Ren brint:En længe ventet løsning til sektorer, der er svære at reducere?

En af verdens største klimaudfordringer er dekarbonisering af fossile energianvendelser, som ikke direkte kan elektrificeres ved hjælp af vedvarende energi. Blandt de såkaldte "hard-to-abate" (MTA) sektorer er store industrier, der er afhængige af fossile brændstoffer, enten til højtemperaturenergi eller til kemiske råvarer. Disse omfatter jern og stål, cement, kemikalier og byggematerialer, der tilsammen er ansvarlige for cirka 30 % af verdens årlige CO₂ emissioner.

En anden MTV-sektor er tung transport som lastbil og skibsfart, som er sværere at elektrificere end passagertransport, fordi det ville kræve enorme batterier, der øger køretøjets vægt og tager lang tid at oplade.

Mens lande undersøger veje hen imod dekarbonisering, forfølger relativt velhavende lande som USA og store dele af Europa strategier fokuseret på vedvarende energiproduktion og elektriske køretøjer. Kina står over for væsentligt forskellige udfordringer på grund af en karakteristisk CO2-emissionsprofil som følge af de meget større roller, som MTV tunge industrier spiller i sin økonomi.

Ny forskning offentliggjort i Nature Energy undersøger, hvordan Kina – langt den største producent af jern, stål, cement og byggematerialer – potentielt kan bruge rent brint ("grønt" og "blåt" brint) til at dekarbonisere MTA-sektorer og hjælpe med at opfylde sine løfter om dekarbonisering i 2030 og 2060 . Grøn brint fremstilles ved at spalte vandmolekyler – H₂ O — ved hjælp af vedvarende elektricitet, mens blå brint produceres konventionelt, fra fossile brændstoffer, men kombineret med kulstoffangst og -lagring.

Det nye papir fra Harvard-China Project on Energy, Economy and Environment, et amerikansk-kinesisk forskningssamarbejde baseret på Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, er den første undersøgelse til dato, der bruger en integreret modelleringstilgang at evaluere den potentielle brug af rent brint på tværs af Kinas energisystem og økonomi for at nå sit 2060-net-nul-mål.

"At udfylde dette forskningshul vil hjælpe med at tegne en klarere køreplan for Kinas CO₂ emissionsreduktioner," forklarer hovedforfatter af papiret Xi Yang, en forsker ved Harvard-Kina-projektet. "Vores mål med denne undersøgelse var at forestille sig en rolle for rent brint i Kinas energiøkonomi, som derefter kan give en reference til andre udviklingslande. økonomier med store tunge industri- og transportsektorer."

Undersøgelsen evaluerede tre spørgsmål:Hvad er de vigtigste udfordringer ved dekarbonisering af MTV-sektorer? Hvad er de potentielle roller for rent brint som både energibærer og råmateriale i MTV-sektorer? Og ville en udbredt anvendelse af rent brint i MTV-sektorer være omkostningseffektiv sammenlignet med andre muligheder?

For at analysere rent brints omkostningseffektivitet og rolle i hele Kinas økonomi – med vægt på de underresearchede MTA-sektorer – byggede teamet en model af et integreret energisystem, der inkluderer udbud og efterspørgsel på tværs af sektorer. Resultater viser, at en udbredt anvendelse af rent brint i MTV-sektorer kan hjælpe Kina med at opnå kulstofneutralitet omkostningseffektivt sammenlignet med et scenario uden ren brintproduktion og -brug. Ren brint kan spare 1,72 billioner USD i investeringsomkostninger og undgå et tab på 0,13 % i det samlede BNP (2020-2060) sammenlignet med en vej uden det.

Forskerne undersøgte også den type ren brint - grøn eller blå - der ville være mest omkostningseffektiv. Deres undersøgelse viser, at den gennemsnitlige pris for Kinas grønne brint kan reduceres til $2/kg brint i 2037 og $1,2/kg i 2050, hvor det vil være meget mere omkostningseffektivt end blå brint ($1,9/kg).

"Kina har rige uudnyttede ressourcer af sol- og vindenergi, både onshore og offshore," forklarer Chris P. Nielsen, medforfatter af avisen og administrerende direktør for Harvard-China Project. "Disse ressourcer giver Kina fordele i forhold til at udvikle grøn brint til brug i dets industri- og transportsektorer."

Og selvom dekarbonisering af sådanne sektorer, der er svære at mindske, er afgørende for klimaindsatsen, kan det have yderligere fordele. Nye markeder for grøn brint kan også hjælpe elsystemets overgang til vedvarende energikilder. Nielsen forklarer, at grøn brintproduktion ville gøre dette ved at give en forholdsvis fleksibel form for elefterspørgsel, der ikke skal dækkes øjeblikkeligt, som de fleste elbelastninger. I stedet kan det ofte planlægges, i det mindste inden for korte tidsrammer. En sådan efterspørgselsfleksibilitet er værdifuld for netforvaltere og hjælper dem med at imødekomme den iboende variation af vedvarende energikilder, da de påvirkes af skiftende meteorologiske forhold. + Udforsk yderligere

Grøn brint fra udvidet vindkraft i Kina:Reduktion af omkostningerne ved dyb dekarbonisering