Ang mga resulta sa pag-analisa nagpakita nga ang pagsalig sa pag-uswag sa episyente sa enerhiya inubanan sa CCUS ug NETs nga nag-inusara dili lagmit nga usa ka cost-effective nga dalan alang sa lawom nga decarbonization sa mga sektor sa HTA sa China, ilabi na sa mga bug-at nga industriya.Labaw na nga espesipiko, kaylap nga paggamit sa limpyo nga hydrogen sa HTA sektor makatabang sa China nga makab-ot ang carbon neutralidad gasto epektibo nga itandi sa usa ka senaryo nga walay limpyo nga hydrogen produksyon ug paggamit.Ang mga resulta naghatag lig-on nga giya alang sa HTA decarbonization pathway sa China ug usa ka bililhon nga reperensiya alang sa ubang mga nasud nga nag-atubang sa susamang mga hagit.
Ang pag-decarbonize sa mga sektor sa industriya sa HTA nga adunay limpyo nga hydrogen
Naghimo kami usa ka hiniusa nga labing gamay nga gasto nga pag-optimize sa mga agianan sa pagpagaan sa neyutralidad sa carbon para sa China kaniadtong 2060. Upat ka mga senaryo sa pagmodelo ang gihubit sa Talaan 1: negosyo sama sa naandan (BAU), Mga Nasyunal nga Determinado nga Kontribusyon sa China sa ilawom sa Kasabutan sa Paris (NDC), net- zero emissions nga adunay no-hydrogen applications (ZERO-NH) ug net-zero emissions nga adunay limpyo nga hydrogen (ZERO-H).Ang mga sektor sa HTA niini nga pagtuon naglakip sa industriyal nga produksyon sa semento, puthaw ug asero ug mga importanteng kemikal (lakip ang ammonia, soda ug caustic soda) ug bug-at nga katungdanan nga transportasyon, lakip ang trak ug domestic nga pagpadala.Ang kompleto nga mga detalye gihatag sa seksyon sa Mga Pamaagi ug Supplementary Notes 1–5.Mahitungod sa puthaw ug puthaw nga sektor, ang dominanteng bahin sa kasamtangan nga produksyon sa China (89.6%) mao ang nag-unang proseso sa oxygen-blast furnace, usa ka mahinungdanong hagit alang sa lawom nga decarbonization niini.
industriya.Ang proseso sa electric arc furnace naglangkob lamang sa 10.4% sa kinatibuk-ang produksiyon sa China sa 2019, nga 17.5% nga mas ubos kaysa sa kasagaran nga bahin sa kalibutan ug 59.3% nga mas ubos kaysa sa Estados Unidos18.Among gisusi ang 60 ka yawe nga steelmaking emissions mitigation technologies sa modelo ug giklasipikar kini ngadto sa unom ka mga kategoriya (Fig. 2a): pag-uswag sa materyal nga efficiency, advanced technology performance, electrification, CCUS, green hydrogen ug blue hydrogen (Supplementary Table 1).Ang pagtandi sa sistema sa pag-optimize sa gasto sa ZERO-H sa NDC ug ZERO-NH nga mga senaryo nagpakita nga ang paglakip sa limpyo nga mga opsyon sa hydrogen makahatag ug talagsaong pagkunhod sa carbon tungod sa pagpaila sa hydrogen-direkta nga pagkunhod sa iron (hydrogen-DRI) nga mga proseso.Timan-i nga ang hydrogen mahimong magsilbi dili lamang ingon usa ka gigikanan sa enerhiya sa paghimo og asero apan ingon usab usa ka ahente nga pagkunhod sa carbon-abating sa usa ka dugang nga basehan sa proseso sa Blast Furnance-Basic Oxygen Furnance (BF-BOF) ug 100% sa ruta sa hydrogen-DRI.Ubos sa ZERO-H, ang bahin sa BF-BOF makunhuran ngadto sa 34% sa 2060, nga adunay 45% nga electric arc furnace ug 21% nga hydrogen-DRI, ug ang limpyo nga hydrogen mosuplay sa 29% sa kinatibuk-ang panginahanglan sa enerhiya sa sektor.Uban sa grid nga presyo alang sa solar ug hangin nga gahum gilauman ngamikunhod ngadto sa US$38–40MWh−1 sa 205019, ang gasto sa green hydrogen
mokunhod usab, ug ang 100% nga hydrogen-DRI nga rota mahimong adunay mas importante nga papel kaysa kaniadto nga giila.Mahitungod sa produksiyon sa semento, ang modelo naglakip sa 47 ka yawe nga mga teknolohiya sa pagpaminus sa tibuok proseso sa produksyon nga giklasipikar ngadto sa unom ka mga kategoriya (Supplementary Tables 2 ug 3): energy efficiency, alternatibong sugnod, pagkunhod sa clinker-to-cement ratio, CCUS, green hydrogen ug blue hydrogen ( Fig. 2b).Gipakita sa mga resulta nga ang gipaayo nga mga teknolohiya sa episyente sa enerhiya makapakunhod lamang sa 8-10% sa kinatibuk-ang emisyon sa CO2 sa sektor sa semento, ug ang waste-heat cogeneration ug oxy-fuel nga mga teknolohiya adunay limitado nga epekto sa pagpaminus (4-8%).Ang mga teknolohiya aron makunhuran ang ratio sa clinker-to-cement makahatag og medyo taas nga carbon mitigation (50-70%), kasagaran naglakip sa decarbonized nga hilaw nga materyales alang sa produksyon sa klinker gamit ang granulated blast furnace slag, bisan pa ang mga kritiko nangutana kung ang resulta nga semento magpabilin sa mga importanteng kalidad niini.Apan ang karon nga mga resulta nagpakita nga ang paggamit sa hydrogen kauban ang CCUS makatabang sa sektor sa semento nga makab-ot ang hapit-zero nga emisyon sa CO2 sa 2060.
Sa ZERO-H nga senaryo, 20 ka teknolohiya nga nakabase sa hydrogen (gikan sa 47 nga mga teknolohiya sa pagpagaan) ang nagdula sa produksiyon sa semento.Atong makita nga ang kasagaran nga carbon abatement cost sa hydrogen technologies mas ubos kay sa tipikal nga CCUS ug fuel switching approaches (Fig. 2b).Dugang pa, ang berde nga hydrogen gilauman nga mas barato kaysa asul nga hydrogen pagkahuman sa 2030 ingon nga gihisgutan sa detalye sa ubos, sa mga US $ 0.7-US $ 1.6 kg−1 H2 (ref. 20), nga nagdala sa mahinungdanon nga pagkunhod sa CO2 sa paghatag sa industriyal nga kainit sa paghimo sa semento. .Ang mga resulta karon nagpakita nga kini makapakunhod sa 89-95% sa CO2 gikan sa proseso sa pagpainit sa industriya sa China (Fig. 2b, mga teknolohiya
28–47), nga nahiuyon sa banabana sa Hydrogen Council nga 84–92% (ref. 21).Ang mga pagbuga sa proseso sa klinker sa CO2 kinahanglan nga maminusan sa CCUS sa parehas nga ZERO-H ug ZERO-NH.Gisundog usab namo ang paggamit sa hydrogen isip feedstock sa produksyon sa ammonia, methane, methanol ug uban pang kemikal nga gilista sa deskripsyon sa modelo.Sa ZERO-H nga senaryo, ang produksiyon sa ammonia nga nakabase sa gas nga adunay kainit sa hydrogen makakuha og 20% nga bahin sa kinatibuk-ang produksiyon sa 2060 (Fig. 3 ug Supplementary Table 4).Ang modelo naglakip sa upat ka matang sa mga teknolohiya sa produksiyon sa methanol: coal to methanol (CTM), coke gas to methanol (CGTM), natural gas to methanol (NTM) ug CGTM/NTM nga adunay hydrogen heat.Sa ZERO-H nga senaryo, ang CGTM / NTM nga adunay kainit sa hydrogen mahimong makab-ot ang 21% nga bahin sa produksiyon sa 2060 (Fig. 3).Ang mga kemikal mao usab ang potensyal nga tigdala sa enerhiya sa hydrogen.Sa basehan sa among integrated analysis, ang hydrogen mahimong maglangkob sa 17% sa katapusang konsumo sa enerhiya alang sa probisyon sa kainit sa industriya sa kemikal sa 2060. Uban sa bioenergy (18%) ug elektrisidad (32%), ang hydrogen adunay dakong papel sa pagdula sa 
decarbonization sa HTA kemikal nga industriya sa China (Fig. 4a).
Hulagway 2 |Ang potensyal sa pagpaminus sa carbon ug pagminus sa gasto sa mga yawe nga teknolohiya sa pagpaminus.a, Unom ka mga kategorya sa 60 ka yawe nga mga teknolohiya sa pagpagaan sa emisyon sa steelmaking.b, Unom ka mga kategoriya sa 47 ka yawe nga mga teknolohiya sa pagpaminus sa pagbuga sa semento.Ang mga teknolohiya gilista sa numero, nga adunay katugbang nga mga kahulugan nga gilakip sa Supplementary Table 1 para sa a ug Supplementary Table 2 para sa b.Ang mga lebel sa pagkaandam sa teknolohiya (TRLs) sa matag teknolohiya gimarkahan: TRL3, konsepto;TRL4, gamay nga prototype;TRL5, dako nga prototype;TRL6, bug-os nga prototype sa sukod;TRL7, pre-commercial nga demonstrasyon;TRL8, demonstrasyon;TRL10, sayo nga pagsagop;TRL11, hingkod.
Pag-decarbon sa HTA nga mga paagi sa transportasyon nga adunay limpyo nga hydrogen Base sa mga resulta sa pagmodelo, ang hydrogen usab adunay dako nga potensyal nga ma-decarbonize ang sektor sa transportasyon sa China, bisan kung magkinahanglan kini og oras.Dugang pa sa mga LDV, ang ubang mga paagi sa transportasyon nga gisusi sa modelo naglakip sa mga fleet bus, mga trak (gaan/gamay/medium/bug-at), domestic shipping ug mga riles, nga naglangkob sa kadaghanang transportasyon sa China.Alang sa mga LDV, ang mga de-koryenteng salakyanan nagtan-aw nga magpabilin nga kompetisyon sa gasto sa umaabot.Sa ZERO-H, ang hydrogen fuel cell (HFC) penetration sa LDV market moabot ra sa 5% sa 2060 (Fig. 3).Alang sa mga fleet bus, bisan pa, ang mga HFC bus mahimong mas mahal nga kompetisyon kaysa sa mga alternatibo sa kuryente sa 2045 ug naglangkob sa 61% sa kinatibuk-ang panon sa mga barko sa 2060 sa ZERO-H nga senaryo, uban ang nahabilin nga electric (Fig. 3).Sama sa alang sa mga trak, ang mga resulta magkalainlain sa rate sa pagkarga.Ang electric propulsion magmaneho sa labaw sa katunga sa kinatibuk-ang light-duty truck fleet sa 2035 sa ZERO-NH.Apan sa ZERO-H, ang HFC light-duty trucks mahimong mas kompetisyon kay sa electric light-duty trucks sa 2035 ug naglangkob sa 53% sa merkado sa 2060. Mahitungod sa heavy-duty trucks, ang HFC heavy-duty trucks moabot sa 66% sa merkado sa 2060 sa ZERO-H nga senaryo.Diesel/bio-diesel/CNG (compressed natural gas) HDVs (heavy-duty nga mga sakyanan) mohunong sa merkado human sa 2050 sa ZERO-NH ug ZERO-H nga mga senaryo (Fig. 3).Ang mga salakyanan sa HFC adunay dugang nga bentaha sa mga de-koryenteng salakyanan sa ilang mas maayo nga pasundayag sa bugnaw nga mga kahimtang, hinungdanon sa amihanan ug kasadpang China.Labaw sa transportasyon sa dalan, gipakita sa modelo ang kaylap nga pagsagop sa mga teknolohiya sa hydrogen sa pagpadala sa senaryo nga ZERO-H.Ang domestic nga pagpadala sa China kusog kaayo sa enerhiya ug labi ka lisud nga hagit sa decarbonization.Limpyo nga hydrogen, ilabi na isip a
feedstock alang sa ammonia, naghatag usa ka kapilian alang sa pagpadala sa decarbonization.Ang labing gamay nga gasto nga solusyon sa ZERO-H nga senaryo nagresulta sa 65% nga pagsulod sa ammonia-fuelled ug 12% sa hydrogen-fuelled nga mga barko sa 2060 (Fig. 3).Niini nga senaryo, ang hydrogen mag-asoy sa aberids nga 56% sa katapusang konsumo sa enerhiya sa tibuok sektor sa transportasyon sa 2060. Gimodelo usab namo ang paggamit sa hydrogen sa pagpainit sa residential (Supplementary Note 6), apan ang pagsagop niini gamay ra ug kini nga papel nagpunting sa paggamit sa hydrogen sa HTA nga mga industriya ug bug-at nga katungdanan nga transportasyon.Ang pagdaginot sa gasto sa neyutralidad sa carbon gamit ang limpyo nga hydrogen Ang carbon-neutral nga kaugmaon sa China makita pinaagi sa renewable energy dominance, uban ang pagwagtang sa coal sa nag-unang konsumo sa enerhiya niini (Fig. 4).Ang non-fossil fuels naglangkob sa 88% sa nag-unang energy mix sa 2050 ug 93% sa 2060 ubos sa ZERO-H. Ang hangin ug solar mosuplay sa katunga sa nag-unang konsumo sa enerhiya sa 2060. Sa aberids, sa nasud, ang limpyo nga hydrogen nga bahin sa kinatibuk-ang katapusan nga enerhiya konsumo (TFEC) mahimong moabot sa 13% sa 2060. Gikonsiderar ang rehiyonal nga heterogeneity sa mga kapasidad sa produksiyon sa mga nag-unang industriya sa rehiyon (Supplementary Table 7), adunay napulo ka mga probinsya nga adunay hydrogen shares sa TFEC nga mas taas kaysa sa nasudnong average, lakip ang Inner Mongolia, Fujian, Shandong ug Guangdong, gimaneho sa dato nga solar ug onshore ug offshore nga mga kahinguhaan sa hangin ug/o daghang panginahanglan sa industriya alang sa hydrogen.Sa ZERO-NH scenario, ang cumulative investment cost aron makab-ot ang carbon neutrality hangtod sa 2060 mahimong $20.63 trilyon, o 1.58% sa aggregate gross domestic product (GDP) para sa 2020–2060.Ang kasagaran nga dugang nga pagpamuhunan sa usa ka tinuig nga basehan mahimong hapit US $ 516 bilyon matag tuig.Kini nga resulta nahiuyon sa US$15 trilyon nga plano sa pagpaminus sa China hangtod sa 2050, usa ka average nga tinuig nga bag-ong puhunan nga US$500 bilyon (ref. 22).Bisan pa, ang pagpaila sa limpyo nga mga kapilian sa hydrogen sa sistema sa enerhiya sa China ug mga feedstock sa industriya sa senaryo nga ZERO-H nagresulta sa usa ka labi ka ubos nga kumulatibo nga pagpamuhunan nga US $ 18.91 trilyon sa 2060 ug ang tinuigang pagpamuhunan mapakunhod ngadto sa ubos sa 1% sa GDP sa 2060 (Fig.4).Mahitungod sa mga sektor sa HTA, ang tinuig nga gasto sa pagpamuhunan sa mgaang mga sektor mokabat sa US$392 bilyon kada tuig sa ZERO-NHsenaryo, nga nahiuyon sa projection sa EnergyTransition Commission (US$400 bilyon) (ref. 23).Apan, kon limpyo
Ang hydrogen gilakip sa sistema sa enerhiya ug mga kemikal nga feedstock, ang senaryo sa ZERO-H nagpakita nga ang tinuig nga gasto sa pagpamuhunan sa mga sektor sa HTA mahimong makunhuran sa US $ 359 bilyon, labi na pinaagi sa pagkunhod sa pagsalig sa mahal nga CCUS o NETs.Gisugyot sa among mga resulta nga ang paggamit sa limpyo nga hydrogen makatipig US $ 1.72 trilyon sa gasto sa pamuhunan ug malikayan ang 0.13% nga pagkawala sa aggregate GDP (2020-2060) kung itandi sa usa ka agianan nga wala’y hydrogen hangtod sa 2060.
Hulagway 3 |Pagsulud sa teknolohiya sa kasagaran nga mga sektor sa HTA.Mga resulta ubos sa BAU, NDC, ZERO-NH ug ZERO-H nga mga senaryo (2020–2060).Sa matag milestone nga tuig, ang piho nga pagsulod sa teknolohiya sa lainlaing mga sektor gipakita sa mga kolor nga bar, diin ang matag bar usa ka porsyento sa pagsulod hangtod sa 100% (alang sa usa ka bug-os nga shaded lattice).Ang mga teknolohiya dugang nga giklasipikar sa lainlaing mga tipo (gipakita sa mga leyenda).CNG, compressed natural nga gas;LPG, likido nga petrolyo gas;LNG, likido nga natural nga gas;w/wo, naa o wala;EAF, electric arc furnace;NSP, bag-ong suspension preheater uga nga proseso;WHR, waste heat recovery.
Oras sa pag-post: Mar-13-2023
