विश्लेषण के नतीजे बताते हैं कि अकेले सीसीयूएस और एनईटी के साथ संयुक्त ऊर्जा दक्षता में सुधार पर निर्भरता चीन के एचटीए क्षेत्रों, विशेष रूप से भारी उद्योगों के गहरे डीकार्बोनाइजेशन के लिए लागत प्रभावी मार्ग होने की संभावना नहीं है।अधिक विशेष रूप से, एचटीए क्षेत्रों में स्वच्छ हाइड्रोजन का व्यापक उपयोग चीन को स्वच्छ हाइड्रोजन उत्पादन और उपयोग के बिना एक परिदृश्य की तुलना में कार्बन तटस्थता लागत को प्रभावी ढंग से प्राप्त करने में मदद कर सकता है।परिणाम चीन के एचटीए डीकार्बोनाइजेशन मार्ग के लिए मजबूत मार्गदर्शन प्रदान करते हैं और समान चुनौतियों का सामना करने वाले अन्य देशों के लिए एक मूल्यवान संदर्भ प्रदान करते हैं।
स्वच्छ हाइड्रोजन के साथ HTA औद्योगिक क्षेत्रों को डीकार्बोनाइज़ करना
हम 2060 में चीन के लिए कार्बन तटस्थता के लिए न्यूनीकरण मार्गों का एक एकीकृत न्यूनतम लागत अनुकूलन करते हैं। तालिका 1 में चार मॉडलिंग परिदृश्य परिभाषित किए गए हैं: व्यापार हमेशा की तरह (बीएयू), पेरिस समझौते (एनडीसी) के तहत चीन के राष्ट्रीय स्तर पर निर्धारित योगदान, शुद्ध- बिना हाइड्रोजन अनुप्रयोगों (ज़ीरो-एनएच) के साथ शून्य उत्सर्जन और स्वच्छ हाइड्रोजन (ज़ीरो-एच) के साथ शुद्ध-शून्य उत्सर्जन।इस अध्ययन में HTA क्षेत्रों में सीमेंट, लोहा और इस्पात और प्रमुख रसायनों (अमोनिया, सोडा और कास्टिक सोडा सहित) का औद्योगिक उत्पादन और ट्रकिंग और घरेलू शिपिंग सहित भारी शुल्क वाले परिवहन शामिल हैं।मेथड्स सेक्शन और सप्लीमेंट्री नोट्स 1-5 में पूरा विवरण दिया गया है।लौह और इस्पात क्षेत्र के संबंध में, चीन में मौजूदा उत्पादन का प्रमुख हिस्सा (89.6%) बुनियादी ऑक्सीजन-ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया द्वारा है, जो इस के गहरे डीकार्बोनाइजेशन के लिए एक प्रमुख चुनौती है।
उद्योग।इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस प्रक्रिया में 2019 में चीन में कुल उत्पादन का केवल 10.4% शामिल था, जो कि विश्व औसत शेयर से 17.5% कम है और संयुक्त राज्य अमेरिका18 की तुलना में 59.3% कम है।हमने मॉडल में 60 प्रमुख स्टीलमेकिंग उत्सर्जन शमन तकनीकों का विश्लेषण किया और उन्हें छह श्रेणियों (चित्र 2ए) में वर्गीकृत किया: सामग्री दक्षता में सुधार, उन्नत प्रौद्योगिकी प्रदर्शन, विद्युतीकरण, सीसीयूएस, ग्रीन हाइड्रोजन और ब्लू हाइड्रोजन (पूरक तालिका 1)।NDC और ZERO-NH परिदृश्यों के साथ ZERO-H के सिस्टम कॉस्ट ऑप्टिमाइजेशन की तुलना करने से पता चलता है कि स्वच्छ हाइड्रोजन विकल्पों को शामिल करने से आयरन (हाइड्रोजन-DRI) प्रक्रियाओं में हाइड्रोजन-डायरेक्ट रिडक्शन की शुरुआत के कारण कार्बन में उल्लेखनीय कमी आएगी।ध्यान दें कि हाइड्रोजन न केवल स्टीलमेकिंग में एक ऊर्जा स्रोत के रूप में काम कर सकता है, बल्कि ब्लास्ट फर्नेस-बेसिक ऑक्सीजन फर्नेस (बीएफ-बीओएफ) प्रक्रिया में पूरक आधार पर कार्बन-एबेटिंग रिड्यूसिंग एजेंट के रूप में और हाइड्रोजन-डीआरआई मार्ग में 100% के रूप में भी काम कर सकता है।ज़ीरो-एच के तहत, बीएफ-बीओएफ की हिस्सेदारी 2060 में घटकर 34% हो जाएगी, जिसमें 45% इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस और 21% हाइड्रोजन-डीआरआई होगा, और स्वच्छ हाइड्रोजन इस क्षेत्र में कुल अंतिम ऊर्जा मांग का 29% आपूर्ति करेगा।ग्रिड मूल्य के साथ सौर और पवन ऊर्जा के लिए अपेक्षित205019 में US$38–40MWh−1 तक गिरावट, हरित हाइड्रोजन की लागत
भी घटेगा, और 100% हाइड्रोजन-डीआरआई मार्ग पहले से मान्यता प्राप्त की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है।सीमेंट उत्पादन के संबंध में, मॉडल में छह श्रेणियों (अनुपूरक टेबल्स 2 और 3) में वर्गीकृत उत्पादन प्रक्रियाओं में 47 प्रमुख शमन प्रौद्योगिकियां शामिल हैं: ऊर्जा दक्षता, वैकल्पिक ईंधन, क्लिंकर-टू-सीमेंट अनुपात को कम करना, CCUS, ग्रीन हाइड्रोजन और ब्लू हाइड्रोजन ( अंजीर। 2 बी)।परिणाम बताते हैं कि बेहतर ऊर्जा दक्षता प्रौद्योगिकियां सीमेंट क्षेत्र में कुल CO2 उत्सर्जन का केवल 8-10% कम कर सकती हैं, और अपशिष्ट-गर्मी सह-उत्पादन और ऑक्सी-ईंधन प्रौद्योगिकियों का सीमित शमन प्रभाव (4-8%) होगा।क्लिंकर-टू-सीमेंट अनुपात को कम करने के लिए प्रौद्योगिकी अपेक्षाकृत उच्च कार्बन शमन (50-70%) प्राप्त कर सकती है, मुख्य रूप से दानेदार ब्लास्ट फर्नेस स्लैग का उपयोग करके क्लिंकर उत्पादन के लिए डीकार्बोनाइज्ड कच्चे माल सहित, हालांकि आलोचकों का सवाल है कि क्या परिणामी सीमेंट अपने आवश्यक गुणों को बनाए रखेगा।लेकिन वर्तमान परिणाम संकेत देते हैं कि सीसीयूएस के साथ मिलकर हाइड्रोजन का उपयोग सीमेंट क्षेत्र को 2060 में लगभग शून्य CO2 उत्सर्जन प्राप्त करने में मदद कर सकता है।
ज़ीरो-एच परिदृश्य में, 20 हाइड्रोजन-आधारित प्रौद्योगिकियाँ (47 शमन तकनीकों में से) सीमेंट उत्पादन में काम आती हैं।हम पाते हैं कि हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों की औसत कार्बन कमी लागत सामान्य सीसीयूएस और ईंधन स्विचिंग दृष्टिकोण (चित्र 2बी) से कम है।इसके अलावा, 2030 के बाद हरे हाइड्रोजन के नीले हाइड्रोजन से सस्ते होने की उम्मीद है, जैसा कि नीचे विस्तार से चर्चा की गई है, लगभग यूएस $ 0.7-यूएस $ 1.6 किग्रा -1 एच 2 (रेफरी। 20), सीमेंट बनाने में औद्योगिक गर्मी के प्रावधान में महत्वपूर्ण सीओ 2 कटौती लाता है। .वर्तमान परिणाम दिखाते हैं कि यह चीन के उद्योग में हीटिंग प्रक्रिया से सीओ2 के 89-95% को कम कर सकता है (चित्र 2बी, प्रौद्योगिकियां)
28–47), जो हाइड्रोजन काउंसिल के 84–92% (रेफरी 21) के अनुमान के अनुरूप है।CCUS द्वारा ZERO-H और ZERO-NH दोनों में CO2 के क्लिंकर प्रक्रिया उत्सर्जन को कम किया जाना चाहिए।हम मॉडल विवरण में सूचीबद्ध अमोनिया, मीथेन, मेथनॉल और अन्य रसायनों के उत्पादन में फीडस्टॉक के रूप में हाइड्रोजन के उपयोग का अनुकरण भी करते हैं।ज़ीरो-एच परिदृश्य में, हाइड्रोजन ताप के साथ गैस आधारित अमोनिया उत्पादन 2060 में कुल उत्पादन का 20% हिस्सा प्राप्त करेगा (चित्र 3 और पूरक तालिका 4)।मॉडल में चार प्रकार की मेथनॉल उत्पादन प्रौद्योगिकियां शामिल हैं: कोयले से मेथनॉल (CTM), कोक गैस से मेथनॉल (CGTM), प्राकृतिक गैस से मेथनॉल (NTM) और CGTM/NTM हाइड्रोजन ताप के साथ।ज़ीरो-एच परिदृश्य में, हाइड्रोजन गर्मी के साथ सीजीटीएम/एनटीएम 2060 में 21% उत्पादन हिस्सा प्राप्त कर सकता है (चित्र 3)।रसायन हाइड्रोजन के संभावित ऊर्जा वाहक भी हैं।हमारे एकीकृत विश्लेषण के आधार पर, हाइड्रोजन में 2060 तक रासायनिक उद्योग में गर्मी प्रावधान के लिए अंतिम ऊर्जा खपत का 17% शामिल हो सकता है। बायोएनेर्जी (18%) और बिजली (32%) के साथ, हाइड्रोजन की प्रमुख भूमिका है। 
चीन के एचटीए रासायनिक उद्योग का डीकार्बोनाइजेशन (चित्र 4ए)।
अंजीर. 2 |कार्बन शमन क्षमता और प्रमुख शमन प्रौद्योगिकियों की लागत में कमी।ए, 60 प्रमुख स्टीलमेकिंग उत्सर्जन शमन तकनीकों की छह श्रेणियां।बी, 47 प्रमुख सीमेंट उत्सर्जन शमन प्रौद्योगिकियों की छह श्रेणियां।प्रौद्योगिकियां संख्या द्वारा सूचीबद्ध हैं, ए के लिए पूरक तालिका 1 और बी के लिए पूरक तालिका 2 में शामिल परिभाषाओं के साथ।प्रत्येक प्रौद्योगिकी के प्रौद्योगिकी तत्परता स्तर (TRLs) चिह्नित हैं: TRL3, अवधारणा;TRL4, छोटा प्रोटोटाइप;TRL5, बड़ा प्रोटोटाइप;TRL6, पैमाने पर पूर्ण प्रोटोटाइप;TRL7, पूर्व-व्यावसायिक प्रदर्शन;टीआरएल8, प्रदर्शन;TRL10, प्रारंभिक गोद लेना;TRL11, परिपक्व।
स्वच्छ हाइड्रोजन के साथ HTA परिवहन मोड को डीकार्बोनाइज़ करना मॉडलिंग परिणामों के आधार पर, हाइड्रोजन में भी चीन के परिवहन क्षेत्र को डीकार्बोनाइज़ करने की बड़ी क्षमता है, हालाँकि इसमें समय लगेगा।एलडीवी के अलावा, मॉडल में विश्लेषण किए गए अन्य परिवहन साधनों में फ्लीट बसें, ट्रक (हल्के/छोटे/मध्यम/भारी), घरेलू शिपिंग और रेलवे शामिल हैं, जो चीन में अधिकांश परिवहन को कवर करते हैं।एलडीवी के लिए, इलेक्ट्रिक वाहन भविष्य में लागत प्रतिस्पर्धी बने रहते हैं।जीरो-एच में, एलडीवी बाजार में हाइड्रोजन ईंधन सेल (एचएफसी) की पैठ 2060 में केवल 5% तक पहुंच जाएगी (चित्र 3)।फ्लीट बसों के लिए, हालांकि, HFC बसें 2045 में इलेक्ट्रिक विकल्पों की तुलना में अधिक प्रतिस्पर्धी होंगी और 2060 में ज़ीरो-एच परिदृश्य में कुल बेड़े का 61% शामिल होंगी, शेष इलेक्ट्रिक (चित्र 3) के साथ।ट्रकों के लिए, परिणाम लोड दर से भिन्न होते हैं।विद्युत प्रणोदन शून्य-एनएच में 2035 तक कुल लाइट-ड्यूटी ट्रक बेड़े के आधे से अधिक चलाएगा।लेकिन ZERO-H में, HFC लाइट-ड्यूटी ट्रक 2035 तक इलेक्ट्रिक लाइट-ड्यूटी ट्रकों की तुलना में अधिक प्रतिस्पर्धी होंगे और 2060 तक 53% बाजार में शामिल होंगे। भारी शुल्क वाले ट्रकों के संबंध में, HFC भारी शुल्क वाले ट्रक 66% तक पहुंच जाएंगे। ज़ीरो-एच परिदृश्य में 2060 में बाजार।डीजल/बायो-डीजल/सीएनजी (संपीड़ित प्राकृतिक गैस) एचडीवी (हैवी-ड्यूटी वाहन) 2050 के बाद शून्य-एनएच और शून्य-एच दोनों परिदृश्यों (चित्र 3) में बाजार छोड़ देंगे।उत्तरी और पश्चिमी चीन में महत्वपूर्ण ठंड की स्थिति में अपने बेहतर प्रदर्शन में एचएफसी वाहनों को इलेक्ट्रिक वाहनों पर अतिरिक्त लाभ होता है।सड़क परिवहन से परे, मॉडल ज़ीरो-एच परिदृश्य में शिपिंग में हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों को व्यापक रूप से अपनाने को दर्शाता है।चीन की घरेलू शिपिंग बहुत ऊर्जा गहन है और विशेष रूप से कठिन डीकार्बोनाइजेशन चुनौती है।स्वच्छ हाइड्रोजन, विशेष रूप से एक के रूप में
अमोनिया के लिए फीडस्टॉक, शिपिंग डीकार्बोनाइजेशन के लिए एक विकल्प प्रदान करता है।ज़ीरो-एच परिदृश्य में सबसे कम लागत वाले समाधान के परिणामस्वरूप 2060 में अमोनिया-ईंधन वाले जहाजों का 65% और हाइड्रोजन-ईंधन वाले जहाजों का 12% प्रवेश होता है (चित्र 3)।इस परिदृश्य में, हाइड्रोजन 2060 में पूरे परिवहन क्षेत्र की अंतिम ऊर्जा खपत का औसत 56% होगा। हमने आवासीय हीटिंग (अनुपूरक नोट 6) में हाइड्रोजन के उपयोग का भी मॉडल तैयार किया है, लेकिन इसे अपनाना नगण्य है और यह पेपर इस पर केंद्रित है। HTA उद्योगों और भारी शुल्क वाले परिवहन में हाइड्रोजन का उपयोग।स्वच्छ हाइड्रोजन का उपयोग कर कार्बन तटस्थता की लागत बचत चीन के कार्बन-तटस्थ भविष्य को इसकी प्राथमिक ऊर्जा खपत (चित्र 4) में कोयले से चरणबद्ध तरीके से नवीकरणीय ऊर्जा प्रभुत्व की विशेषता होगी।गैर-जीवाश्म ईंधन में 2050 में प्राथमिक ऊर्जा मिश्रण का 88% और ज़ीरो-एच के तहत 2060 में 93% शामिल है। पवन और सौर 2060 में प्राथमिक ऊर्जा खपत का आधा हिस्सा प्रदान करेंगे। औसतन, राष्ट्रीय स्तर पर, कुल अंतिम ऊर्जा का स्वच्छ हाइड्रोजन हिस्सा उपभोग (TFEC) 2060 में 13% तक पहुंच सकता है। क्षेत्र द्वारा प्रमुख उद्योगों में उत्पादन क्षमताओं की क्षेत्रीय विविधता को ध्यान में रखते हुए (अनुपूरक तालिका 7), राष्ट्रीय औसत से अधिक TFEC के हाइड्रोजन शेयरों वाले दस प्रांत हैं, जिनमें आंतरिक मंगोलिया, फ़ुज़ियान, शेडोंग शामिल हैं। और ग्वांगडोंग, समृद्ध सौर और तटवर्ती और अपतटीय पवन संसाधनों और/या हाइड्रोजन के लिए कई औद्योगिक मांगों द्वारा संचालित।शून्य-एनएच परिदृश्य में, 2060 तक कार्बन तटस्थता प्राप्त करने के लिए संचयी निवेश लागत $20.63 ट्रिलियन या 2020-2060 के लिए कुल सकल घरेलू उत्पाद (जीडीपी) का 1.58% होगी।वार्षिक आधार पर औसत अतिरिक्त निवेश लगभग US$516 बिलियन प्रति वर्ष होगा।यह परिणाम 2050 तक चीन की यूएस $ 15 ट्रिलियन शमन योजना के अनुरूप है, यूएस $ 500 बिलियन का औसत वार्षिक नया निवेश (रेफरी। 22)।हालाँकि, ज़ीरो-एच परिदृश्य में चीन की ऊर्जा प्रणाली और औद्योगिक फीडस्टॉक्स में स्वच्छ हाइड्रोजन विकल्प शुरू करने से 2060 तक 18.91 ट्रिलियन अमेरिकी डॉलर का संचयी निवेश कम हो जाता है और वार्षिक2060 में निवेश जीडीपी के 1% से भी कम हो जाएगा (चित्र।4).एचटीए क्षेत्रों के संबंध में, उनमें वार्षिक निवेश लागतशून्य-एनएच में क्षेत्र लगभग US$392 बिलियन प्रति वर्ष होंगेपरिदृश्य, जो ऊर्जा के प्रक्षेपण के अनुरूप हैसंक्रमण आयोग (US$400 बिलियन) (संदर्भ 23)।हालांकि, अगर साफ
हाइड्रोजन को ऊर्जा प्रणाली और रासायनिक फीडस्टॉक्स में शामिल किया गया है, ज़ीरो-एच परिदृश्य इंगित करता है कि एचटीए क्षेत्रों में वार्षिक निवेश लागत को मुख्य रूप से महंगे सीसीयूएस या एनईटी पर निर्भरता कम करके यूएस $ 359 बिलियन तक कम किया जा सकता है।हमारे परिणाम बताते हैं कि स्वच्छ हाइड्रोजन के उपयोग से निवेश लागत में 1.72 ट्रिलियन अमेरिकी डॉलर की बचत हो सकती है और 2060 तक हाइड्रोजन के बिना मार्ग की तुलना में कुल सकल घरेलू उत्पाद (2020-2060) में 0.13% की हानि से बचा जा सकता है।
चित्र 3 |ठेठ एचटीए क्षेत्रों में प्रौद्योगिकी पैठ।बीएयू, एनडीसी, जीरो-एनएच और जीरो-एच परिदृश्यों (2020-2060) के तहत परिणाम।प्रत्येक मील के पत्थर के वर्ष में, विभिन्न क्षेत्रों में विशिष्ट प्रौद्योगिकी पैठ को रंगीन पट्टियों द्वारा दिखाया जाता है, जहाँ प्रत्येक बार 100% तक प्रवेश का प्रतिशत होता है (पूरी तरह से छायांकित जाली के लिए)।प्रौद्योगिकियों को आगे विभिन्न प्रकारों (किंवदंतियों में दिखाया गया) द्वारा वर्गीकृत किया गया है।सीएनजी, संपीड़ित प्राकृतिक गैस;एलपीजी, तरल पेट्रोलियम गैस;एलएनजी, तरल प्राकृतिक गैस;w/wo, साथ या बिना;ईएएफ, इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस;NSP, नया सस्पेंशन प्रीहीटर ड्राई प्रोसेस;WHR, अपशिष्ट गर्मी वसूली।
पोस्ट समय: मार्च-13-2023
