुमारे US$516 अब्ज असेल.हा परिणाम 2050 पर्यंत चीनच्या US$15 ट्रिलियन शमन योजनेशी सुसंगत आहे, US$500 अब्ज डॉलरची सरासरी वार्षिक नवीन गुंतवणूक (संदर्भ 22).तथापि, ZERO-H परिस्थितीत चीनच्या ऊर्जा प्रणाली आणि औद्योगिक फीडस्टॉक्समध्ये स्वच्छ हायड्रोजन पर्याय सादर केल्यामुळे 2060 पर्यंत US$18.91 ट्रिलियन आणि वार्षिक गुंतवणूक लक्षणीयरीत्या कमी होईल.2060 मध्ये गुंतवणूक GDP च्या 1% पेक्षा कमी होईल (चित्र.4).HTA क्षेत्रांबाबत, त्यामधील वार्षिक गुंतवणूक खर्चक्षेत्रे ZERO-NH मध्ये प्रति वर्ष सुमारे US$392 अब्ज असतीलपरिस्थिती, जी उर्जेच्या प्रक्षेपणाशी सुसंगत आहेसंक्रमण आयोग (US$400 अब्ज) (संदर्भ 23).तथापि, स्वच्छ असल्यास
हायड्रोजन ऊर्जा प्रणाली आणि रासायनिक फीडस्टॉकमध्ये समाविष्ट केले आहे, ZERO-H परिस्थिती दर्शवते की HTA क्षेत्रातील वार्षिक गुंतवणूक खर्च US$359 अब्ज पर्यंत कमी केला जाऊ शकतो, मुख्यतः महागड्या CCUS किंवा NETs वर अवलंबून राहून.आमचे परिणाम असे सूचित करतात की स्वच्छ हायड्रोजनचा वापर गुंतवणुकीच्या खर्चात US$1.72 ट्रिलियनची बचत करू शकतो आणि 2060 पर्यंत हायड्रोजन नसलेल्या मार्गाच्या तुलनेत एकूण GDP (2020-2060) मध्ये 0.13% नुकसान टाळू शकतो.
अंजीर 3 |ठराविक HTA क्षेत्रांमध्ये तंत्रज्ञानाचा प्रवेश.BAU, NDC, ZERO-NH आणि ZERO-H परिस्थिती (2020-2060) अंतर्गत परिणाम.प्रत्येक माइलस्टोन वर्षात, विविध क्षेत्रातील विशिष्ट तंत्रज्ञानाचा प्रवेश रंगीत पट्ट्यांद्वारे दर्शविला जातो, जेथे प्रत्येक बार 100% पर्यंत (पूर्ण छायांकित जाळीसाठी) प्रवेशाची टक्केवारी असते.तंत्रज्ञानाचे विविध प्रकारांनुसार वर्गीकरण केले जाते (दंतकथांमध्ये दर्शविलेले).सीएनजी, संकुचित नैसर्गिक वायू;एलपीजी, द्रव पेट्रोलियम वायू;एलएनजी, द्रव नैसर्गिक वायू;w/wo, सह किंवा त्याशिवाय;ईएएफ, इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस;एनएसपी, नवीन निलंबन प्रीहीटर कोरडी प्रक्रिया;WHR, कचरा उष्णता पुनर्प्राप्ती.
पोस्ट वेळ: मार्च-13-2023
