Breaking the hard-to-abate bottleneck in China‘s path to carbon neutrality with clean hydrogen（1）

Kuvunja kizuizi kigumu-kupunguza katika njia ya Uchina ya kutopendelea kaboni na hidrojeni safi

Nchi kama vile Uchina zinakabiliwa na kikwazo katika njia zao za kutoegemea upande wowote wa kaboni: kupunguza uzalishaji wa hewa chafu katika viwanda vizito na usafiri wa mizigo mizito.Kuna tafiti chache za kina za jukumu tarajiwa la hidrojeni safi katika sekta hizi za 'ngumu-kupunguza' (HTA).Hapa tunafanya uchanganuzi uliojumuishwa wa uundaji wa gharama ya chini.Matokeo yanaonyesha kuwa, kwanza, hidrojeni safi inaweza kuwa kibebeaji kikubwa cha nishati na malisho ambayo inaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa uzalishaji wa kaboni katika tasnia nzito.Inaweza pia kuongeza mafuta hadi 50% ya lori za mizigo na mabasi ya Uchina ifikapo 2060 na sehemu kubwa ya usafirishaji.Pili, hali ya kweli ya hidrojeni safi ambayo inafikia 65.7 Mt ya uzalishaji katika 2060 inaweza kuepuka US $ 1.72 trilioni ya uwekezaji mpya ikilinganishwa na hali isiyo ya hidrojeni.Utafiti huu unatoa ushahidi wa thamani ya hidrojeni safi katika sekta za HTA kwa China na nchi zinazokabiliwa na changamoto zinazofanana katika kupunguza utoaji wa hewa chafu ili kufikia malengo ya sifuri.

Kudhibiti hali ya kutopendelea upande wowote wa kaboni ni dhamira ya dharura ya kimataifa, lakini hakuna njia ya 'ukubwa mmoja-inafaa-wote' kwa mataifa makubwa yanayotoa moshi kufikia lengo1,2 .Mataifa mengi yaliyoendelea, kama vile Marekani na yale ya Ulaya, yanafuata mikakati ya uboreshaji wa decar inayolenga hasa meli kubwa za magari ya taa (LDV), uzalishaji wa nishati ya umeme, viwanda na majengo ya biashara na makazi, sekta nne ambazo kwa pamoja zinachangia. idadi kubwa ya utoaji wao wa kaboni3,4 .Wazalishaji wakuu wa nchi zinazoendelea, kama vile Uchina, kwa kulinganisha, wana uchumi tofauti na miundo ya nishati, inayohitaji vipaumbele tofauti vya uondoaji kaboni sio tu katika masharti ya kisekta lakini pia katika uwekaji wa kimkakati wa teknolojia zinazoibuka za sifuri-kaboni.

Tofauti kuu za wasifu wa uzalishaji wa kaboni wa Uchina ikilinganishwa na zile za uchumi wa magharibi ni hisa kubwa zaidi za uzalishaji kwa viwanda vizito na sehemu ndogo zaidi za LDV na matumizi ya nishati katika majengo (Mchoro 1).China inashika nafasi ya kwanza duniani, kwa upande wa uzalishaji wa saruji, chuma na chuma, kemikali na vifaa vya ujenzi, ikitumia kiasi kikubwa cha makaa ya mawe kwa ajili ya joto la viwanda na uzalishaji wa coke.Sekta nzito inachangia 31% ya jumla ya uzalishaji wa sasa wa Uchina, sehemu ambayo ni 8% juu kuliko wastani wa ulimwengu (23%), 17% zaidi kuliko ile ya Merika (14%) na 13% juu kuliko ile ya Jumuiya ya Ulaya. (18%) (rejelea.5).

Uchina imeahidi kuongeza uzalishaji wake wa kaboni kabla ya 2030 na kufikia hali ya kutoegemeza kaboni kabla ya 2060. Ahadi hizi za hali ya hewa zilipata sifa nyingi lakini pia zilizua maswali kuhusu uwezekano wake6 , kwa sehemu kwa sababu ya jukumu kuu la 'ngumu-kupunguza' (HTA) michakato katika uchumi wa China.Taratibu hizi zinajumuisha matumizi ya nishati katika tasnia nzito na usafirishaji wa mizigo ambayo itakuwa ngumu kusambaza umeme (na hivyo kubadilika moja kwa moja hadi kwa nishati mbadala) na michakato ya kiviwanda inayotegemea nishati ya kisukuku kwa malisho ya kemikali. Kumekuwa na tafiti chache za hivi majuzi1– 3 kuchunguza njia za uboreshaji wa decar kuelekea kutoegemea kwa kaboni kwa upangaji wa jumla wa mfumo wa nishati wa Uchina lakini kwa uchanganuzi mdogo wa sekta za HTA.Kimataifa, suluhu zinazowezekana za kupunguza kwa sekta za HTA zimeanza kuzingatiwa katika miaka ya hivi karibuni7–14.Uondoaji kaboni wa sekta za HTA ni changamoto kwa sababu ni vigumu kuweka umeme kikamilifu na/au kugharimu ipasavyo7,8.Åhman alisisitiza kuwa utegemezi wa njia ni tatizo kuu kwa sekta za HTA na kwamba maono na mipango ya muda mrefu ya teknolojia ya hali ya juu inahitajika ili 'kufungua' sekta za HTA, hasa sekta nzito, kutoka kwa utegemezi wa mafuta9.Tafiti zimechunguza nyenzo mpya na suluhu za kupunguza kuhusiana na kunasa kaboni, matumizi na/au kuhifadhi (CCUS) na teknolojia hasi za utoaji wa hewa safi (NETs)10,11.ya angalau utafiti mmoja zinakubali kwamba zinafaa pia kuzingatiwa katika upangaji wa muda mrefu11.Katika Ripoti ya Tathmini ya Sita iliyotolewa hivi majuzi ya Jopo la Serikali Mbalimbali kuhusu Mabadiliko ya Hali ya Hewa, matumizi ya hidrojeni 'ya kutoa hewa kidogo' yalitambuliwa kama mojawapo ya suluhu kuu za kukabiliana na sekta nyingi kufikia mustakabali wa uzalishaji usiozidi sifuri12.

Maandishi yaliyopo kuhusu hidrojeni safi yanalenga zaidi chaguzi za teknolojia ya uzalishaji na uchanganuzi wa gharama za upande wa usambazaji15.(Hidrojeni 'Safi' katika karatasi hii inajumuisha hidrojeni 'kijani' na 'bluu', ya awali inayozalishwa na elektrolisisi ya maji kwa kutumia nguvu inayoweza kufanywa upya, ya mwisho inayotokana na nishati ya kisukuku lakini ikatolewa kwa CCUS.) Majadiliano ya mahitaji ya hidrojeni yanalenga zaidi sekta ya uchukuzi katika nchi zilizoendelea-magari ya seli ya mafuta ya hidrojeni hasa16,17.Shinikizo za uondoaji kaboni wa tasnia nzito zimepungua ikilinganishwa na zile za bandari ya barabarani, ikionyesha mawazo ya kawaida kwamba tasnia nzito
kubaki kuwa ngumu kuisha hadi uvumbuzi mpya wa kiteknolojia utokee.Tafiti za hidrojeni safi (haswa kijani kibichi) zimeonyesha ukomavu wake wa kiteknolojia na gharama zinazopungua17, lakini tafiti zaidi zinahitajika zinazozingatia ukubwa wa soko zinazowezekana na mahitaji ya kiteknolojia ya viwanda ili kutumia ukuaji unaotarajiwa wa usambazaji wa hidrojeni safi16.Kuelewa uwezo wa hidrojeni safi ili kuendeleza hali ya kutoegemeza kaboni duniani kote kutakuwa na upendeleo mkubwa ikiwa uchanganuzi utawekewa mipaka hasa kwa gharama ya uzalishaji wake, matumizi yake na sekta zinazopendelewa pekee na matumizi yake katika uchumi ulioendelea. Fasihi iliyopo kuhusu hidrojeni safi inalenga. kwa kiasi kikubwa juu ya chaguzi za teknolojia ya uzalishaji na uchanganuzi wa gharama za upande wa usambazaji15.(Hidrojeni 'Safi' katika karatasi hii inajumuisha hidrojeni 'kijani' na 'bluu', ya awali inayozalishwa na elektrolisisi ya maji kwa kutumia nguvu inayoweza kufanywa upya, ya mwisho inayotokana na nishati ya kisukuku lakini ikatolewa kwa CCUS.) Majadiliano ya mahitaji ya hidrojeni yanalenga zaidi sekta ya uchukuzi katika nchi zilizoendelea-magari ya seli ya mafuta ya hidrojeni hasa16,17.Shinikizo za uondoaji kaboni wa tasnia nzito zimepungua ikilinganishwa na zile za bandari ya barabarani, ikionyesha mawazo ya kawaida kwamba tasnia nzito itasalia kuwa ngumu sana kupungua hadi uvumbuzi mpya wa kiteknolojia utakapotokea.Tafiti za hidrojeni safi (haswa kijani kibichi) zimeonyesha ukomavu wake wa kiteknolojia na gharama zinazopungua17, lakini tafiti zaidi zinahitajika zinazozingatia ukubwa wa soko zinazowezekana na mahitaji ya kiteknolojia ya viwanda ili kutumia ukuaji unaotarajiwa wa usambazaji wa hidrojeni safi16.Kuelewa uwezo wa hidrojeni safi ili kuendeleza hali ya kutoegemeza kaboni duniani kote kutakuwa na upendeleo iwapo uchanganuzi utawekewa mipaka hasa kwa gharama za uzalishaji wake, matumizi yake na sekta zinazopendelewa pekee na matumizi yake katika uchumi ulioendelea.

Kutathmini fursa za hidrojeni safi kunategemea kutathmini upya mahitaji yake yanayotarajiwa kama malisho mbadala ya mafuta na kemikali katika mfumo mzima wa nishati na uchumi, ikijumuisha kuzingatia hali tofauti za kitaifa.Hakuna utafiti wa kina kama huu hadi leo juu ya jukumu la hidrojeni safi katika siku zijazo za Uchina zisizo na sufuri.Kujaza pengo hili la utafiti kutasaidia kuchora ramani ya wazi zaidi ya upunguzaji wa hewa chafu ya Uchina nchini China, kuruhusu tathmini ya uwezekano wa ahadi zake za 2030 na 2060 za uondoaji kaboni na kutoa mwongozo kwa uchumi mwingine unaokua na sekta kubwa za viwanda.

Mtini. 1 |Utoaji wa kaboni wa nchi muhimu na utaratibu wa uchambuzi wa hidrojeni katika mfumo wa nishati.a, uzalishaji wa kaboni nchini China mwaka 2019 ikilinganishwa na Marekani, Ulaya, Japan na India, kwa kutumia mafuta.Mnamo mwaka wa 2019, mwako wa makaa ya mawe ulichukua sehemu kubwa zaidi ya uzalishaji wa kaboni nchini Uchina (79.62%) na India (70.52%), na mwako wa mafuta ulichangia zaidi uzalishaji wa kaboni nchini Merika (41.98%) na Uropa (41.27%).b, uzalishaji wa kaboni nchini China mwaka 2019 ikilinganishwa na Marekani, Ulaya, Japan na India, kulingana na sekta.Uzalishaji huonyeshwa upande wa kushoto na uwiano upande wa kulia katika a na b.Uwiano wa uzalishaji wa kaboni kutoka kwa viwanda nchini Uchina (28.10%) na India (24.75%) ulikuwa juu zaidi kuliko ile ya Marekani (9.26%) na Ulaya (13.91%) mwaka wa 2019. c, Njia ya kiufundi na teknolojia ya hidrojeni iliyotumika katika sekta za HTA.SMR, urekebishaji wa methane ya mvuke;Elektrolisisi ya PEM, elektrolisisi ya utando wa elektroliti ya polima;Mchakato wa PEC, mchakato wa photoelectrochemical.

Utafiti huu unalenga kujibu maswali matatu muhimu.Kwanza, ni changamoto zipi kuu za uondoaji kaboni wa sekta za HTA katika nchi zinazoendelea kama vile Uchina, kama zinavyotofautishwa na zile za nchi zilizoendelea?Je, teknolojia za sasa za kupunguza katika sekta za HTA (hasa sekta nzito) zina ufanisi wa kutosha kufikia hali ya kutoegemeza kaboni nchini China ifikapo 2060?Pili, ni yapi majukumu yanayotarajiwa ya hidrojeni safi kama kibeba nishati na malisho katika sekta za HTA, haswa nchini Uchina na nchi zingine zinazoendelea ambazo zimeanza kupata uzalishaji na matumizi yake tarajiwa?Hatimaye, kwa kuzingatia uboreshaji thabiti wa sys nzima ya nishati ya Uchina

tem, utumizi ulioenea wa hidrojeni safi katika sekta za HTA ungekuwa na gharama nafuu ikilinganishwa na chaguzi zingine?

Hapa tunaunda kielelezo cha mfumo jumuishi wa nishati ikijumuisha ugavi na mahitaji katika sekta zote ili kuchanganua uwezekano wa ufanisi wa gharama na majukumu ya hidrojeni safi katika uchumi mzima wa China, tukitilia mkazo sekta za HTA ambazo hazijafanyiwa utafiti (Mchoro 1c).

Muda wa posta: Mar-03-2023