విశ్లేషణ ఫలితాలు CCUS మరియు NETలతో కలిపి ఇంధన సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడంపై ఆధారపడటం అనేది చైనా యొక్క HTA రంగాలలో, ప్రత్యేకించి భారీ పరిశ్రమల యొక్క లోతైన డీకార్బనైజేషన్ కోసం ఖర్చుతో కూడుకున్న మార్గంగా ఉండకపోవచ్చని చూపిస్తుంది.మరింత ప్రత్యేకంగా, HTA రంగాలలో క్లీన్ హైడ్రోజన్‌ను విస్తృతంగా ఉపయోగించడం వలన క్లీన్ హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి మరియు ఉపయోగం లేని దృష్టాంతంతో పోలిస్తే కార్బన్ న్యూట్రాలిటీ ఖర్చును ప్రభావవంతంగా సాధించడంలో చైనాకు సహాయపడుతుంది.ఫలితాలు చైనా యొక్క HTA డీకార్బనైజేషన్ మార్గానికి బలమైన మార్గదర్శకత్వాన్ని అందిస్తాయి మరియు ఇలాంటి సవాళ్లను ఎదుర్కొంటున్న ఇతర దేశాలకు విలువైన సూచనను అందిస్తాయి.
శుభ్రమైన హైడ్రోజన్‌తో HTA పారిశ్రామిక రంగాలను డీకార్బనైజ్ చేయడం
మేము 2060లో చైనా కోసం కార్బన్ న్యూట్రాలిటీకి ఉపశమన మార్గాల యొక్క అతి తక్కువ-ధర ఆప్టిమైజేషన్‌ను నిర్వహిస్తాము. నాలుగు మోడలింగ్ దృశ్యాలు టేబుల్ 1లో నిర్వచించబడ్డాయి: వ్యాపారం యథావిధిగా (BAU), ప్యారిస్ ఒప్పందం (NDC) కింద చైనా జాతీయంగా నిర్ణయించిన విరాళాలు, నికర- హైడ్రోజన్ లేని అనువర్తనాలతో సున్నా ఉద్గారాలు (ZERO-NH) మరియు క్లీన్ హైడ్రోజన్ (ZERO-H)తో నికర-సున్నా ఉద్గారాలు.ఈ అధ్యయనంలో HTA రంగాలలో సిమెంట్, ఇనుము మరియు ఉక్కు పారిశ్రామిక ఉత్పత్తి మరియు కీలక రసాయనాలు (అమోనియా, సోడా మరియు కాస్టిక్ సోడాతో సహా) మరియు ట్రక్కింగ్ మరియు దేశీయ షిప్పింగ్‌తో సహా భారీ-డ్యూటీ రవాణా ఉన్నాయి.పూర్తి వివరాలు మెథడ్స్ విభాగం మరియు అనుబంధ గమనికలు 1–5లో అందించబడ్డాయి.ఇనుము మరియు ఉక్కు రంగానికి సంబంధించి, చైనాలో ప్రస్తుతం ఉన్న ఉత్పత్తిలో ప్రధాన వాటా (89.6%) ప్రాథమిక ఆక్సిజన్-బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ ప్రక్రియ ద్వారా ఉంది, దీని లోతైన డీకార్బనైజేషన్‌కు కీలక సవాలు.
పరిశ్రమ.ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ ఫర్నేస్ ప్రక్రియ 2019లో చైనాలో మొత్తం ఉత్పత్తిలో 10.4% మాత్రమే కలిగి ఉంది, ఇది ప్రపంచ సగటు వాటా కంటే 17.5% తక్కువ మరియు యునైటెడ్ స్టేట్స్ కంటే 59.3% తక్కువ.మేము మోడల్‌లో 60 కీలకమైన స్టీల్‌మేకింగ్ ఉద్గారాల ఉపశమన సాంకేతికతలను విశ్లేషించాము మరియు వాటిని ఆరు వర్గాలుగా వర్గీకరించాము (Fig. 2a): మెటీరియల్ సామర్థ్యం మెరుగుదల, అధునాతన సాంకేతికత పనితీరు, విద్యుదీకరణ, CCUS, గ్రీన్ హైడ్రోజన్ మరియు బ్లూ హైడ్రోజన్ (సప్లిమెంటరీ టేబుల్ 1).ZERO-H యొక్క సిస్టమ్ కాస్ట్ ఆప్టిమైజేషన్‌లను NDC మరియు ZERO-NH దృష్టాంతాలతో పోల్చడం, హైడ్రోజన్-డైరెక్ట్ రిడక్షన్ ఐరన్ (హైడ్రోజన్-DRI) ప్రక్రియలను ప్రవేశపెట్టడం వల్ల క్లీన్ హైడ్రోజన్ ఎంపికలను చేర్చడం వలన చెప్పుకోదగిన కార్బన్ తగ్గింపు లభిస్తుందని చూపిస్తుంది.హైడ్రోజన్ ఉక్కు తయారీలో శక్తి వనరుగా మాత్రమే కాకుండా బ్లాస్ట్ ఫర్నెన్స్-బేసిక్ ఆక్సిజన్ ఫర్నెన్స్ (BF-BOF) ప్రక్రియలో మరియు హైడ్రోజన్-DRI మార్గంలో 100% అనుబంధ ప్రాతిపదికన కార్బన్-తగ్గించే ఏజెంట్‌గా కూడా ఉపయోగపడుతుందని గమనించండి.ZERO-H కింద, BF-BOF వాటా 45% ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ ఫర్నేస్ మరియు 21% హైడ్రోజన్-DRIతో 2060లో 34%కి తగ్గించబడుతుంది మరియు క్లీన్ హైడ్రోజన్ రంగంలో మొత్తం తుది శక్తి డిమాండ్‌లో 29% సరఫరా చేస్తుంది.సౌర మరియు పవన విద్యుత్ కోసం గ్రిడ్ ధర అంచనా వేయబడింది205019లో US$38–40MWh−1కి తగ్గుదల, గ్రీన్ హైడ్రోజన్ ధర
ఇది కూడా తగ్గుతుంది మరియు 100% హైడ్రోజన్-DRI మార్గం గతంలో గుర్తించిన దానికంటే చాలా ముఖ్యమైన పాత్రను పోషిస్తుంది.సిమెంట్ ఉత్పత్తికి సంబంధించి, మోడల్ ఉత్పత్తి ప్రక్రియలలో 47 కీలక ఉపశమన సాంకేతికతలను ఆరు వర్గాలుగా వర్గీకరించింది (సప్లిమెంటరీ టేబుల్స్ 2 మరియు 3): శక్తి సామర్థ్యం, ప్రత్యామ్నాయ ఇంధనాలు, క్లింకర్-టు-సిమెంట్ నిష్పత్తిని తగ్గించడం, CCUS, గ్రీన్ హైడ్రోజన్ మరియు బ్లూ హైడ్రోజన్ ( Fig. 2b).మెరుగైన శక్తి సామర్థ్య సాంకేతికతలు సిమెంట్ రంగంలో మొత్తం CO2 ఉద్గారాలలో 8-10% మాత్రమే తగ్గించగలవని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి మరియు వ్యర్థ-ఉష్ణ కోజెనరేషన్ మరియు ఆక్సి-ఇంధన సాంకేతికతలు పరిమిత ఉపశమన ప్రభావాన్ని (4-8%) కలిగి ఉంటాయి.క్లింకర్-టు-సిమెంట్ నిష్పత్తిని తగ్గించే సాంకేతికతలు సాపేక్షంగా అధిక కార్బన్ ఉపశమనాన్ని (50-70%) అందించగలవు, ప్రధానంగా గ్రాన్యులేటెడ్ బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ స్లాగ్‌ని ఉపయోగించి క్లింకర్ ఉత్పత్తికి డీకార్బనైజ్డ్ ముడి పదార్థాలతో సహా, ఫలితంగా సిమెంట్ దాని ముఖ్యమైన లక్షణాలను నిలుపుకోగలదా అని విమర్శకులు ప్రశ్నిస్తున్నారు.కానీ ప్రస్తుత ఫలితాలు CCUSతో కలిసి హైడ్రోజన్‌ను ఉపయోగించడం వల్ల 2060లో సిమెంట్ రంగం దాదాపు సున్నా CO2 ఉద్గారాలను సాధించడంలో సహాయపడుతుంది.
ZERO-H దృష్టాంతంలో, 20 హైడ్రోజన్-ఆధారిత సాంకేతికతలు (47 ఉపశమన సాంకేతికతలలో) సిమెంట్ ఉత్పత్తిలో అమలులోకి వస్తాయి.హైడ్రోజన్ టెక్నాలజీల యొక్క సగటు కార్బన్ తగ్గింపు ధర సాధారణ CCUS మరియు ఇంధన మార్పిడి విధానాల కంటే తక్కువగా ఉందని మేము కనుగొన్నాము (Fig. 2b).ఇంకా, దిగువన వివరంగా చర్చించినట్లుగా, 2030 తర్వాత గ్రీన్ హైడ్రోజన్ బ్లూ హైడ్రోజన్ కంటే చౌకగా ఉంటుందని అంచనా వేయబడింది, దాదాపు US$0.7–US$1.6 kg−1 H2 (రిఫరెన్స్ 20), సిమెంట్ తయారీలో పారిశ్రామిక వేడిని అందించడంలో గణనీయమైన CO2 తగ్గింపులను తీసుకువస్తుంది. .ప్రస్తుత ఫలితాలు ఇది చైనా పరిశ్రమలో వేడి ప్రక్రియ నుండి 89-95% CO2ను తగ్గించగలదని చూపిస్తుంది (Fig. 2b, సాంకేతికతలు
28–47), ఇది హైడ్రోజన్ కౌన్సిల్ యొక్క 84–92% అంచనాకు అనుగుణంగా ఉంటుంది (రిఫరెన్స్ 21).CO2 యొక్క క్లింకర్ ప్రక్రియ ఉద్గారాలను CCUS తప్పనిసరిగా ZERO-H మరియు ZERO-NH రెండింటిలోనూ తగ్గించాలి.మోడల్ వివరణలో జాబితా చేయబడిన అమ్మోనియా, మీథేన్, మిథనాల్ మరియు ఇతర రసాయనాల ఉత్పత్తిలో హైడ్రోజన్‌ను ఫీడ్‌స్టాక్‌గా ఉపయోగించడాన్ని కూడా మేము అనుకరిస్తాము.ZERO-H దృష్టాంతంలో, హైడ్రోజన్ వేడితో గ్యాస్-ఆధారిత అమ్మోనియా ఉత్పత్తి 2060లో మొత్తం ఉత్పత్తిలో 20% వాటాను పొందుతుంది (Fig. 3 మరియు అనుబంధ పట్టిక 4).మోడల్‌లో నాలుగు రకాల మిథనాల్ ఉత్పత్తి సాంకేతికతలు ఉన్నాయి: బొగ్గు నుండి మిథనాల్ (CTM), కోక్ గ్యాస్ నుండి మిథనాల్ (CGTM), సహజ వాయువు నుండి మిథనాల్ (NTM) మరియు CGTM/NTM హైడ్రోజన్ వేడితో.ZERO-H దృష్టాంతంలో, హైడ్రోజన్ వేడితో CGTM/NTM 2060లో 21% ఉత్పత్తి వాటాను సాధించగలదు (Fig. 3).రసాయనాలు కూడా హైడ్రోజన్ యొక్క సంభావ్య శక్తి వాహకాలు.మా సమగ్ర విశ్లేషణ ఆధారంగా, 2060 నాటికి రసాయన పరిశ్రమలో వేడిని అందించడానికి హైడ్రోజన్ తుది శక్తి వినియోగంలో 17% ఉంటుంది. బయోఎనర్జీ (18%) మరియు విద్యుత్ (32%)తో పాటు, హైడ్రోజన్‌కు ప్రధాన పాత్ర ఉంది. 
చైనా యొక్క HTA రసాయన పరిశ్రమ యొక్క డీకార్బోనైజేషన్ (Fig. 4a).
అత్తి 2 |కీలకమైన ఉపశమన సాంకేతికతల యొక్క కార్బన్ తగ్గించే సంభావ్యత మరియు తగ్గింపు ఖర్చులు.a, 60 కీలకమైన ఉక్కు తయారీ ఉద్గారాల ఉపశమన సాంకేతికతల యొక్క ఆరు వర్గాలు.b, 47 కీలకమైన సిమెంట్ ఉద్గారాల ఉపశమన సాంకేతికతల యొక్క ఆరు వర్గాలు.సాంకేతికతలు సంఖ్య ద్వారా జాబితా చేయబడ్డాయి, సంబంధిత నిర్వచనాలు a కోసం అనుబంధ పట్టిక 1 మరియు b కోసం అనుబంధ పట్టిక 2లో చేర్చబడ్డాయి.ప్రతి సాంకేతికత యొక్క సాంకేతిక సంసిద్ధత స్థాయిలు (TRLలు) గుర్తించబడతాయి: TRL3, భావన;TRL4, చిన్న నమూనా;TRL5, పెద్ద నమూనా;TRL6, స్కేల్ వద్ద పూర్తి నమూనా;TRL7, వాణిజ్యానికి ముందు ప్రదర్శన;TRL8, ప్రదర్శన;TRL10, ముందస్తు స్వీకరణ;TRL11, పరిపక్వం.
క్లీన్ హైడ్రోజన్‌తో HTA ట్రాన్స్‌పోర్టేషన్ మోడ్‌లను డీకార్బోనైజ్ చేయడం మోడలింగ్ ఫలితాల ఆధారంగా, చైనా రవాణా రంగాన్ని డీకార్బనైజ్ చేయడానికి హైడ్రోజన్ పెద్ద సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది, అయినప్పటికీ దీనికి సమయం పడుతుంది.LDVలతో పాటు, మోడల్‌లో విశ్లేషించబడిన ఇతర రవాణా విధానాలలో ఫ్లీట్ బస్సులు, ట్రక్కులు (లైట్/చిన్న/మధ్యస్థం/భారీ), దేశీయ షిప్పింగ్ మరియు రైల్వేలు, చైనాలో చాలా రవాణాను కవర్ చేస్తాయి.ఎల్‌డివిల కోసం, ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలు భవిష్యత్తులో ఖర్చుతో పోటీగా ఉంటాయి.ZERO-Hలో, LDV మార్కెట్‌లోని హైడ్రోజన్ ఇంధన ఘటం (HFC) వ్యాప్తి 2060లో 5%కి మాత్రమే చేరుకుంటుంది (Fig. 3).అయితే ఫ్లీట్ బస్సుల కోసం, HFC బస్సులు 2045లో విద్యుత్ ప్రత్యామ్నాయాల కంటే ఎక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నవి మరియు 2060లో ZERO-H దృష్టాంతంలో మొత్తం ఫ్లీట్‌లో 61%ని కలిగి ఉంటాయి, మిగిలిన ఎలక్ట్రిక్ (Fig. 3).ట్రక్కుల విషయానికొస్తే, ఫలితాలు లోడ్ రేటును బట్టి మారుతూ ఉంటాయి.ఎలక్ట్రిక్ ప్రొపల్షన్ 2035 నాటికి ZERO-NHలో మొత్తం లైట్-డ్యూటీ ట్రక్ ఫ్లీట్‌లో సగానికి పైగా డ్రైవ్ చేస్తుంది.కానీ ZERO-Hలో, HFC లైట్-డ్యూటీ ట్రక్కులు 2035 నాటికి ఎలక్ట్రిక్ లైట్-డ్యూటీ ట్రక్కుల కంటే ఎక్కువ పోటీనిస్తాయి మరియు 2060 నాటికి మార్కెట్‌లో 53%ని కలిగి ఉంటాయి. హెవీ-డ్యూటీ ట్రక్కులకు సంబంధించి, HFC హెవీ-డ్యూటీ ట్రక్కులు 66%కి చేరుకుంటాయి. 2060లో ZERO-H దృష్టాంతంలో మార్కెట్.డీజిల్/బయో-డీజిల్/CNG (కంప్రెస్డ్ నేచురల్ గ్యాస్) HDVలు (హెవీ-డ్యూటీ వెహికల్స్) 2050 తర్వాత ZERO-NH మరియు ZERO-H రెండింటిలోనూ మార్కెట్ నుండి నిష్క్రమిస్తాయి (Fig. 3).ఉత్తర మరియు పశ్చిమ చైనాలో ముఖ్యమైన చల్లని పరిస్థితులలో వాటి మెరుగైన పనితీరులో ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల కంటే HFC వాహనాలు అదనపు ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉన్నాయి.రహదారి రవాణాకు మించి, మోడల్ ZERO-H దృష్టాంతంలో షిప్పింగ్‌లో హైడ్రోజన్ సాంకేతికతలను విస్తృతంగా స్వీకరించడాన్ని చూపుతుంది.చైనా యొక్క దేశీయ షిప్పింగ్ చాలా శక్తితో కూడుకున్నది మరియు ముఖ్యంగా కష్టమైన డీకార్బనైజేషన్ సవాలు.శుభ్రమైన హైడ్రోజన్, ముఖ్యంగా a
అమ్మోనియా కోసం ఫీడ్‌స్టాక్, షిప్పింగ్ డీకార్బనైజేషన్ కోసం ఒక ఎంపికను అందిస్తుంది.ZERO-H దృష్టాంతంలో అతి తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన పరిష్కారం 2060లో 65% అమ్మోనియా-ఇంధనం మరియు 12% హైడ్రోజన్-ఇంధన నౌకల్లోకి ప్రవేశించింది (Fig. 3).ఈ దృష్టాంతంలో, 2060లో మొత్తం రవాణా రంగంలోని తుది శక్తి వినియోగంలో హైడ్రోజన్ సగటున 56% వాటాను కలిగి ఉంటుంది. మేము రెసిడెన్షియల్ హీటింగ్ (సప్లిమెంటరీ నోట్ 6)లో హైడ్రోజన్ వినియోగాన్ని కూడా రూపొందించాము, కానీ దాని స్వీకరణ చాలా తక్కువ మరియు ఈ కాగితంపై దృష్టి పెడుతుంది HTA పరిశ్రమలు మరియు హెవీ డ్యూటీ రవాణాలో హైడ్రోజన్ వినియోగం.క్లీన్ హైడ్రోజన్ ఉపయోగించి కార్బన్ న్యూట్రాలిటీ యొక్క ఖర్చు ఆదా చైనా యొక్క కార్బన్-న్యూట్రల్ భవిష్యత్తు దాని ప్రాథమిక శక్తి వినియోగంలో బొగ్గును దశలవారీగా తొలగించడంతో, పునరుద్ధరించగల శక్తి ఆధిపత్యంతో వర్గీకరించబడుతుంది (Fig. 4).నాన్-ఫాసిల్ ఇంధనాలు 2050లో ప్రాథమిక శక్తి మిశ్రమంలో 88% మరియు 2060లో 93% ZERO-H. Wind మరియు సోలార్ 2060లో ప్రాథమిక శక్తి వినియోగంలో సగభాగాన్ని సరఫరా చేస్తాయి. సగటున, జాతీయంగా, మొత్తం తుది శక్తిలో స్వచ్ఛమైన హైడ్రోజన్ వాటా వినియోగం (TFEC) 2060లో 13%కి చేరుకోగలదు. ప్రాంతాల వారీగా కీలక పరిశ్రమలలో ఉత్పత్తి సామర్థ్యాల ప్రాంతీయ వైవిధ్యతను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే (సప్లిమెంటరీ టేబుల్ 7), ఇన్నర్ మంగోలియా, ఫుజియాన్, షాన్‌డాంగ్‌తో సహా జాతీయ సగటు కంటే TFEC యొక్క హైడ్రోజన్ షేర్లు అధికంగా ఉన్న పది ప్రావిన్సులు ఉన్నాయి. మరియు గ్వాంగ్‌డాంగ్, సుసంపన్నమైన సౌర మరియు సముద్ర తీరం మరియు ఆఫ్‌షోర్ పవన వనరులు మరియు/లేదా హైడ్రోజన్ కోసం బహుళ పారిశ్రామిక డిమాండ్‌లచే నడపబడుతుంది.ZERO-NH దృష్టాంతంలో, 2060 వరకు కార్బన్ న్యూట్రాలిటీని సాధించడానికి సంచిత పెట్టుబడి వ్యయం $20.63 ట్రిలియన్లు లేదా 2020-2060కి మొత్తం స్థూల జాతీయోత్పత్తి (GDP)లో 1.58%.వార్షిక ప్రాతిపదికన సగటు అదనపు పెట్టుబడి సంవత్సరానికి US$516 బిలియన్లుగా ఉంటుంది.ఈ ఫలితం 2050 వరకు చైనా యొక్క US$15 ట్రిలియన్ ఉపశమన ప్రణాళికకు అనుగుణంగా ఉంది, సగటు వార్షిక కొత్త పెట్టుబడి US$500 బిలియన్లు (రిఫరెన్స్ 22).ఏది ఏమైనప్పటికీ, zero-H దృష్టాంతంలో చైనా యొక్క శక్తి వ్యవస్థ మరియు పారిశ్రామిక ఫీడ్‌స్టాక్‌లలో క్లీన్ హైడ్రోజన్ ఎంపికలను ప్రవేశపెట్టడం వలన 2060 నాటికి US$18.91 ట్రిలియన్లు మరియు వార్షిక పెట్టుబడి గణనీయంగా తగ్గుతుంది.పెట్టుబడి 2060లో GDPలో 1% కంటే తక్కువకు తగ్గించబడుతుంది (Fig.4)HTA రంగాలకు సంబంధించి, వాటిలో వార్షిక పెట్టుబడి వ్యయంసెక్టార్‌లు ZERO-NHలో సంవత్సరానికి US$392 బిలియన్లుగా ఉంటాయిదృష్టాంతం, ఇది శక్తి యొక్క ప్రొజెక్షన్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుందిపరివర్తన కమిషన్ (US$400 బిలియన్) (రిఫరెన్స్ 23).అయితే, శుభ్రంగా ఉంటే
హైడ్రోజన్ శక్తి వ్యవస్థ మరియు రసాయన ఫీడ్‌స్టాక్‌లలో విలీనం చేయబడింది, zero-H దృశ్యం HTA రంగాలలో వార్షిక పెట్టుబడి వ్యయం US$359 బిలియన్లకు తగ్గించబడుతుందని సూచిస్తుంది, ప్రధానంగా ఖరీదైన CCUS లేదా NETలపై ఆధారపడటాన్ని తగ్గించడం ద్వారా.మా ఫలితాలు క్లీన్ హైడ్రోజన్ వాడకం US$1.72 ట్రిలియన్ పెట్టుబడి ఖర్చును ఆదా చేయగలదని మరియు 2060 వరకు హైడ్రోజన్ లేని మార్గంతో పోలిస్తే మొత్తం GDP (2020–2060)లో 0.13% నష్టాన్ని నివారించవచ్చని సూచిస్తున్నాయి.
అత్తి 3 |సాధారణ HTA రంగాలలో సాంకేతికత వ్యాప్తి.BAU, NDC, ZERO-NH మరియు ZERO-H దృశ్యాలు (2020–2060) కింద ఫలితాలుప్రతి మైలురాయి సంవత్సరంలో, వివిధ రంగాలలో నిర్దిష్ట సాంకేతిక వ్యాప్తి రంగు పట్టీల ద్వారా చూపబడుతుంది, ఇక్కడ ప్రతి బార్ 100% వరకు చొచ్చుకుపోయే శాతం (పూర్తిగా షేడెడ్ లాటిస్ కోసం).సాంకేతికతలు వివిధ రకాలుగా వర్గీకరించబడ్డాయి (పురాణాలలో చూపబడింది).CNG, సంపీడన సహజ వాయువు;LPG, ద్రవ పెట్రోలియం వాయువు;LNG, ద్రవ సహజ వాయువు;w/wo, తో లేదా లేకుండా;EAF, ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ ఫర్నేస్;NSP, కొత్త సస్పెన్షన్ ప్రీహీటర్ డ్రై ప్రాసెస్;WHR, వేస్ట్ హీట్ రికవరీ.
పోస్ట్ సమయం: మార్చి-13-2023
