Достижение углеродной нейтральности является неотложной глобальной задачей, но не существует универсального пути для достижения этой цели странами с крупными выбросами1,2 .Большинство развитых стран, таких как Соединенные Штаты и страны Европы, реализуют стратегии обезуглероживания, особенно в отношении большого парка легковых автомобилей (LDV), производства электроэнергии, производственных, коммерческих и жилых зданий — четырех секторов, на долю которых в совокупности приходится подавляющее большинство их выбросов углерода3,4.Крупные развивающиеся страны, выбрасывающие выбросы, такие как Китай, напротив, имеют очень разные экономики и энергетические структуры, требующие разных приоритетов декарбонизации не только в отраслевом плане, но и в стратегическом развертывании новых технологий с нулевым выбросом углерода.

Ключевые отличия профиля выбросов углерода в Китае по сравнению с западными экономиками заключаются в гораздо большей доле выбросов для тяжелой промышленности и гораздо меньшей доле для легковых автомобилей и использования энергии в зданиях (рис. 1).Китай с большим отрывом занимает первое место в мире по производству цемента, железа и стали, химикатов и строительных материалов, потребляя огромное количество угля для производства тепла и кокса.На тяжелую промышленность приходится 31% текущих общих выбросов Китая, что на 8% выше, чем в среднем по миру (23%), на 17% выше, чем в США (14%), и на 13% выше, чем в Европейском Союзе. (18%) (ссылка 5).

Китай пообещал достичь пика выбросов углерода до 2030 г. и достичь углеродной нейтральности к 2060 г. Эти климатические обязательства заслужили широкую похвалу, но также вызвали вопросы об их осуществимости6, отчасти из-за важной роли «трудноутилизируемых» (HTA) процессов в экономике Китая.Эти процессы, в частности, включают использование энергии в тяжелой промышленности и большегрузном транспорте, которые будет трудно электрифицировать (и, следовательно, перейти непосредственно на возобновляемые источники энергии), а также промышленные процессы, которые в настоящее время зависят от ископаемого топлива в качестве химического сырья. Недавно было проведено несколько исследований1– 3 исследование путей декарбонизации к углеродной нейтральности для общего планирования энергетической системы Китая, но с ограниченным анализом секторов ОМТ.На международном уровне потенциальные решения по смягчению последствий для секторов ОМТ начали привлекать внимание в последние годы7–14.Декарбонизация секторов HTA является сложной задачей, поскольку их трудно полностью электрифицировать и/или экономически эффективно7,8.Ахман подчеркнул, что ключевой проблемой для секторов ОМТ является зависимость от пути, и что необходимы видение и долгосрочное планирование передовых технологий, чтобы «разблокировать» секторы ОМТ, особенно тяжелой промышленности, от зависимости от ископаемого топлива9.В исследованиях изучались новые материалы и решения по смягчению последствий, связанные с улавливанием, использованием и/или хранением углерода (CCUS) и технологиями отрицательных выбросов (NET)10,11. По крайней мере, в одном исследовании признается, что их также следует учитывать при долгосрочном планировании11.В недавно выпущенном Шестом оценочном отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата использование водорода с «низким уровнем выбросов» было признано одним из ключевых решений по смягчению последствий для различных секторов, направленных на достижение нулевого уровня выбросов в будущем12.

Существующая литература по чистому водороду в основном сосредоточена на вариантах технологии производства с анализом затрат на стороне предложения15.(«Чистый» водород в этой статье включает как «зеленый», так и «голубой» водород, первый из которых производится электролизом воды с использованием возобновляемых источников энергии, а второй — из ископаемого топлива, но обезуглероженный с помощью CCUS.) Обсуждение спроса на водород в основном сосредоточено на транспортный сектор в развитых странах, в частности автомобили на водородных топливных элементах16,17.Давление на декарбонизацию тяжелой промышленности отстает от давления на автомобильный транспорт, что отражает общепринятые предположения о том, что тяжелая промышленность
особенно трудно ослабить до тех пор, пока не появятся новые технологические инновации.Исследования чистого (особенно зеленого) водорода продемонстрировали его технологическую зрелость и снижение затрат17, но необходимы дальнейшие исследования, в которых основное внимание уделяется размеру потенциальных рынков и технологическим требованиям отраслей, чтобы использовать перспективный рост предложения чистого водорода16.Понимание потенциала чистого водорода для достижения глобальной углеродной нейтральности будет изначально предвзятым, если анализ будет ограничен в основном затратами на его производство, его потреблением только в предпочтительных секторах и его применением в странах с развитой экономикой. Существующая литература по чистому водороду сосредоточена на в основном на вариантах производственных технологий с анализом затрат на стороне предложения15.(«Чистый» водород в этой статье включает как «зеленый», так и «голубой» водород, первый из которых производится электролизом воды с использованием возобновляемых источников энергии, а второй — из ископаемого топлива, но обезуглероженный с помощью CCUS.) Обсуждение спроса на водород в основном сосредоточено на транспортный сектор в развитых странах, в частности автомобили на водородных топливных элементах16,17.Давление на обезуглероживание тяжелой промышленности отстает от давления на автомобильный транспорт, что отражает общепринятое предположение о том, что тяжелая промышленность будет особенно трудно ослабить до тех пор, пока не появятся новые технологические инновации.Исследования чистого (особенно зеленого) водорода продемонстрировали его технологическую зрелость и снижение затрат17, но необходимы дальнейшие исследования, в которых основное внимание уделяется размеру потенциальных рынков и технологическим требованиям отраслей, чтобы использовать перспективный рост предложения чистого водорода16.Понимание потенциала чистого водорода в продвижении глобальной углеродной нейтральности будет по своей природе предвзятым, если анализ будет ограничиваться главным образом затратами на его производство, его потреблением только в привилегированных секторах и его применением в странах с развитой экономикой.

Оценка возможностей использования чистого водорода зависит от переоценки его перспективных потребностей в качестве альтернативного топлива и химического сырья во всей энергетической системе и экономике, в том числе с учетом различных национальных условий.На сегодняшний день нет такого всеобъемлющего исследования роли чистого водорода в будущем Китая с нулевым потреблением энергии.Заполнение этого пробела в исследованиях поможет составить более четкую дорожную карту сокращения выбросов CO2 в Китае, позволит оценить осуществимость его обязательств по декарбонизации на период до 2030 и 2060 годов и даст рекомендации другим развивающимся странам с развитой экономикой с крупными секторами тяжелой промышленности.