การบรรลุความเป็นกลางทางคาร์บอนเป็นภารกิจระดับโลกที่เร่งด่วน แต่ไม่มีเส้นทางที่ 'เหมาะกับทุกคน' สำหรับประเทศที่ปล่อยก๊าซรายใหญ่เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์นี้1,2ประเทศที่พัฒนาแล้วส่วนใหญ่ เช่น สหรัฐอเมริกาและประเทศในยุโรป กำลังดำเนินกลยุทธ์ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน โดยเน้นเฉพาะกลุ่มยานพาหนะขนาดใหญ่ที่ใช้งานเบา (LDV) การผลิตพลังงานไฟฟ้า การผลิตและอาคารพาณิชย์และที่พักอาศัย สี่ภาคส่วนที่ร่วมกันพิจารณา ส่วนใหญ่ของการปล่อยคาร์บอน3,4ในทางกลับกัน ประเทศกำลังพัฒนารายใหญ่ เช่น จีน มีเศรษฐกิจและโครงสร้างพลังงานที่แตกต่างกันมาก ซึ่งต้องการลำดับความสำคัญของการลดคาร์บอนที่แตกต่างกัน ไม่เพียงแต่ในแง่ของภาคส่วนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการปรับใช้เชิงกลยุทธ์ของเทคโนโลยีคาร์บอนเป็นศูนย์ที่เกิดขึ้นใหม่ด้วย

ความแตกต่างที่สำคัญของโปรไฟล์การปล่อยคาร์บอนของจีนเมื่อเปรียบเทียบกับของประเทศเศรษฐกิจตะวันตก คือ สัดส่วนการปล่อยก๊าซที่มากกว่าสำหรับอุตสาหกรรมหนัก และสัดส่วนที่น้อยกว่ามากสำหรับ LDV และการใช้พลังงานในอาคาร (รูปที่ 1)จีนเป็นประเทศแรกในโลกในด้านการผลิตซีเมนต์ เหล็กและเหล็กกล้า เคมีภัณฑ์และวัสดุก่อสร้าง ใช้ถ่านหินจำนวนมหาศาลสำหรับให้ความร้อนในอุตสาหกรรมและผลิตถ่านโค้กอุตสาหกรรมหนักมีส่วนร่วม 31% ของการปล่อยทั้งหมดของจีนในปัจจุบัน ซึ่งเป็นสัดส่วนที่สูงกว่าค่าเฉลี่ยโลก 8% (23%) มากกว่าของสหรัฐอเมริกา 17% (14%) และสูงกว่าของสหภาพยุโรป 13% (18%) (อ้างอิง.5).

จีนให้คำมั่นว่าจะปล่อยคาร์บอนให้สูงสุดก่อนปี 2030 และบรรลุความเป็นกลางทางคาร์บอนก่อนปี 2060 คำมั่นสัญญาด้านสภาพอากาศเหล่านี้ได้รับการยกย่องอย่างกว้างขวาง แต่ยังทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับความสามารถในการลดการปล่อยก๊าซ (fea)6 ส่วนหนึ่งเป็นเพราะบทบาทสำคัญของ 'ยากต่อการลด' (HTA) กระบวนการในระบบเศรษฐกิจของจีนกระบวนการเหล่านี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งรวมถึงการใช้พลังงานในอุตสาหกรรมหนักและการขนส่งสำหรับงานหนักที่จะผลิตไฟฟ้าได้ยาก (และทำให้เปลี่ยนไปสู่พลังงานหมุนเวียนโดยตรง) และกระบวนการทางอุตสาหกรรมในปัจจุบันต้องพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลสำหรับวัตถุดิบตั้งต้นที่เป็นสารเคมี มีการศึกษาสองสามชิ้นล่าสุด1– 3 ตรวจสอบเส้นทาง decar bonization สู่ความเป็นกลางทางคาร์บอนสำหรับการวางแผนระบบพลังงานโดยรวมของจีน แต่มีการวิเคราะห์ภาคส่วน HTA อย่างจำกัดในระดับสากล โซลูชันการลดผลกระทบที่เป็นไปได้สำหรับภาคส่วน HTA เริ่มได้รับความสนใจในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา7–14การลดคาร์บอนของภาคส่วน HTA เป็นสิ่งที่ท้าทายเพราะเป็นเรื่องยากที่จะผลิตกระแสไฟฟ้าอย่างเต็มที่และ/หรือคุ้มทุน7,8Åhman เน้นว่าการพึ่งพาเส้นทางเป็นปัญหาสำคัญสำหรับภาคส่วน HTA และจำเป็นต้องมีวิสัยทัศน์และการวางแผนระยะยาวสำหรับเทคโนโลยีขั้นสูงเพื่อ 'ปลดล็อก' ภาคส่วน HTA โดยเฉพาะอุตสาหกรรมหนัก จากการพึ่งพาซากดึกดำบรรพ์9การศึกษาได้สำรวจวัสดุใหม่และแนวทางการลดผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับการดักจับ การใช้ และ/หรือการจัดเก็บคาร์บอน (CCUS) และเทคโนโลยีการปล่อยมลพิษเชิงลบ (NETs)10,11. จากการศึกษาอย่างน้อยหนึ่งชิ้นยอมรับว่าควรพิจารณาในการวางแผนระยะยาวด้วย11ในรายงานการประเมินฉบับที่ 6 ของคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเมื่อเร็วๆ นี้ การใช้ไฮโดรเจนที่ 'ปล่อยมลพิษต่ำ' ได้รับการยอมรับว่าเป็นหนึ่งในแนวทางการลดผลกระทบที่สำคัญสำหรับหลายภาคส่วนที่มุ่งสู่การบรรลุเป้าหมายการปล่อยก๊าซสุทธิเป็นศูนย์ในอนาคต12

วรรณกรรมที่มีอยู่เกี่ยวกับไฮโดรเจนที่สะอาดนั้นมุ่งเน้นไปที่ตัวเลือกเทคโนโลยีการผลิตเป็นส่วนใหญ่พร้อมการวิเคราะห์ต้นทุนด้านอุปทาน15(ไฮโดรเจนที่ 'สะอาด' ในเอกสารฉบับนี้มีทั้งไฮโดรเจน 'สีเขียว' และ 'สีน้ำเงิน' ซึ่งเดิมผลิตโดยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสในน้ำโดยใช้พลังงานทดแทน ซึ่งส่วนหลังมาจากเชื้อเพลิงฟอสซิลแต่ลดคาร์บอนด้วย CCUS) การอภิปรายเกี่ยวกับความต้องการไฮโดรเจนจะเน้นไปที่ ภาคการขนส่งในประเทศที่พัฒนาแล้ว—โดยเฉพาะรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน16,17แรงกดดันในการลดคาร์บอนของอุตสาหกรรมหนักลดลงเมื่อเทียบกับท่าเรือขนส่งทางถนน ซึ่งสะท้อนถึงสมมติฐานทั่วไปที่ว่าอุตสาหกรรมหนักจะ
ยังคงยากที่จะลดลงเป็นพิเศษจนกว่าจะมีนวัตกรรมทางเทคโนโลยีใหม่ ๆ เกิดขึ้นการศึกษาไฮโดรเจนที่สะอาด (โดยเฉพาะสีเขียว) ได้แสดงให้เห็นถึงความสมบูรณ์ทางเทคโนโลยีและต้นทุนที่ลดลง17 แต่จำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมที่มุ่งเน้นไปที่ขนาดของตลาดที่มีศักยภาพและความต้องการทางเทคโนโลยีของอุตสาหกรรมเพื่อใช้ประโยชน์จากการเติบโตของอุปทานไฮโดรเจนที่สะอาดในอนาคตการทำความเข้าใจเกี่ยวกับศักยภาพของไฮโดรเจนสะอาดเพื่อพัฒนาความเป็นกลางทางคาร์บอนทั่วโลกจะมีอคติในตัวของมันเอง หากการวิเคราะห์ถูกจำกัดโดยส่วนใหญ่อยู่ที่ต้นทุนการผลิต การบริโภคโดยภาคส่วนที่ได้รับการสนับสนุนเท่านั้น และการประยุกต์ใช้ในระบบเศรษฐกิจที่พัฒนาแล้ว วรรณกรรมที่มีอยู่เกี่ยวกับไฮโดรเจนสะอาดจะเน้น ส่วนใหญ่อยู่ที่ตัวเลือกเทคโนโลยีการผลิตพร้อมการวิเคราะห์ต้นทุนด้านอุปทาน15(ไฮโดรเจนที่ 'สะอาด' ในเอกสารฉบับนี้มีทั้งไฮโดรเจน 'สีเขียว' และ 'สีน้ำเงิน' ซึ่งเดิมผลิตโดยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสในน้ำโดยใช้พลังงานทดแทน ซึ่งส่วนหลังมาจากเชื้อเพลิงฟอสซิลแต่ลดคาร์บอนด้วย CCUS) การอภิปรายเกี่ยวกับความต้องการไฮโดรเจนจะเน้นไปที่ ภาคการขนส่งในประเทศที่พัฒนาแล้ว—โดยเฉพาะรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน16,17แรงกดดันในการลดคาร์บอนของอุตสาหกรรมหนักลดลงเมื่อเทียบกับท่าเรือขนส่งทางถนน ซึ่งสะท้อนถึงข้อสันนิษฐานทั่วไปที่ว่าอุตสาหกรรมหนักจะยังคงลดความสำคัญลงได้ยากเป็นพิเศษ จนกว่าจะมีนวัตกรรมทางเทคโนโลยีใหม่ๆ เกิดขึ้นการศึกษาไฮโดรเจนที่สะอาด (โดยเฉพาะสีเขียว) ได้แสดงให้เห็นถึงความสมบูรณ์ทางเทคโนโลยีและต้นทุนที่ลดลง17 แต่จำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมที่มุ่งเน้นไปที่ขนาดของตลาดที่มีศักยภาพและความต้องการทางเทคโนโลยีของอุตสาหกรรมเพื่อใช้ประโยชน์จากการเติบโตของอุปทานไฮโดรเจนที่สะอาดในอนาคตการทำความเข้าใจเกี่ยวกับศักยภาพของไฮโดรเจนที่สะอาดเพื่อพัฒนาความเป็นกลางทางคาร์บอนทั่วโลกนั้นจะมีอคติในตัวของมันเอง หากการวิเคราะห์จำกัดอยู่ที่ต้นทุนการผลิตเป็นหลัก การบริโภคโดยภาคส่วนที่ได้รับการสนับสนุนเท่านั้น และการประยุกต์ใช้ในพื้นที่เศรษฐกิจที่พัฒนาแล้ว

การประเมินโอกาสสำหรับไฮโดรเจนสะอาดนั้นขึ้นอยู่กับการประเมินความต้องการในอนาคตในฐานะเชื้อเพลิงทางเลือกและวัตถุดิบเคมีในระบบพลังงานและเศรษฐกิจทั้งหมด รวมถึงการพิจารณาสถานการณ์ที่แตกต่างกันในแต่ละประเทศปัจจุบันยังไม่มีการศึกษาที่ครอบคลุมถึงบทบาทของไฮโดรเจนสะอาดในอนาคตสุทธิเป็นศูนย์ของจีนการเติมเต็มช่องว่างการวิจัยนี้จะช่วยวาดแผนงานที่ชัดเจนขึ้นสำหรับการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของจีน ทำให้สามารถประเมินความเป็นไปได้ของคำมั่นสัญญาการลดคาร์บอนในปี 2573 และ 2560 และให้คำแนะนำสำหรับประเทศกำลังพัฒนาอื่น ๆ ที่กำลังเติบโตซึ่งมีภาคอุตสาหกรรมหนักขนาดใหญ่