વિશ્લેષણના પરિણામો દર્શાવે છે કે માત્ર CCUS અને NETs સાથે મળીને ઉર્જા કાર્યક્ષમતામાં સુધારણા પર નિર્ભરતા એ ચીનના HTA ક્ષેત્રો, ખાસ કરીને ભારે ઉદ્યોગોના ઊંડા ડિકાર્બોનાઇઝેશન માટે ખર્ચ-અસરકારક માર્ગ બનવાની શક્યતા નથી.વધુ વિશિષ્ટ રીતે, HTA ક્ષેત્રોમાં સ્વચ્છ હાઇડ્રોજનનો વ્યાપક ઉપયોગ ચીનને સ્વચ્છ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન અને ઉપયોગ વિનાના દૃશ્યની તુલનામાં અસરકારક રીતે કાર્બન તટસ્થતા ખર્ચ હાંસલ કરવામાં મદદ કરી શકે છે.પરિણામો ચીનના HTA ડીકાર્બોનાઇઝેશન પાથવે માટે મજબૂત માર્ગદર્શન અને સમાન પડકારોનો સામનો કરી રહેલા અન્ય દેશો માટે મૂલ્યવાન સંદર્ભ પૂરો પાડે છે.
સ્વચ્છ હાઇડ્રોજન સાથે એચટીએ ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રોનું ડીકાર્બોનાઇઝિંગ
અમે 2060 માં ચાઇના માટે કાર્બન તટસ્થતાના શમન માર્ગોનું એક સંકલિત ઓછામાં ઓછા ખર્ચે ઑપ્ટિમાઇઝેશન હાથ ધરીએ છીએ. કોષ્ટક 1 માં ચાર મોડેલિંગ દૃશ્યો વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવી છે: હંમેશની જેમ વ્યવસાય (BAU), પેરિસ કરાર (NDC) હેઠળ ચીનના રાષ્ટ્રીય નિર્ધારિત યોગદાન, નેટ- નો-હાઈડ્રોજન એપ્લીકેશન (ZERO-NH) સાથે શૂન્ય ઉત્સર્જન અને સ્વચ્છ હાઈડ્રોજન (ZERO-H) સાથે નેટ-શૂન્ય ઉત્સર્જન.આ અભ્યાસમાં HTA ક્ષેત્રોમાં સિમેન્ટ, આયર્ન અને સ્ટીલ અને મુખ્ય રસાયણો (એમોનિયા, સોડા અને કોસ્ટિક સોડા સહિત)ના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન અને ટ્રકિંગ અને સ્થાનિક શિપિંગ સહિત હેવી-ડ્યુટી પરિવહનનો સમાવેશ થાય છે.સંપૂર્ણ વિગતો પદ્ધતિઓ વિભાગ અને પૂરક નોંધો 1-5 માં આપવામાં આવી છે.આયર્ન અને સ્ટીલ સેક્ટરની વાત કરીએ તો, ચીનમાં હાલના ઉત્પાદનમાં પ્રબળ હિસ્સો (89.6%) મૂળભૂત ઓક્સિજન-બ્લાસ્ટ ફર્નેસ પ્રક્રિયા દ્વારા છે, જે આના ઊંડા ડીકાર્બોનાઇઝેશન માટે એક મુખ્ય પડકાર છે.
ઉદ્યોગ.ઇલેક્ટ્રિક આર્ક ફર્નેસ પ્રક્રિયામાં 2019 માં ચીનમાં કુલ ઉત્પાદનના માત્ર 10.4%નો સમાવેશ થાય છે, જે વિશ્વના સરેરાશ હિસ્સા કરતા 17.5% ઓછો અને યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ18 માટે 59.3% ઓછો છે.અમે મોડેલમાં 60 કી સ્ટીલ નિર્માણ ઉત્સર્જન શમન તકનીકોનું વિશ્લેષણ કર્યું અને તેમને છ શ્રેણીઓમાં વર્ગીકૃત કર્યું (ફિગ. 2a): સામગ્રીની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો, અદ્યતન તકનીક પ્રદર્શન, વીજળીકરણ, CCUS, લીલો હાઇડ્રોજન અને વાદળી હાઇડ્રોજન (પૂરક કોષ્ટક 1).એનડીસી અને ઝીરો-એનએચ દૃશ્યો સાથે ઝીરો-એચના સિસ્ટમ ખર્ચ ઑપ્ટિમાઇઝેશનની સરખામણી બતાવે છે કે સ્વચ્છ હાઇડ્રોજન વિકલ્પોનો સમાવેશ આયર્ન (હાઇડ્રોજન-ડીઆરઆઇ) પ્રક્રિયાઓના હાઇડ્રોજન-ડાયરેક્ટ રિડક્શનને કારણે નોંધપાત્ર કાર્બન ઘટાડો પેદા કરશે.નોંધ કરો કે હાઇડ્રોજન માત્ર સ્ટીલ નિર્માણમાં ઉર્જા સ્ત્રોત તરીકે જ નહીં પરંતુ બ્લાસ્ટ ફર્નન્સ-બેઝિક ઓક્સિજન ફર્નન્સ (BF-BOF) પ્રક્રિયામાં પૂરક ધોરણે અને હાઇડ્રોજન-DRI રૂટમાં 100% કાર્બન-એબેટિંગ રિડ્યુસિંગ એજન્ટ તરીકે પણ સેવા આપી શકે છે.ZERO-H હેઠળ, BF-BOF નો હિસ્સો 2060 માં ઘટીને 34% થઈ જશે, જેમાં 45% ઇલેક્ટ્રિક આર્ક ફર્નેસ અને 21% હાઇડ્રોજન-DRI હશે, અને સ્વચ્છ હાઇડ્રોજન સેક્ટરમાં કુલ અંતિમ ઊર્જા માંગના 29% પૂરા કરશે.સૌર અને પવન ઉર્જા માટે અપેક્ષિત ગ્રીડ કિંમત સાથે205019માં US$38–40MWh−1 ઘટીને ગ્રીન હાઇડ્રોજનની કિંમત
પણ ઘટશે, અને 100% હાઇડ્રોજન-ડીઆરઆઈ રૂટ અગાઉની માન્યતા કરતાં વધુ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવી શકે છે.સિમેન્ટ ઉત્પાદન અંગે, મોડેલમાં છ શ્રેણીઓમાં વર્ગીકૃત થયેલ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાં 47 મુખ્ય શમન તકનીકોનો સમાવેશ થાય છે (પૂરક કોષ્ટકો 2 અને 3): ઊર્જા કાર્યક્ષમતા, વૈકલ્પિક ઇંધણ, ક્લિંકર-ટુ-સિમેન્ટ રેશિયોમાં ઘટાડો, CCUS, લીલો હાઇડ્રોજન અને વાદળી હાઇડ્રોજન ફિગ. 2b).પરિણામો દર્શાવે છે કે સુધારેલી ઉર્જા કાર્યક્ષમતા તકનીકો સિમેન્ટ ક્ષેત્રમાં કુલ CO2 ઉત્સર્જનના માત્ર 8-10% ઘટાડી શકે છે, અને કચરો-ગરમી સહઉત્પાદન અને ઓક્સિ-ઇંધણ તકનીકો મર્યાદિત શમન અસર (4-8%) ધરાવે છે.ક્લિંકર-ટુ-સિમેન્ટ ગુણોત્તર ઘટાડવા માટેની તકનીકો પ્રમાણમાં ઉચ્ચ કાર્બન શમન (50-70%) આપી શકે છે, જેમાં મુખ્યત્વે દાણાદાર બ્લાસ્ટ ફર્નેસ સ્લેગનો ઉપયોગ કરીને ક્લિંકર ઉત્પાદન માટે ડીકાર્બોનાઇઝ્ડ કાચો માલનો સમાવેશ થાય છે, જોકે વિવેચકો પ્રશ્ન કરે છે કે પરિણામી સિમેન્ટ તેના આવશ્યક ગુણો જાળવી રાખશે કે કેમ.પરંતુ વર્તમાન પરિણામો દર્શાવે છે કે CCUS સાથે હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ સિમેન્ટ સેક્ટરને 2060 માં લગભગ શૂન્ય CO2 ઉત્સર્જન પ્રાપ્ત કરવામાં મદદ કરી શકે છે.
ZERO-H દૃશ્યમાં, 20 હાઇડ્રોજન-આધારિત તકનીકો (47 શમન તકનીકોમાંથી) સિમેન્ટ ઉત્પાદનમાં અમલમાં આવે છે.અમે શોધીએ છીએ કે હાઇડ્રોજન ટેક્નોલોજીની સરેરાશ કાર્બન ઘટાડાની કિંમત સામાન્ય CCUS અને ઇંધણ સ્વિચિંગ અભિગમો (ફિગ. 2b) કરતાં ઓછી છે.વધુમાં, લીલો હાઇડ્રોજન 2030 પછી વાદળી હાઇડ્રોજન કરતાં સસ્તો થવાની ધારણા છે, જેમ કે નીચે વિગતવાર ચર્ચા કરવામાં આવી છે, લગભગ US$0.7–US$1.6 kg−1 H2 (સંદર્ભ. 20), સિમેન્ટ નિર્માણમાં ઔદ્યોગિક ગરમીની જોગવાઈમાં નોંધપાત્ર CO2 ઘટાડો લાવે છે. .વર્તમાન પરિણામો દર્શાવે છે કે તે ચીનના ઉદ્યોગમાં ગરમીની પ્રક્રિયામાંથી CO2 ના 89-95% ઘટાડી શકે છે (ફિગ. 2b, તકનીકો
28-47), જે હાઇડ્રોજન કાઉન્સિલના 84-92% (સંદર્ભ 21) ના અંદાજ સાથે સુસંગત છે.CO2 ના ક્લિંકર પ્રક્રિયા ઉત્સર્જનને CCUS દ્વારા ZERO-H અને ZERO-NH બંનેમાં ઘટાડવું આવશ્યક છે.અમે એમોનિયા, મિથેન, મિથેનોલ અને મોડેલ વર્ણનમાં સૂચિબદ્ધ અન્ય રસાયણોના ઉત્પાદનમાં ફીડસ્ટોક તરીકે હાઇડ્રોજનના ઉપયોગનું અનુકરણ પણ કરીએ છીએ.ZERO-H દૃશ્યમાં, હાઇડ્રોજન ગરમી સાથે ગેસ આધારિત એમોનિયા ઉત્પાદન 2060 માં કુલ ઉત્પાદનનો 20% હિસ્સો મેળવશે (ફિગ. 3 અને પૂરક કોષ્ટક 4).આ મોડેલમાં ચાર પ્રકારની મિથેનોલ ઉત્પાદન તકનીકોનો સમાવેશ થાય છે: કોલસોથી મિથેનોલ (CTM), કોક ગેસથી મિથેનોલ (CGTM), કુદરતી ગેસથી મિથેનોલ (NTM) અને CGTM/NTM હાઇડ્રોજન ગરમી સાથે.ZERO-H દૃશ્યમાં, હાઇડ્રોજન ગરમી સાથે CGTM/NTM 2060માં 21% ઉત્પાદન હિસ્સો હાંસલ કરી શકે છે (ફિગ. 3).રસાયણો હાઇડ્રોજનના સંભવિત ઉર્જા વાહકો પણ છે.અમારા સંકલિત વિશ્લેષણના આધારે, 2060 સુધીમાં રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં ગરમીની જોગવાઈ માટે અંતિમ ઉર્જા વપરાશના 17% હાઈડ્રોજનનો સમાવેશ થઈ શકે છે. બાયોએનર્જી (18%) અને વીજળી (32%) સાથે, હાઈડ્રોજન મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. 
ચીનના HTA રાસાયણિક ઉદ્યોગનું ડીકાર્બોનાઇઝેશન (ફિગ. 4a).
ફિગ. 2 |મુખ્ય શમન તકનીકોના કાર્બન શમન સંભવિત અને ઘટાડાના ખર્ચ.a, 60 ચાવીરૂપ સ્ટીલ નિર્માણ ઉત્સર્જન શમન તકનીકોની છ શ્રેણીઓ.b, 47 કી સિમેન્ટ ઉત્સર્જન ઘટાડવાની તકનીકોની છ શ્રેણીઓ.ટેક્નોલોજીઓ સંખ્યા દ્વારા સૂચિબદ્ધ છે, અનુરૂપ વ્યાખ્યાઓ a માટે પૂરક કોષ્ટક 1 અને b માટે પૂરક કોષ્ટક 2 માં સમાવિષ્ટ છે.દરેક ટેક્નોલોજીના ટેક્નોલોજી રેડીનેસ લેવલ (TRL) ચિહ્નિત થયેલ છે: TRL3, ખ્યાલ;TRL4, નાના પ્રોટોટાઇપ;TRL5, મોટા પ્રોટોટાઇપ;TRL6, સ્કેલ પર સંપૂર્ણ પ્રોટોટાઇપ;TRL7, પૂર્વ-વ્યાપારી પ્રદર્શન;TRL8, પ્રદર્શન;TRL10, પ્રારંભિક દત્તક;TRL11, પરિપક્વ.
ક્લીન હાઇડ્રોજન સાથે HTA ટ્રાન્સપોર્ટેશન મોડ્સનું ડીકાર્બોનાઇઝિંગ મોડેલિંગ પરિણામોના આધારે, હાઇડ્રોજનમાં પણ ચીનના ટ્રાન્સપોર્ટ સેક્ટરને ડીકાર્બોનાઇઝ કરવાની મોટી સંભાવના છે, જો કે તેમાં સમય લાગશે.એલડીવી ઉપરાંત, મોડેલમાં વિશ્લેષણ કરાયેલા અન્ય પરિવહન મોડ્સમાં ફ્લીટ બસો, ટ્રક્સ (લાઇટ/નાની/મધ્યમ/ભારે), સ્થાનિક શિપિંગ અને રેલ્વેનો સમાવેશ થાય છે, જે ચીનમાં મોટાભાગના પરિવહનને આવરી લે છે.LDVs માટે, ઈલેક્ટ્રિક વાહનો ભવિષ્યમાં ખર્ચમાં સ્પર્ધાત્મક રહેવા લાગે છે.ZERO-H માં, 2060 માં LDV માર્કેટમાં હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલ (HFC) પ્રવેશ માત્ર 5% સુધી પહોંચશે (ફિગ. 3).ફ્લીટ બસો માટે, જોકે, HFC બસો 2045 માં ઇલેક્ટ્રિક વિકલ્પો કરતાં વધુ ખર્ચાળ હશે અને 2060 માં ZERO-H દૃશ્યમાં કુલ કાફલાના 61%નો સમાવેશ કરશે, બાકીની ઇલેક્ટ્રિક (ફિગ. 3).ટ્રકની વાત કરીએ તો, લોડ રેટ પ્રમાણે પરિણામો બદલાય છે.ઇલેક્ટ્રિક પ્રોપલ્શન 2035 સુધીમાં કુલ લાઇટ-ડ્યુટી ટ્રક ફ્લીટમાંથી અડધાથી વધુને ZERO-NH માં ચલાવશે.પરંતુ ZERO-H માં, HFC લાઇટ-ડ્યુટી ટ્રક 2035 સુધીમાં ઇલેક્ટ્રિક લાઇટ-ડ્યુટી ટ્રક કરતાં વધુ સ્પર્ધાત્મક હશે અને 2060 સુધીમાં બજારનો 53% હિસ્સો ધરાવે છે. હેવી-ડ્યુટી ટ્રકની વાત કરીએ તો, HFC હેવી-ડ્યુટી ટ્રકો 66% સુધી પહોંચી જશે. ZERO-H દૃશ્યમાં 2060 માં બજાર.ડીઝલ/બાયો-ડીઝલ/સીએનજી (કોમ્પ્રેસ્ડ નેચરલ ગેસ) એચડીવી (હેવી-ડ્યુટી વાહનો) 2050 પછી ZERO-NH અને ZERO-H બંને સંજોગોમાં બજાર છોડી દેશે (ફિગ. 3).ઉત્તર અને પશ્ચિમ ચીનમાં મહત્વપૂર્ણ એવા ઠંડા વાતાવરણમાં તેમના વધુ સારા પ્રદર્શનમાં એચએફસી વાહનોને ઇલેક્ટ્રિક વાહનો પર વધારાનો ફાયદો છે.રોડ ટ્રાન્સપોર્ટ ઉપરાંત, મોડેલ ZERO-H દૃશ્યમાં શિપિંગમાં હાઇડ્રોજન ટેક્નોલોજીનો વ્યાપક સ્વીકાર દર્શાવે છે.ચીનનું સ્થાનિક શિપિંગ ખૂબ જ ઉર્જા સઘન છે અને ખાસ કરીને મુશ્કેલ ડીકાર્બોનાઇઝેશન પડકાર છે.સ્વચ્છ હાઇડ્રોજન, ખાસ કરીને એ
એમોનિયા માટે ફીડસ્ટોક, શિપિંગ ડીકાર્બોનાઇઝેશન માટે વિકલ્પ પૂરો પાડે છે.2060 (ફિગ. 3) માં એમોનિયા-ઇંધણવાળા 65% અને હાઇડ્રોજન-ઇંધણવાળા જહાજોના 12% ઘૂંસપેંઠમાં ZERO-H દૃશ્યમાં ઓછામાં ઓછા ખર્ચે ઉકેલ આવે છે.આ દૃશ્યમાં, 2060 માં સમગ્ર પરિવહન ક્ષેત્રના અંતિમ ઉર્જા વપરાશમાં હાઇડ્રોજન સરેરાશ 56% નો હિસ્સો ધરાવશે. અમે રહેણાંક ગરમીમાં હાઇડ્રોજનના ઉપયોગનું મોડેલ પણ બનાવ્યું છે (પૂરક નોંધ 6), પરંતુ તેનો સ્વીકાર નજીવો છે અને આ પેપર તેના પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. HTA ઉદ્યોગો અને હેવી-ડ્યુટી પરિવહનમાં હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ.ક્લીન હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરીને કાર્બન તટસ્થતાના ખર્ચમાં બચત ચીનના કાર્બન-તટસ્થ ભાવિને નવીકરણ સક્ષમ ઉર્જા વર્ચસ્વ દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવશે, જેમાં તેના પ્રાથમિક ઉર્જા વપરાશ (ફિગ. 4)માં કોલસાના તબક્કાવાર રીતે ઘટાડો થશે.બિન-અશ્મિભૂત ઇંધણમાં 2050માં પ્રાથમિક ઉર્જા મિશ્રણનો 88% અને 2060માં 93%નો સમાવેશ થાય છે. ZERO-H. પવન અને સૌર 2060માં પ્રાથમિક ઉર્જાનો અડધો ભાગ પૂરો પાડશે. સરેરાશ, રાષ્ટ્રીય સ્તરે, કુલ અંતિમ ઊર્જામાં સ્વચ્છ હાઇડ્રોજનનો હિસ્સો વપરાશ (TFEC) 2060 માં 13% સુધી પહોંચી શકે છે. પ્રદેશ દ્વારા મુખ્ય ઉદ્યોગોમાં ઉત્પાદન ક્ષમતાની પ્રાદેશિક વિજાતીયતાને ધ્યાનમાં લેતા (પૂરક કોષ્ટક 7), ત્યાં દસ પ્રાંતો છે જેમાં TFEC ના હાઇડ્રોજન શેર રાષ્ટ્રીય સરેરાશ કરતા વધારે છે, જેમાં આંતરિક મંગોલિયા, ફુજિયન, શેનડોંગનો સમાવેશ થાય છે. અને ગુઆંગડોંગ, સમૃદ્ધ સૌર અને તટવર્તી અને અપતટીય પવન સંસાધનો અને/અથવા હાઇડ્રોજન માટેની બહુવિધ ઔદ્યોગિક માંગ દ્વારા સંચાલિત.ZERO-NH દૃશ્યમાં, 2060 સુધી કાર્બન તટસ્થતા હાંસલ કરવા માટેનો સંચિત રોકાણ ખર્ચ $20.63 ટ્રિલિયન અથવા 2020-2060 માટે કુલ ઘરેલું ઉત્પાદન (GDP)ના 1.58% હશે.વાર્ષિક ધોરણે સરેરાશ વધારાનું રોકાણ પ્રતિ વર્ષ લગભગ US$516 બિલિયન હશે.આ પરિણામ 2050 સુધી ચીનની US$15 ટ્રિલિયન શમન યોજના સાથે સુસંગત છે, US$500 બિલિયનનું સરેરાશ વાર્ષિક નવું રોકાણ (સંદર્ભ 22).જો કે, ZERO-H પરિદ્રશ્યમાં ચીનની ઊર્જા પ્રણાલી અને ઔદ્યોગિક ફીડસ્ટોક્સમાં સ્વચ્છ હાઇડ્રોજન વિકલ્પો રજૂ કરવાથી 2060 સુધીમાં US$18.91 ટ્રિલિયનનું નોંધપાત્ર રીતે ઓછું સંચિત રોકાણ અને વાર્ષિક2060માં રોકાણ ઘટીને જીડીપીના 1% કરતા પણ ઓછું થઈ જશે (ફિગ.4).HTA ક્ષેત્રો અંગે, તેમાં વાર્ષિક રોકાણ ખર્ચક્ષેત્રો ZERO-NH માં દર વર્ષે લગભગ US$392 બિલિયન હશેદૃશ્ય, જે ઊર્જાના પ્રક્ષેપણ સાથે સુસંગત છેટ્રાન્ઝિશન કમિશન (US$400 બિલિયન) (સંદર્ભ 23).જો કે, જો સ્વચ્છ
હાઇડ્રોજનને ઉર્જા પ્રણાલી અને રાસાયણિક ફીડસ્ટોક્સમાં સમાવિષ્ટ કરવામાં આવે છે, ZERO-H દૃશ્ય સૂચવે છે કે HTA ક્ષેત્રોમાં વાર્ષિક રોકાણ ખર્ચ ઘટીને US$359 બિલિયન થઈ શકે છે, મુખ્યત્વે મોંઘા CCUS અથવા NETs પર નિર્ભરતા ઘટાડીને.અમારા પરિણામો સૂચવે છે કે સ્વચ્છ હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ રોકાણ ખર્ચમાં US$1.72 ટ્રિલિયન બચાવી શકે છે અને 2060 સુધી હાઇડ્રોજન વિનાના માર્ગની તુલનામાં કુલ GDP (2020-2060) માં 0.13% નુકસાનને ટાળી શકે છે.
ફિગ. 3 |લાક્ષણિક એચટીએ ક્ષેત્રોમાં તકનીકી પ્રવેશ.BAU, NDC, ZERO-NH અને ZERO-H દૃશ્યો (2020–2060) હેઠળ પરિણામો.દરેક માઇલસ્ટોન વર્ષમાં, વિવિધ ક્ષેત્રોમાં વિશિષ્ટ તકનીકી ઘૂંસપેંઠ રંગીન પટ્ટીઓ દ્વારા બતાવવામાં આવે છે, જ્યાં દરેક બાર 100% સુધીની ઘૂંસપેંઠની ટકાવારી હોય છે (સંપૂર્ણ છાંયોવાળી જાળી માટે).ટેક્નોલોજીઓને આગળ વિવિધ પ્રકારો દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે (દંતકથાઓમાં દર્શાવેલ છે).CNG, સંકુચિત કુદરતી ગેસ;એલપીજી, પ્રવાહી પેટ્રોલિયમ ગેસ;એલએનજી, પ્રવાહી કુદરતી ગેસ;w/wo, સાથે અથવા વગર;EAF, ઇલેક્ટ્રિક આર્ક ફર્નેસ;NSP, નવી સસ્પેન્શન પ્રીહિટર ડ્રાય પ્રોસેસ;WHR, કચરો ગરમી પુનઃપ્રાપ્તિ.
પોસ્ટ સમય: માર્ચ-13-2023
