Osiągnięcie neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla jest pilną misją globalną, ale nie ma jednej uniwersalnej ścieżki, która umożliwiłaby osiągnięcie tego celu przez kraje o największych emitentach1,2.Większość krajów rozwiniętych, takich jak Stany Zjednoczone i kraje Europy, realizuje strategie dekarbonizacji, koncentrując się zwłaszcza na flotach dużych lekkich pojazdów dostawczych (LDV), wytwarzaniu energii elektrycznej, budynkach produkcyjnych, handlowych i mieszkalnych, czterech sektorach, które razem odpowiadają za znaczną większość swoich emisji dwutlenku węgla3,4 .Z kolei główni emitenci z krajów rozwijających się, tacy jak Chiny, mają bardzo różne gospodarki i struktury energetyczne, co wymaga różnych priorytetów w zakresie dekarbonizacji nie tylko pod względem sektorowym, ale także strategicznego wdrażania powstających technologii bezemisyjnych.

Kluczowymi różnicami w profilu emisji dwutlenku węgla w Chinach w porównaniu z gospodarkami zachodnimi są znacznie większe udziały w emisjach dla przemysłu ciężkiego i znacznie mniejsze frakcje dla LDV i zużycia energii w budynkach (rys. 1).Chiny zajmują zdecydowanie pierwsze miejsce na świecie pod względem produkcji cementu, żelaza i stali, chemikaliów i materiałów budowlanych, zużywają ogromne ilości węgla do ogrzewania przemysłowego i produkcji koksu.Przemysł ciężki odpowiada za 31% obecnych całkowitych emisji w Chinach, czyli o 8% więcej niż średnia światowa (23%), o 17% więcej niż w Stanach Zjednoczonych (14%) i o 13% więcej niż w Unii Europejskiej (18%) (ref.5).

Chiny zobowiązały się osiągnąć maksymalny poziom emisji dwutlenku węgla przed 2030 r. i osiągnąć neutralność pod względem emisji dwutlenku węgla przed 2060 r. Te zobowiązania klimatyczne spotkały się z powszechnym uznaniem, ale wzbudziły również wątpliwości co do ich wykonalności6, częściowo ze względu na główną rolę „trudnych do zmniejszenia” (HTA) procesów w chińskiej gospodarce.Procesy te obejmują w szczególności zużycie energii w przemyśle ciężkim i transporcie ciężkim, które trudno będzie zelektryfikować (a tym samym przejść bezpośrednio na energię odnawialną), oraz procesy przemysłowe, które są obecnie uzależnione od paliw kopalnych jako surowców chemicznych. Przeprowadzono kilka ostatnich badań1– 3 badanie ścieżek dekarbonizacji prowadzących do neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla na potrzeby ogólnego planowania systemu energetycznego Chin, ale z ograniczonymi analizami sektorów HTA.Na arenie międzynarodowej w ostatnich latach zaczęto zwracać uwagę na potencjalne rozwiązania mitygacyjne dla sektorów HTA7–14.Dekarbonizacja sektorów HTA stanowi wyzwanie, ponieważ trudno je w pełni zelektryfikować i/lub oszczędnie gospodarować7,8.Åhman podkreślił, że zależność od ścieżki jest kluczowym problemem dla sektorów HTA oraz że potrzebna jest wizja i długoterminowe planowanie zaawansowanych technologii, aby „odblokować” sektory HTA, zwłaszcza przemysł ciężki, od uzależnienia od paliw kopalnych9.W badaniach zbadano nowe materiały i rozwiązania łagodzące związane z wychwytywaniem, wykorzystywaniem i/lub składowaniem dwutlenku węgla (CCUS) oraz technologiami negatywnej emisji (NET)10,11. W co najmniej jednym badaniu potwierdzono, że należy je również uwzględnić w planowaniu długoterminowym11.W niedawno opublikowanym szóstym sprawozdaniu oceniającym Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu wykorzystanie „niskoemisyjnego” wodoru zostało uznane za jedno z kluczowych rozwiązań łagodzących dla wielu sektorów w celu osiągnięcia w przyszłości zerowej emisji netto12.

Istniejąca literatura na temat czystego wodoru koncentruje się głównie na opcjach technologii produkcji wraz z analizami kosztów po stronie podaży15.(„Czysty” wodór w tym artykule obejmuje zarówno „zielony”, jak i „niebieski” wodór, pierwszy produkowany w drodze elektrolizy wody z wykorzystaniem energii odnawialnej, drugi pozyskiwany z paliw kopalnych, ale zdekarbonizowany za pomocą CCUS). Dyskusja na temat zapotrzebowania na wodór koncentruje się głównie na sektor transportowy w krajach rozwiniętych – w szczególności pojazdy napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi16,17.Naciski na dekarbonizację przemysłu ciężkiego są mniejsze niż w przypadku transportu drogowego, co odzwierciedla konwencjonalne założenia, że ​​przemysł ciężki będzie
pozostają szczególnie trudne do złagodzenia, dopóki nie pojawią się nowe innowacje technologiczne.Badania czystego (zwłaszcza ekologicznego) wodoru wykazały jego dojrzałość technologiczną i spadające koszty17, ale potrzebne są dalsze badania skupiające się na wielkości potencjalnych rynków i wymaganiach technologicznych przemysłu w celu wykorzystania przyszłego wzrostu dostaw czystego wodoru16.Zrozumienie potencjału czystego wodoru do osiągnięcia globalnej neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla będzie z natury nieobiektywne, jeśli analizy ograniczą się głównie do kosztów jego produkcji, zużycia wyłącznie przez uprzywilejowane sektory i zastosowania w gospodarkach rozwiniętych. Istniejąca literatura na temat czystego wodoru skupia się w dużej mierze na opcjach technologii produkcji z analizą kosztów podażowych15.(„Czysty” wodór w tym artykule obejmuje zarówno „zielony”, jak i „niebieski” wodór, pierwszy produkowany w drodze elektrolizy wody z wykorzystaniem energii odnawialnej, drugi pozyskiwany z paliw kopalnych, ale zdekarbonizowany za pomocą CCUS). Dyskusja na temat zapotrzebowania na wodór koncentruje się głównie na sektor transportowy w krajach rozwiniętych – w szczególności pojazdy napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi16,17.Naciski na dekarbonizację przemysłu ciężkiego są mniejsze niż w przypadku transportu drogowego, co odzwierciedla konwencjonalne założenia, że ​​przemysł ciężki będzie nadal szczególnie trudny do ograniczenia, dopóki nie pojawią się nowe innowacje technologiczne.Badania czystego (zwłaszcza ekologicznego) wodoru wykazały jego dojrzałość technologiczną i spadające koszty17, ale potrzebne są dalsze badania skupiające się na wielkości potencjalnych rynków i wymaganiach technologicznych przemysłu w celu wykorzystania przyszłego wzrostu dostaw czystego wodoru16.Zrozumienie potencjału czystego wodoru w zwiększaniu globalnej neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla będzie z natury nieobiektywne, jeśli analizy ograniczą się głównie do kosztów jego produkcji, jego zużycia wyłącznie przez uprzywilejowane sektory oraz jego zastosowania w gospodarkach rozwiniętych.

Ocena możliwości czystego wodoru zależy od ponownej oceny jego potencjalnych potrzeb jako paliwa alternatywnego i surowca chemicznego w całym systemie energetycznym i gospodarce, w tym uwzględnienia różnych uwarunkowań krajowych.Jak dotąd nie ma tak kompleksowego badania na temat roli czystego wodoru w przyszłości Chin o zerowej emisji netto.Wypełnienie tej luki badawczej pomoże sporządzić jaśniejszy plan działania na rzecz redukcji emisji CO2 w Chinach, umożliwi ocenę wykonalności zobowiązań dotyczących dekarbonizacji na lata 2030 i 2060 oraz zapewni wytyczne dla innych rozwijających się gospodarek z dużymi sektorami przemysłu ciężkiego.