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

Hidrogeno garbiarekin Txinak karbono-neutraltasunerako bidean duen botila-lepoa haustea

Txina bezalako herrialdeek karbono-neutraltasunerako bidean botila-lepo baten aurrean daude: industria astunetan eta garraio astunetan isuriak murriztea.Gutxi dira hidrogeno garbiak "aurreztatzeko zailak" (HTA) sektore hauetan izango duen prospektibako eginkizunari buruzko azterketa sakon gutxi.Hemen kostu txikieneko modelizazio-analisi dinamiko integratua egiten dugu.Emaitzek erakusten dute, lehenik eta behin, hidrogeno garbia industria astunaren karbono isuriak nabarmen murrizteko energia-eramaile eta lehengai nagusi izan daitekeela.2060. urterako Txinako kamioi eta autobus astunen floten % 50eraino elika ditzake eta bidalketen zati garrantzitsuak ere elika ditzake.Bigarrenik, 2060. urtean 65,7 Mt-ko ekoizpenera iristen den hidrogeno garbiaren eszenatoki errealista batek 1,72 bilioi dolarreko inbertsio berriak ekidin ditzake hidrogenorik gabeko eszenatoki batekin alderatuta.Azterketa honek HTA sektoreetan hidrogeno garbiak duen balioaren froga eskaintzen du Txinarentzat eta emisioak murrizteko antzeko erronkak dituzten herrialdeentzat, zero helburuak lortzeko.

Karbonoaren neutraltasuna lortzea premiazko misio globala da, baina ez dago helburu hori betetzeko nazio igortzaile handienentzat bide bakarreko biderik1,2.Nazio garatuenak, hala nola, Estatu Batuak eta Europakoak, deskarbonizazio-estrategiak jarraitzen ari dira, batez ere ibilgailu arinei (LDV) flota handiei, energia elektrikoa sortzeari, fabrikazioari eta merkataritza- eta bizitegi-eraikinei zuzendutako lau sektoretan. beren karbono isurien gehiengo zabalak3,4.Garapen-bidean dauden herrialdeetako igorle nagusiek, Txinak, esaterako, ekonomia eta egitura energetikoak oso desberdinak dituzte, eta deskarbonizazio-lehentasun desberdinak eskatzen dituzte, ez bakarrik sektore-arloan, baita sortzen ari diren zero karbono-teknologien hedapen estrategikoan ere.

Txinaren karbono-isurien profilaren bereizketak mendebaldeko ekonomiekin alderatuta, industria astunentzako isurpen-kuota askoz handiagoak dira, eta LDVentzako eta eraikinetako energia-erabilerentzako frakzio askoz txikiagoak (1. irudia).Txina munduko lehen postuan dago, alde handiz, zementuaren, burdina eta altzairuaren, produktu kimikoen eta eraikuntzako materialen ekoizpenari dagokionez, ikatz kantitate handiak kontsumitzen ditu bero industrialetarako eta kokea ekoizteko.Industria astunak Txinaren egungo isuri guztien %31 eragiten du, munduko batez bestekoa baino %8 handiagoa (%23), Estatu Batuetakoa baino %17 handiagoa (%14) eta Europar Batasunarena baino %13 handiagoa. (%18) (erref.5).

Txinak konpromisoa hartu du 2030. urtea baino lehen karbono-isuriak gailurra izango dituela eta 2060. urtea baino lehen karbono-neutraltasuna lortzeko. Klima-konpromiso hauek laudorio zabalak izan zituzten, baina haien bideragarritasunari buruzko galderak ere sortu zituzten6, neurri batean, "zaila murrizteko" (HTA) eginkizun garrantzitsua dela eta. Txinako ekonomiaren prozesuak.Prozesu hauek, batez ere, elektrifikatzeko zaila izango den industria astuneko eta garraio astuneko energiaren erabilera (eta, beraz, energia berriztagarrira zuzenean igarotzea) eta lehengai kimikoetarako erregai fosilen menpe dauden industria-prozesuak dira. Azkenaldian ikerketa batzuk egin dira1–. 3 Txinako energia-sistema orokorraren plangintzarako karbono-neutraltasunerako dekarbonizazio bideak ikertzen, baina HTA sektoreen analisi mugatuekin.Nazioartean, HTA sektoreetarako balizko arintze-irtenbideak arreta pizten hasi dira azken urteotan7-14.HTA sektoreen deskarbonizazioa erronka da, guztiz elektrifikatzea eta/edo kostu eraginkorra direlako zailak direlako7,8.Åhmanek azpimarratu du bide-menpekotasuna dela HTA sektoreen funtsezko arazoa eta teknologia aurreratuen ikuspegia eta epe luzerako plangintza beharrezkoak direla HTA sektoreak, batez ere industria astunak, fosilen mendekotasunetik 'desblokeatzeko'9.Ikerketek karbonoa harrapatzeko, erabiltzeko eta/edo biltegiratzeko (CCUS) eta isurpen negatiboko teknologiekin (NETs) lotutako material eta arintze-soluzio berriak aztertu dituzte10,11.gutxienez ikerketa baten aitortzen dute epe luzerako plangintzan ere kontuan hartu behar direla11.Klima Aldaketari buruzko Gobernu arteko Taldearen Seigarren Ebaluazio Txostenean kaleratu berri den, "igorpen baxuko" hidrogenoa erabiltzea aitortzen zen sektore anitzeko arintze-irtenbide nagusietako bat zela zero isurpen garbiko etorkizuna lortzeko12.

Hidrogeno garbiari buruz dagoen literatura, neurri handi batean, ekoizpen-teknologien aukeretara bideratzen da, hornikuntza-kostuen analisiekin15.(Ikuskizun honetako hidrogeno "garbiak" hidrogeno "berdea" eta "urdina" barne hartzen ditu, lehena uraren elektrolisiaren bidez ekoitzitako energia berriztagarria erabiliz, bigarrena erregai fosiletatik eratorritakoa baina CCUS bidez dekarbonizatua). herrialde garatuetako garraio-sektorea —hidrogenozko erregai-pilen ibilgailuak bereziki16,17.Industria astunak deskarbonizatzeko presioak atzeratu egin dira errepideko garraioarenekin alderatuta, industria astunak egingo duelako uste konbentzionalak islatuz.
bereziki zaila izaten jarraitzen dute berrikuntza teknologiko berriak agertu arte.Hidrogeno garbiaren (berdearen batez ere) azterketek bere heldutasun teknologikoa eta kostuen beherakada frogatu dute17, baina ikerketa gehiago behar dira, merkatu potentzialen tamainari eta industrien eskakizun teknologikoei erreparatuta, hidrogeno garbiaren hornikuntzaren hazkunde prospektiboa ustiatzeko16.Hidrogeno garbiak karbono neutralitatean aurrera egiteko duen potentziala ulertzea berez alboratuta egongo da, baldin eta analisiak ekoizpenaren kostuetara mugatzen badira, sektore faboratuek soilik kontsumitzera eta ekonomia garatuetan aplikatzea. neurri handi batean, ekoizpen-teknologiaren aukeretan, eskaintzaren kostuen analisiekin15.(Ikuskizun honetako hidrogeno "garbiak" hidrogeno "berdea" eta "urdina" barne hartzen ditu, lehena uraren elektrolisiaren bidez ekoitzitako energia berriztagarria erabiliz, bigarrena erregai fosiletatik eratorritakoa baina CCUS bidez dekarbonizatua). herrialde garatuetako garraio-sektorea —hidrogenozko erregai-pilen ibilgailuak bereziki16,17.Industria astunak dekarbonizatzeko presioak atzeratu egin dira errepideko garraioarenekin alderatuta, eta, ondorioz, industria astuna bereziki zaila izango da murrizten berrikuntza teknologiko berriak agertu arte.Hidrogeno garbiaren (berdearen batez ere) azterketek bere heldutasun teknologikoa eta kostuen beherakada frogatu dute17, baina ikerketa gehiago behar dira, merkatu potentzialen tamainari eta industrien eskakizun teknologikoei erreparatuta, hidrogeno garbiaren hornikuntzaren hazkunde prospektiboa ustiatzeko16.Hidrogeno garbiak karbono neutralitatean aurrera egiteko duen potentziala ulertzea berez alboragarria izango da, baldin eta analisiak ekoizteko kostuetara, sektore mesedeetan soilik kontsumitzera eta ekonomia garatuetan aplikatzera mugatzen badira.

Hidrogeno garbiaren aukerak ebaluatzea energia-sistema eta ekonomia osoko erregai alternatibo gisa eta lehengai kimiko gisa dituen eskakizunak berraztertzearen araberakoa da, egoera nazional desberdinak kontuan hartuta barne.Orain arte ez dago hidrogeno garbiak Txinaren zero etorkizun garbian duen eginkizunari buruzko azterketa integralik.Ikerketa-hutsune hori betetzeak Txinaren CO2 isuriak murrizteko bide-orri argiago bat marrazten lagunduko du, 2030 eta 2060rako bere deskarbonizaziorako konpromisoen bideragarritasuna ebaluatzeko aukera emango du eta industria astuneko sektore handiak dituzten garapen bidean dauden beste ekonomientzat orientazioa emango du.

1. irudia |Funtsezko herrialdeen karbono-igorpenak eta hidrogenoaren mekanismo analitikoa energia-sisteman.a, Txinaren karbono isuriak 2019an Estatu Batuekin, Europarekin, Japoniarekin eta Indiarekin alderatuta, erregaiaren arabera.2019an, ikatzaren errekuntzak Txinan (%79,62) eta Indian (%70,52) karbono isurien zati handiena hartu zuen, eta petrolioaren errekuntzak Estatu Batuetan (%41,98) eta Europan (%41,27) eragin zuen gehien.b, Txinaren karbono isuriak 2019an Estatu Batuekin, Europarekin, Japoniarekin eta Indiarekin alderatuta, sektoreka.Emisioak ezkerrean bistaratzen dira eta eskuinaldean proportzioa a eta b-n.Txinan (%28,10) eta Indiako (%24,75) industriaren karbono-isurien proportzioa Estatu Batuetakoa (%9,26) eta Europakoa (%13,91) baino askoz handiagoa izan zen 2019an. c, Hidrogenoaren teknologiak aplikatutako bide teknikoa. HTA sektoreak.SMR, lurrun metanoaren erreforma;PEM elektrolisia, polimero elektrolitoen mintzaren elektrolisia;PEC prozesua, prozesu fotoelektrokimikoa.

Ikerketa honek funtsezko hiru galderei erantzun nahi die.Lehenik eta behin, zeintzuk dira garapen-bidean dauden herrialdeetan, hala nola Txinan, HTA sektoreen deskarbonizaziorako funtsezko erronkak, herrialde garatuetatik bereizten direnez?HTA sektoreetako (batez ere industria astuna) egungo arintze-teknologiak nahiko eraginkorrak al dira Txinaren karbono neutraltasuna lortzeko 2060rako?Bigarrenik, zeintzuk dira hidrogeno garbiaren eginkizunak HTA sektoreetan energia-eramaile gisa eta lehengai gisa, batez ere Txinan eta bere etorkizuneko ekoizpen eta erabilera lortzen hasi berri diren garapen bidean dauden beste herrialdeetan?Azkenik, Txinako energia sistema osoaren optimizazio dinamikoan oinarrituta

Hala ere, HTA sektoreetan hidrogeno garbiaren aplikazio zabala errentagarria izango litzateke beste aukerekin alderatuta?

Hemen energia-sistema integratu baten eredua eraikitzen dugu, sektoreen eskaintza eta eskaria barne hartzen dituena, Txinako ekonomia osoan hidrogeno garbiaren kostu-eraginkortasuna eta eginkizunak aztertzeko, gutxi ikertutako HTA sektoreetan (1c. irudia).

Argitalpenaren ordua: 2023-03-03