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

Ka haki ʻana i ka bottleneck paʻakikī i ke ala o Kina i ke kū ʻole kalapona me ka hydrogen maʻemaʻe

Ke kū nei nā ʻāina e like me Kina i kahi bottleneck i ko lākou ala i ke kalapona neutrality: abating emissions i loko o nā ʻoihana kaumaha a me nā halihali kaumaha.He liʻiliʻi nā noiʻi hohonu e pili ana i ke kuleana no ka hydrogen maʻemaʻe ma kēia mau ʻāpana 'hard-to-abate' (HTA).Ma ʻaneʻi mākou e hoʻokō nei i kahi loiloi hoʻohālike hoʻohālikelike ʻoi loa me ka liʻiliʻi loa.Hōʻike nā hualoaʻa, ʻo ka mua, hiki i ka hydrogen maʻemaʻe ke lilo i mea lawe ikehu nui a me nā meaʻai e hiki ke hōʻemi nui i nā hoʻokuʻu kalapona o ka ʻoihana kaumaha.Hiki iā ia ke hoʻoulu i ka 50% o nā kaʻa kaʻa kaumaha a me nā ʻauwaʻa kaʻa o Kina i ka makahiki 2060 a me nā ʻāpana nui o ka moku.ʻO ka lua, ʻo kahi hiʻohiʻona hydrogen maʻemaʻe maoli a hiki i ka 65.7 Mt o ka hana ʻana ma 2060 hiki ke pale i ka US $ 1.72 trillion o ka hoʻopukapuka hou e hoʻohālikelike ʻia me kahi hiʻohiʻona no-hydrogen.Hāʻawi kēia haʻawina i nā hōʻike o ka waiwai o ka hydrogen maʻemaʻe ma nā ʻāpana HTA no Kina a me nā ʻāina e kū nei i nā pilikia like i ka hōʻemi ʻana i nā hoʻokuʻu e hoʻokō i nā pahuhopu net-zero.

ʻO ka hoʻokō ʻana i ke kūpaʻa kalapona he misionari koʻikoʻi honua ia, akā ʻaʻohe ala 'hoʻokahi-nui-kupono-a pau' no nā lāhui hoʻokuʻu nui e hoʻokō i kēia pahuhopu1,2.ʻO ka hapa nui o nā lāhui i hoʻomohala ʻia, e like me ʻAmelika Hui Pū ʻIa a me ʻEulopa, ke ʻimi nei i nā hoʻolālā decar bonization i kālele nui ʻia i nā ʻauwaʻa kaʻa māmā (LDV) nui, ka mana uila, ka hana ʻana a me nā hale kūʻai a me nā hale noho, ʻehā mau ʻāpana i hui pū ʻia no. ka hapa nui o ko lakou mau kalapona kalapona3,4.ʻO nā mea hoʻopuka nui o ka ʻāina e ulu ana, e like me Kina, he ʻokoʻa loa nā conomies a me nā hoʻolālā ikehu, e koi ana i nā mea nui decarbonization ʻokoʻa ʻaʻole wale ma nā huaʻōlelo ʻāpana akā i ka hoʻolālā hoʻolālā ʻana o nā ʻenehana zero-carbon.

ʻO nā ʻokoʻa koʻikoʻi o ka moʻolelo hoʻokuʻu kalapona o Kina i hoʻohālikelike ʻia me nā ʻoihana o ke komohana, ʻoi aku ka nui o nā ʻāpana hoʻokuʻu no nā ʻoihana kaumaha a me nā hakina liʻiliʻi loa no nā LDV a me ka hoʻohana ʻana i ka ikehu i nā hale (Fig. 1).Aia ʻo Kina i ka mua ma ka honua, ma kahi mamao, ma ke ʻano o ka hana ʻana i ka sima, ka hao a me ke kila, nā kemika a me nā mea hana hale, e ʻai ana i ka nui o ka lanahu no ka wela o ka ʻoihana a me ka hana ʻana i ka coke.Hāʻawi ka ʻoihana koʻikoʻi i ka 31% o ka nui o ka hoʻokuʻu ʻana o Kina i kēia manawa, he ʻāpana he 8% kiʻekiʻe ma mua o ka awelika honua (23%), 17% ʻoi aku ka nui ma mua o ko ʻAmelika Hui Pū ʻIa (14%) a me 13% kiʻekiʻe ma mua o ka European Union (18%) (ref.5).

Ua hoʻohiki ʻo Kina e piʻi i kāna mau kalapona ma mua o 2030 a loaʻa i ke kalapona neutrality ma mua o 2060. Ua loaʻa kēia mau ʻōlelo hoʻohiki i ka mahalo ākea akā ua hāpai pū kekahi i nā nīnau e pili ana i kā lākou fea sibility6 , ma kahi hapa no ka hana nui o ka 'hard-to-abate' (HTA) nā kaʻina hana i ka hoʻokele waiwai o Kina.ʻO kēia mau kaʻina hana e pili ana i ka hoʻohana ʻana i ka ikehu ma ka ʻoihana kaumaha a me ka lawe ʻana i nā hana kaumaha e paʻakikī i ka uila (a pēlā e hoʻololi pololei ai i ka mana hou) a me nā kaʻina hana ʻoihana e hilinaʻi nei i nā wahie fossil no nā meaʻai kemika. 3 e noiʻi ana i nā alahele decar bonization i ke kalapona neutrality no ka hoʻolālā ʻōnaehana ikehu holoʻokoʻa o Kina akā me nā loiloi liʻiliʻi o nā ʻāpana HTA.Ma ke ao holoʻokoʻa, ua hoʻomaka ka manaʻo o nā hoʻonā hoʻohaʻahaʻa kūpono no nā ʻāpana HTA i nā makahiki i hala aku nei7-14.He paʻakikī ka decarbonization o nā ʻāpana HTA no ka mea paʻakikī lākou i ka electrified piha a / a i ʻole ke kumu kūʻai kūpono7,8.Ua ʻōlelo ʻo ʻAhman ʻo ka hilinaʻi ʻana i ke ala ka pilikia nui no nā ʻāpana HTA a ʻo ka ʻike a me ka hoʻolālā lōʻihi no nā ʻenehana holomua e pono e 'wehe' i nā ʻāpana HTA, ʻoi aku ka nui o nā ʻoihana kaumaha, mai ka hilinaʻi fossil9.Ua ʻimi nā haʻawina i nā mea hou a me nā hoʻonā hoʻohaʻahaʻa e pili ana i ka hopu kalapona, hoʻohana a/a mālama ʻana paha (CCUS) a me nā ʻenehana hoʻokuʻu ʻino ʻole (NETs)10,11. o ka liʻiliʻi o hoʻokahi haʻawina e ʻae e noʻonoʻo ʻia lākou i ka hoʻolālā wā lōʻihi11.Ma ka hōʻike hōʻike hōʻike ʻeono i hoʻokuʻu ʻia nei o ka Panel Intergovernmental on Climate Change, ua ʻike ʻia ka hoʻohana ʻana i ka hydrogen 'low-emission' ʻo ia kekahi o nā hopena hoʻohaʻahaʻa nui no nā ʻāpana he nui i ka loaʻa ʻana o ka net-zero emissions e hiki mai ana12.

ʻO nā palapala e pili ana i ka hydrogen maʻemaʻe ke kālele nui ʻia i nā koho ʻenehana hana me ka nānā ʻana i nā kumukūʻai ʻaoʻao lako15.(ʻO ka hydrogen 'maʻemaʻe' i loko o kēia pepa he hydrogen 'ōmaʻomaʻo ' a me 'uliuli', ka mea mua i hana ʻia e ka wai electrolysis me ka hoʻohana ʻana i ka mana hiki ke hoʻololi, ʻo ka mea hope mai nā wahie fossil akā decarbonized me CCUS. ʻO ka ʻāpana kaʻahele ma nā ʻāina i kūkulu ʻia - nā kaʻa kaʻa wahie hydrogen ma ka 16,17.Ua lohi nā kaomi no ka decarbonization o nā ʻoihana koʻikoʻi ke hoʻohālikelike ʻia me nā mea no ke awa trans alanui, e hōʻike ana i nā manaʻo maʻamau e lilo ka ʻoihana kaumaha.
paʻakikī loa e hoʻopau a hiki i ka puka ʻana mai o nā ʻenehana hou.Ua hōʻike ʻia nā haʻawina o ka hydrogen maʻemaʻe (ʻoi loa ka ʻōmaʻomaʻo) i kona oʻo ʻana i ka ʻenehana a me ka emi ʻana o nā kumukūʻai17, akā pono nā noiʻi hou e nānā i ka nui o nā mākeke kūpono a me nā koi ʻenehana o nā ʻoihana e hoʻohana i ka ulu ʻana o ka lako hydrogen maʻemaʻe16.ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i ka hiki ʻana o ka hydrogen maʻemaʻe e holomua i ka neutrality kalapona honua e pili pono inā kaupalena ʻia nā kānana i nā kumukūʻai o kāna hana ʻana, kona ʻai ʻana e nā ʻāpana makemake wale nō a me kāna noi i nā ʻoihana hoʻomohala. ʻo ka hapa nui o nā koho ʻenehana hana me nā loiloi o nā koina ʻaoʻao lako15.(ʻO ka hydrogen 'maʻemaʻe' i loko o kēia pepa he hydrogen 'ōmaʻomaʻo ' a me 'uliuli', ka mea mua i hana ʻia e ka wai electrolysis me ka hoʻohana ʻana i ka mana hiki ke hoʻololi, ʻo ka mea hope mai nā wahie fossil akā decarbonized me CCUS. ʻO ka ʻāpana kaʻahele ma nā ʻāina i kūkulu ʻia - nā kaʻa kaʻa wahie hydrogen ma ka 16,17.Ua lohi nā kaomi no ka decarbonization o nā ʻoihana koʻikoʻi ke hoʻohālikelike ʻia me nā mea no ke awa trans alanui, e hōʻike ana i nā manaʻo maʻamau e paʻakikī loa ka ʻoihana kaumaha a hiki i ka puka ʻana mai o nā ʻenehana hou.Ua hōʻike ʻia nā haʻawina o ka hydrogen maʻemaʻe (ʻoi loa ka ʻōmaʻomaʻo) i kona oʻo ʻana i ka ʻenehana a me ka emi ʻana o nā kumukūʻai17, akā pono nā noiʻi hou e nānā i ka nui o nā mākeke kūpono a me nā koi ʻenehana o nā ʻoihana e hoʻohana i ka ulu ʻana o ka lako hydrogen maʻemaʻe16.ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i ka hiki o ka hydrogen maʻemaʻe e hoʻonui i ka neutrality kalapona honua e pili pono inā kaupalena ʻia nā loiloi i nā kumukūʻai o kāna hana ʻana, kona ʻai ʻana e nā ʻāpana punahele wale nō a me kāna noi i nā ʻoihana hoʻomohala.

ʻO ka loiloi ʻana i nā manawa kūpono no ka hydrogen maʻemaʻe e pili ana i ka nānā hou ʻana i kāna mau koi e like me kahi wahie ʻokoʻa a me nā meaʻai kemika ma ka ʻōnaehana ikehu holoʻokoʻa a me ka hoʻokele waiwai, me ka noʻonoʻo ʻana i nā kūlana aupuni like ʻole.ʻAʻohe aʻo ʻana like ʻole a hiki i kēia lā e pili ana i ka hana o ka hydrogen maʻemaʻe i ka net-zero e hiki mai ana o Kina.ʻO ka hoʻopiha ʻana i kēia ʻāpana noiʻi e kōkua i ka huki ʻana i kahi palapala alanui no ka hoʻemi ʻana o ka hoʻokuʻu CO2 o Kina, e ʻae i ka loiloi ʻana i ka hiki ke kūpono o kāna mau ʻōlelo hoʻohiki decarbonization 2030 a me 2060 a hāʻawi i ke alakaʻi no nā ʻoihana ulu ulu ʻē aʻe me nā ʻāpana ʻoihana kaumaha nui.

Kii 1 |ʻO ka hoʻokuʻu kalapona o nā ʻāina koʻikoʻi a me nā mīkini analytical no ka hydrogen i ka ʻōnaehana ikehu.a, nā kalapona kalapona o Kina i ka makahiki 2019 i hoʻohālikelike ʻia me ʻAmelika Hui Pū ʻIa, ʻEulopa, Iapana a me India, ma ka wahie.I ka makahiki 2019, ua lawe ka lanahu i ka hapa nui loa o ka hoʻokuʻu kalapona ma Kina (79.62%) a me India (70.52%), a ʻo ka puhi ʻaila i hāʻawi nui i ka hoʻokuʻu kalapona ma United States (41.98%) a me ʻEulopa (41.27%).b, nā kalapona kalapona o Kina i ka makahiki 2019 i hoʻohālikelike ʻia me ʻAmelika Hui Pū ʻIa, ʻEulopa, Iapana a me India, e ka ʻāpana.Hōʻike ʻia nā hoʻokuʻu ʻana ma ka hema a me ka ʻāpana ma ka ʻākau ma a a me b.ʻOi aku ka kiʻekiʻe o ka hoʻokuʻu kalapona mai ka ʻoihana ma Kina (28.10%) a me India (24.75%) ma mua o ʻAmelika Hui Pū ʻIa (9.26%) a me ʻEulopa (13.91%) i ka makahiki 2019. c, Alanui ʻenehana me nā ʻenehana hydrogen i hoʻohana ʻia ma nā ʻāpana HTA.SMR, hoʻoponopono hoʻoponopono mahu methane;PEM electrolysis, polymer electrolyte membrane electrolysis;Kaʻina PEC, kaʻina photoelectrochemical.

Ke ʻimi nei kēia haʻawina e pane i ʻekolu mau nīnau nui.ʻO ka mea mua, he aha nā pilikia koʻikoʻi no ka decarbonization o nā ʻāpana HTA i nā ʻāina ulu e like me Kina, e like me ka ʻokoʻa mai nā ʻāina kūkulu?Ua lawa anei nā ʻenehana hoʻēmi i kēia manawa i nā ʻāpana HTA (ʻoi aku ka ʻoihana kaumaha) e hoʻokō ai i ka neʻe kalapona o Kina ma 2060?ʻO ka lua, he aha nā kuleana kūpono no ka hydrogen maʻemaʻe ma ke ʻano he mea lawe ikehu a me nā meaʻai ma nā ʻāpana HTA, ʻoi aku ma Kina a me nā ʻāina ulu ʻē aʻe i hoʻomaka e komo i kāna hana a hoʻohana?ʻO ka mea hope loa, e pili ana i ka dynamic optimization o ka ʻōnaehana ikehu holoʻokoʻa o Kina

ʻo ia, ʻoi aku ka maikaʻi o ka hoʻohana ʻana i ka hydrogen maʻemaʻe ma nā ʻāpana HTA e hoʻohālikelike ʻia me nā koho ʻē aʻe?

Ma ʻaneʻi, kūkulu mākou i kumu hoʻohālike o ka ʻōnaehana ikehu hoʻohui pū me ka lako a me ke koi ma nā ʻāpana āpau e nānā i ke kumukūʻai kūpono a me nā kuleana o ka hydrogen maʻemaʻe i ka hoʻokele waiwai holoʻokoʻa o Kina, me ka manaʻo nui i nā ʻāpana HTA i noiʻi ʻia (Fig. 1c).

Ka manawa hoʻouna: Mar-03-2023