Hidrojen Enerjisi Son tüketiciye enerji "yakıt" ve/veya
"elektrik" biçiminde sunulmaktadır. İkincil enerji olan elektriğin çeşitli
kullanım avantajlarının bulunmasına karşın, teknoloji yalnızca elektriğe bağlı
olarak değil, yakıtı da gerektiren biçimde gelişmiştir. Bunun nedeni, genel
enerji tüketiminin % 60'ının ısı biçiminde gerçekleşmesidir. Birincil enerji
kaynaklarının, fiziksel durum değişimi içeren biçimde dönüştürülmesi ile elde
olunan ikincil enerjilere, "enerji taşıyıcısı" denir. Elektrik 20. yüzyıla
damgasını vuran bir enerji taşıyıcısıdır. Hidrojen ise 21. yüzyıla damgasını
vuracak bir diğer enerji taşıyıcısıdır.
Endüstri devrimi ile 1750 yılından bu yana,
teknik yeniliklere dayalı olarak dünya genelinde ekonominin gelişmesi,
peşpeşe beş ayrı dalgalanma biçiminde sürmüştür.
1750-1825 yılları arasındaki birinci dalgalanmanın başat enerji kaynağı
kömürdür. 1825-1860 arasındaki ikinci dalgalanmada, ekonomiye ivme kazandıran
elektrik olmuştur. 1860-1910 yılları arasındaki üçüncü dalgalanmada elektrik
etkisini sürdürmüş, ama yeni kaynak olarak petrol ortaya çıkmıştır. 1910-1970
arasındaki dördüncü dalgalanmada ekonomiyi büyüten yeni enerji kaynağı nükleer
enerjidir.
Şimdi 1970'lerde başlayan 21. yüzyılın
neresinde biteceği henüz bilinmeyen yeni bir dalgalanma içindeyiz. Bu yeni
dalgalanmayı etkileyen enerji türü hidrojendir. Hidrojen kullanım verimi
yüksek bir yakıttır. Çevre dostudur. Teknolojik gelişim, çevre etkisini de
içeren effektif maliyetinin diğer yakıtlardan
düşük olmasını sağlar duruma gelmiştir.
Hidrojenin kullanılmasını gerektiren başlıca
iki neden olup, biri fosil yakıtların yanma emisyonu karbon dioksitin
artmasından kaynaklanan, global ısınmaya neden olan çevre sorunu, diğeri
petrol ve doğal gaz gibi akışkan hidrokarbonların bilinen üretilebilir rezerv
ömürlerinin insan ömrü ile kıyaslanabilecek boyuta düşmüş olmasıdır. Bu
bölümde, hidrojen enerjisinin gelişimi, hidrojenin yakıt olarak özellikleri,
hidrojenin üretim, depolanma ve kullanım teknolojileri üzerinde durulmakta,
Türkiye açısından hidrojen teknolojisi kazanımı ve hidrojen üretim kaynakları
irdelenmektedir.
12.1. Hidrojen Enerjisinin Gelişimi Hidrojenin yakıt olarak kullanılmasına
ilişkin düşünceler 1820'lere kadar inmekte ise de, bu düşüncenin
gerçekleşmesine yönelik çalışmaların başlaması 150 yıl sonra olabilmiştir.
1970'li yıllarda hidrojene enerji taşıyıcısı olarak az bir dikkatle bakıldığı
söylenebilir. O yıllarda "hidrojen enerjisi", "hidrojen ekonomisi" ve
"hidrojen enerji sistemi" gibi kavramlar enerji literatürlerinde yer
almıyordu. Ancak, roket yakıtı olarak hidrojen kullanılıyor, süper devletler
hidrojen çalışmalarını gizlilik içinde yürütüyordu.
1974 yılında ABD Florida'da,
Miami Üniversitesi Temiz Enerji Enstitüsü
tarafından düzenlenen "Hidrojen Ekonomisi Miami
Enerji Konferansı" (THEME), bu konuların yayılması ve hidrojen enerjisi
kullanımına başlangıç oluşturması açısından önemlidir. Bu toplantı ile
Uluslararası Hidrojen Enerjisi Birliği (IHEA) kurulmuştur. Bugün söz konusu
örgütün dışında, çeşitli ülkelerde ona yakın hidrojen enerjisi örgütü
bulunmaktadır. Ayrıca, onbir kez Dünya Hidrojen
Enerjisi Konferansı (WHEC) toplanmıştır.
Yakıt olarak hidrojen kullanan ilk uçak
ABD'de 1956 yılında denenmiştir. Eski Sovyetler Birliği'nin hidrojenle uçan
ilk uçağı ise 1988 yılında yapılmıştır. ABD Lockheed
firması hidrojenle çalışan kargo uçağı geliştirmiştir. Bu konuda Alman-Rus
işbirliği ile air-bus
tip uçak geliştirme projesi olup, Japonya'da hidrojenli
hipersonik uçaklar geliştirilmesi üzerinde durulmaktadır. Halen uzay
mekiğinde ve uzay araştırma roketlerinde yakıt olarak hidrojen
kullanılmaktadır.
Son onbeş yıl
içerisinde hidrojenle çalışan değişik motorlar üretilmiş, otolara, otobüslere
uygulanarak demonstrasyonlar yapılmıştır. İçten
yanmalı motorlarda yakıt olarak hidrojen kullanılabilmekte olup, bunlar
çoğunlukla enjeksiyonlu motorlardır. Diesel kafalı
motorlarda hidrojen enjeksiyonu ön yanma odasına yapılırken, Otto kafalı
motorlarda doğruca yanma odasına yapılmakta ve uzun tırnaklı özel bujiler
kullanılmaktadır. Bu motorların hem iki ve hem de dört zamanlı olanları
vardır. Son yıllarda hidrojen/benzin ve hidrojen/doğal gaz sistemli Otto
motoru gibi düzenlemeler ortaya çıkarılmıştır. Hidrojen yakıtı araçlara
sıvılaştırılmış biçimde veya metalik hidrid
biçiminde uygulanmaktadır.
Ballard,
BMW, Buick, Daimler Benz,
Ford, G.M., Honda, Mazda,
Suzuki, Toyota gibi
otomobil firmalarının 1990 öncesi deneme ve demonstrasyon
amacıyla ürettikleri hidrojenli araçlar vardır. % 15-20 hidrojen ve % 80-85
doğal gaz karışımı hythane olarak adlandırılmakta
olup, bu yakıtla çalışan otobüs, 1993 yılında Kanada
Montreal'da denenmiştir. MAN firması içten yanmalı doğal gaz motorundan
geliştirdiği tek sıra üzerinde altı silindirli hidrojen motorunu MAN SL 202
otobüsüne uygulamıştır. MAN D 2566 Diesel motoru
da hidrojene uyarlanmış olarak bir diğer test otobüsünde kullanılmıştır.
Almanya'da bu tür test ve gösterim otobüsleri 1994 yılından bu yana piyasaya
sürülmüş bulunmaktadır.
Hidrojen yüksek verimle kullanılan bir
yakıttır. Sudan olduğu gibi fosil yakıtlardan da üretilebilir. Hidrojen
kullanım veriminin yüksekliği, en bol fosil yakıt olan kömürün diğer yakıt ve
enerjilere dönüştürülerek ulaştırmada kullanılmasına ilişkin verilerle
gösterilebilir. Örneğin:
1 ton kömür- benzine dönüştürme-otobüs
çalıştırma-708 km yol
1 ton kömür-elektriğe dönüştürme-otobüs
çalıştırma-772 km yol
1 ton kömür-hidrojene dönüştürme-otobüs
çalıştırma- 1 030 km yol
Hidrojenin eşsiz bir özelliği,
ekzotermik kimyasal reaksiyon altında, bazı metal
ve alaşımlarla kolayca büyük miktarlarda hidrid
biçimine dönüşebilmesidir. Değişik tip hidridler
geliştirilmiş olmakla birlikte, metal hidridler
hidrojen depolanması ve taşınması için kullanıldığından, kütlesi hafif olanlar
tercih edilmektedir. Hidridlere ısı verildiğinde
hidrojen serbest kalmaktadır. İlk kez Mercedes
firması tarafından metal hidridli bir deneme aracı
yapılmıştır.
1994 sonrası bir uygulama da
Macchi-Ansoldo'nun
demonstrasyon amaçlı şehir otobüsü olup,
Diesel-elektrik karma sistemli yapıda ve yakıt
pilli hidrojen otobüsü biçiminde geliştirilmiştir. Elektrik yakıt pilinden
elde olunmaktadır. Hidrojen yakıt pilli denizaltılar Almanya, Avustralya ve
Kanada donanmasında kullanılmaktadır. Kanada demiryolu elektrifikasyonunu
15-30 yıl içinde tümü ile hidrojen yakıt pillerine bağlamayı planlamıştır.
Japonya'da 4.5-11 MW'lık hidrojen yakıt pilli
elektrik santralları kurulmuştur.
Yakıt pilli elektrik
santralları yüksek enerji verimlerinin yanısıra,
çok az yer kaplamaktadırlar. Örneğin 2 MW'lık
yakıt pilli santralın kapsadığı alan 20 m2 den az olmaktadır. Büyük yer
kapsayan konvansiyonel
santralların yerleşim birimlerinden belli uzaklıkta kurulması ve
elektrik iletimi sorunu, geleceğin yakıt pilli elektrik
santralları ile çözüme kavuşacak görünmektedir. Gelecekte tüketicilerin
bulundukları yerin yakınına kurulacak yakıt pilli
santrallarla iletim ve dağıtım kayıpları olmaksızın gereksinimler
karşılanabilecektir.
Hidrojenin alevsiz yanması için katalitik
yakma düzenleri geliştirilmiştir. Hidrojenin katalitik yanması mutfak
ocaklarına, fırınlara, su ısıtıcılara ve özel sobalara uygulanmıştır. Yine
gösterim amacıyla bu tür beyaz eşya üreten firmalar vardır. Böylece,
konutlarda yakıt olarak hidrojen kullanımının önü açılmış bulunmaktadır.
Hidrojenin boru hatları ile evlere kadar ulaştırılması olanaklı olup, bu
konuda projeler geliştirilmekte ve doğal gaz hatlarından yararlanılması
tasarlanmaktadır.
Hidrojen enerjisi alanında çeşitli ülkelerin
işbirliği sonucu uluslararası programlar başlatılmıştır. Avrupa Topluluğu ile
Kanada'nın EURO-QUEBEC (hidro-hidrojen) projesi,
Norveç ve Almanya'nın NHEG projesi, Almanya ve Suudi Arabistan'ın HY-SOLAR
(güneş-hidrojen) Projesi, İskandinav ülkeleri ile Yunanistan'ın işbirliği,
Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) hidrojen enerjisi projeleri, Birleşmiş
Milletler UNIDO-ICHET hidrojen çalışmaları bunlara örnek gösterilebilir. Henüz
uygulanmasına girişilememiş olan UNIDO-ICHET projesi kapsamında, İstanbul'da
Hidrojen Enstitüsü kurulması gündemdedir.
Bu çalışmalardan Euro-Québec
Hidro-Hidrojen Pilot Projesi (EQHHPP) 100
MW'lık bir kapasitededir. Bu proje ile Kanada'da
hidrolik kaynaktan elde olunacak elektrik enerjisi suyun elektrolizinde
kullanılacak, üretilecek gaz hidrojen, yine Kanada'da sıvı hidrojen (LH2),
amonyak (NH3) ve metilsiklohekzan (MCH) biçiminde
bağlanarak, Atlantikten gemilerle Avrupa'ya
taşınacaktır. Avrupa'da enerji uygulaması ile gaz ve/veya sıvı hidrojene
dönüştürülerek konutlarda, termik santrallarda,
kent otobüslerinde ve araçlarda, uçaklarda yakıt olarak kullanılacak, ayrıca
kimya endüstrisi için toluen üretilecektir.
Enerji ekonomisi analizlerine göre
Kanada'daki 100 MW'lık hidrolik güç, Almanya
Hamburg'da 74 MW'lık hidrojen gücüne dönüşmüş
olacaktır. Bu güçle yılda 614 GWh enerji
sağlanacaktır. Proje tesis maliyeti 415 milyon ECU (~514.4 milyon ABD $'ı)
dır.
Bir teknoloji standartsız kökleşemeyeceği ve
tanımlanamayacağı için, hidrojen enerjisi konusunda uluslararası standart
çalışmaları yapılmaktadır. Uluslararası Standartlar Organizasyonu (ISO)
tarafından ISO/TC-197 Komitesi oluşturularak, hidrojen enerjisi için
uluslararası standartlar çalışmalarına girişilmiştir. Standart çalışmaları
tanımlar, ölçümler, taşıma, emniyet, araçlar, uçaklar, elektro-kimyasal
donanımlar, hidridler, çevre ve uygulama
alanlarını kapsamaktadır.
Değişik senaryolara göre 2025 yılında dünya
genel enerji tüketiminin ulaşacağı düzey 12 000-16 000
Mtep olarak kestirilmektedir. Aynı yılda dünyada 1 500-2 600
Mtep hidrojen enerjisinin kullanılması
planlanmaktadır. Böylece, bu raporda göz önüne alınan etüt periyodu (2000-2025
dönemi) sonunda, dünya birincil enerjisinin % 9-21 açıklığı arasındaki bir
bölümü hidrojene dönüştürülerek kullanılabilecek demektir. Bu oran daha çok %
10 olarak öngörülmektedir.
12.2. Hidrojen Yakıtının Özellikleri Bugün yakıt seçimindeki kriterler olarak;
motor yakıtı olma özelliği, dönüşebilirlik ya da
çok yönlü kullanıma uygunluk, kullanım verimi, çevresel uygunluk, emniyet ve
efektif maliyet açısından yapılan değerlendirmeler, hidrojen lehine sonuç
vermektedir. Yakıtın dönüşebilirliği ya da çok
yönlü kullanımı, yanma işlemi dışında, diğer enerji dönüşümlerine uygunluğunu
gösterir. Hidrojen alevli yanmaya, katalitik yanmaya, direkt buhar üretimine,
hidridleşme ile kimyasal dönüşüme ve yakıt hücresi
ile elektrik dönüşümüne uygun bir yakıt iken, fosil yakıtlar yalnızca alevli
yanmaya uygundur.
Hidrojen alevli yanma özelliği ile içten
yanmalı motorlarda, gaz türbinlerinde ve ocaklarda yakıt olarak
kullanılabilmektedir. Hidrojenin direkt buhara dönüşüm özelliği, buhar
türbinleri uygulamasında kolaylık sağlamaktadır. Bu özelliği ile endüstriyel
buhar üretimi de kolaylaşmaktadır. Hidrojenin katalitik yanma özelliğinden
mutfak ocakları, su ısıtıcılar ve sobalara uygulanmasında yararlanılmaktadır.
Hidridleşme özelliği, emniyetli hidrojen
depolaması açısından önemlidir. Hidrojen Carnot
çevriminin sınırlayıcı etkisi altında kalmadan, yakıt pillerinde
elektrokimyasal çevrimle direkt elektrik
üretiminde de kullanılabilmektedir.
Hidrojen, en hafif kimyasal elementtir. Sıvı
hidrojenin birim kütlesinin ısıl değeri 141.9 MJ/kg olup, petrolden 3.2 kat
daha fazladır. Sıvı hidrojenin birim hacminin ısıl değeri ise 10.2 MJ/m3 tür
ve petrolün % 28'i kadardır. Gaz hidrojenin birim kütlesinin ısıl değeri sıvı
hidrojenle aynı olup, doğal gazın 2.8 katı kadarken, birim hacminin ısıl
değeri 0.013 MJ/m3 ile doğal gazın % 32.5'i olmaktadır. Metal
hidridlerin kütlesel enerji içeriği 2-10 MJ/kg ile
sıvı hidrojene göre çok küçükken, hidridlerin
hacimsel enerji içeriği 12.6-14.3 MJ/m3 ile gaz ve sıvı hidrojenden büyüktür.
Bir yakıtın motor yakıtı olma özelliği
yalnızca ısıl değerine bağlı değildir. Ayrıca devindirme-tahrik etme (motivity)
faktörü önemli olup, bu faktör yakıtın kütlesi ve buna karşılık olan hacmine
bağlı biçimde, en yüksek ısıl değerli yakıtla analitik karşılaştırması sonucu
hesaplanır. Hidrojenle birlikte çeşitli motor yakıtlarının özellikleri Tablo
12.1'de gösterilmiştir.
Hidrojen ve diğer motor yakıtlarının
karşılaştırmalı temel özellikleri.
Hidrojen diğer tüm otomotiv yakıtlarından
üstün özellikler taşımaktadır ve ideal bir yakıttır. Akaryakıt motorlarında
görülen buhar tıkacı, soğuk yüzeylerde yoğuşma,
yeterince buharlaşamama, zayıf karışım gibi sorunlar hidrojen motorlarında
yoktur. Hidrojen motorları 20.13 K (-253 oC) de
ilk harekete sokulurken bile sorun çıkarmaz. Hidrojen yüksek alev hızına,
geniş alev cephesine ve yüksek detanasyon
sıcaklığına sahip olup, kontrolsuz yanmaya
(vuruntuya) karşı dayanıklıdır. Hidrojenin geniş bir tutuşma açıklığı
olduğundan, bu tür motorlar değişik hava fazlalık katsayılarında
çalıştırılabilmektedir.
Hidrojenle çalışan içten yanmalı motorun
yanma sırasında oluşan azot oksit (NOx) emisyonu,
mevcut bir motordan 200 kat daha azdır. Kaldı ki, benzin-hava karışımına % 5
hidrojen eklenince NOx emisyonu % 30-40 azalma
göstermektedir. Bu da çevre açısından önemli bir kazançtır. Nitekim, son
yıllarda çift yakıtlı motorlar denilen, hidrojen/benzin ve hidrojen/doğal gaz
karışımlı Otto çevrimli motorların ortaya çıkarılmasının nedeni, karışımın
fakirleştirilmesi ile özgül yakıt tüketiminin azaltılmasıdır. Fakir karışımlı
motorların COx ve HC emisyonları azalmaktadır.
Çift yakıtlı motorların, günümüz klasik motorları ile hidrojen motorları
arasında bir geçiş aşaması oluşturması
beklenmektedir.
Yakıtlar için önemli olan bir özellik de
çevresel uygunluktur. Fosil yakıt kullanımının hava kalitesi, insanlar,
hayvanlar, plantasyonlar ve ormanlar, akuatik
ekosistemler, insan yapısı yapılar, açık madencilik, iklim değişikliği, deniz
seviyesi yükselmesi üzerindeki olumsuz etkilerinden kaynaklanan çevre
zararları dünya genelinde, 1990 verileriyle; kömür için 9.8 ABD $/GJ, petrol
için 8.5 ABD $/GJ ve doğal gaz için 5.6 ABD$/GJ olarak saptanmıştır.
Çevresel zarar ve çevresel uygunluk faktörü
için fosil yakıt sistemi, kömür/sentetik yakıt sistemi ve güneş-hidrojen
sistemi (güneş PV panellerinden sağlanacak enerji ie
hidrojen üretim sistemi), bu verilerin ışığında karşılaştırılmıştır.
Karşılaştırma sonuçları Tablo 12.2'de yer almaktadır. Güneş-hidrojen üretim
sisteminde çevresel zarar 0.46 ABD $/GJ gibi yok denecek düzeye düşmekte ve
çevresel uygunluk faktörü üst sınıra çıkarak 1 olmaktadır.
Çevresel zarar ve çevresel uygunluk
faktörleri.
Yakıtın zehirliliği, yanma ürünlerinin
zehirliliği, diffüzyon katsayısı, ateşleme
enerjisi, patlama enerjisi, alev emissivitesi gibi
faktörlere göre yapılan emniyet değerlendirmesi açısından, hidrojen en
emniyetli yakıttır. Hidrojenin emniyet faktörü 1 iken, benzinde 0.53 ve
metanda 0.80 olmaktadır. Kısacası benzin ve doğal gaz hidrojene göre tehlikeli
yakıtlardır. Hidrojenin benzin ve metana göre yanma tehlikesi daha azdır.
Hidrojenin diğer yakıtlarla emniyet faktörü açısından kıyaslanması Tablo
12.3'de yer almaktadır.
Çevresel zarar ve çevresel uygunluk
faktörleri.
Yakıtların ekonomik kıyaslaması efektif
maliyete göre yapılır. Efektif maliyet ise çıplak maliyet ve çevre zararlarını
içeren maliyet ile kullanım veriminin fonksiyonudur. İç maliyet de denilen
çıplak maliyet, alışılagelmiş görünür maliyettir. Çevre zararlarını içeren dış
maliyet ise yeni bir kavramdır. Burada yakıtın birim miktarının çevrede
oluşturduğu maddi zarar anlaşılmaktadır. 1990 ABD verileri ile fosil yakıt,
kömür-sentetik ve güneş hidrojen sistemlerinin efektif maliyetleri Tablo
12.4'de gösterilmiştir. Efektif maliyete göre hesaplanan ekonomiklik faktörü
hidrojende 1 iken doğal gaz dışındaki fosil yakıtlarda 0.37-0.61 arasında
değişmekte olup, hidrojenden daha az ekonomiktirler. Ancak, doğal gazın
ekonomiklik faktörü bugün için hidrojenden yüksektir.
Enerji sistemleri için efektif maliyetler ve
ekonomiklik faktörleri.
Yukarıda açıklandığı gibi, temelde efektif
maliyet önemli olmakla birlikte, günümüzde maliyet karşılaştırmaları, daha çok
iç ya da çıplak maliyetle yapılmaktadır. Bu
nedenle, yalnız iç maliyet açısından bakıldığında, en ucuz hidrojen üretimi
kömürden sağlanmakta, onu hidro-hidrojen
izlemektedir. En düşük hidrojen maliyeti, ulaştırma sektörü için benzinden
ucuz olabilmektedir.
Birleşmiş Milletler (UNIDO) desteği ile ICHET
projesi kapsamında, İstanbul'da Hidrojen Enstitüsü kurulması konusu gündemdir.
20-22 Kasım 1996 tarihlerinde Viyana'da yapılan 16. UNIDO Endüstriyel Kalkınma
Kurulu Toplantısı'nda, UNIDO işbirliği ile ülkemizde Uluslararası Hidrojen
Enerjisi Teknolojileri Merkezi (ICHET) kurulması kararı alınmıştır. Buna göre,
UNIDO hukuksal çerçevesinde özerk bir kurum olarak çalışacak ICHET,
İstanbul'da kurulacaktır. ICHET'in tasarlanan
amacı, gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler arasında hidrojen teknolojileri
köprüsünü oluşturmak, hidrojen teknolojilerinin geliştirilmesini sağlamak ve
uygulamalı Ar-Ge çalışmalarını yürütmektir.
ICHET'in
işlevi; kısa ve uzun dönemli eğitim vermek, bilimsel toplantılar düzenlemek,
danışmanlık hizmetleri sunmak ve benzeri kuruluşlarla işbirliği oluşturmak
biçiminde belirlenmiştir. Merkezin çalışma konuları; hidrojen enerjisi
politikaları, hidrojen ekonomisi, enerji ve çevre, hidrojen üretim
teknolojileri, hidrojen depolama teknikleri, hidrojen uygulamaları ve
demonstrasyonlar olacaktır. Türkiye, ilk beş
yıllık dönem için arazi, tesis, ilk yatırım ekipmanı ve işletme faaliyetlerini
finanse etmek üzere, 40 milyon ABD $'ı verecektir. ICHET projesi Türkiye'nin
hidrojen çağına tutarlı biçimde adım atmasını sağlayacak, Türkiye'ye avantaj
kazandıracak önemli bir girişimdir.
TÜBİTAK-TTGV Bilim Teknoloji-Sanayi
Tartışmaları Platformu tarafından yapılan çalışma ile 1998 yılında tamamlanan,
Enerji Teknolojileri Politikası Çalışma Grubu Raporu'nda, hidrojen enerjisinin
önemi ve yapılması gerekenler sıralanmıştır. Hidrojen enerjisi ile ilgili
çalışmaların Ar-Ge alanları arasında yer alması
gerektiği belirtilmiştir. Hidrojen programlarının esas itibari ile uzun döneme
yönelik olduğu vurgulanmakla birlikte, mevcut enerji alt yapısıyla kısa
dönemli uygulamalar üzerinde durulması, ICHET'in
kurulması için başlatılmış olan çalışmaların hızla olumlu sonuca götürülmesi
istenmiştir. Rapor, Bilim ve Teknoloji Yüksek Kurulu tarafından uygun
bulunarak, Başbakanlık kanalıyla Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı'na
sunulmuştur.
Türkiye'de hidrojen yakıtı üretiminde
kullanılabilecek olası kaynaklar; hidrolik enerji, güneş enerjisi, rüzgar
enerjisi, deniz-dalga enerjisi, jeotermal enerji
ve adım atılması gereken nükleer enerjidir. Türkiye gibi gelişme sürecinde ve
teknolojik geçiş aşamasındaki ülkeler açısından,
uzun dönemde fotovoltaik güneş-hidrojen sistemi
uygun görülmektedir. Fotovoltaik panellerden elde
olunacak elektrik enerjisi ile suyun elektrolizinden hidrojen üreten bu
yöntemde, 1 m3 sudan 108.7 kg hidrojen elde olunabilir ki, bu 422 litre
benzine eşdeğerdir.
Türkiye'nin hidrojen üretimi açısından bir
şansı, uzun bir kıyı şeridi olan Karadeniz'in tabanında kimyasal biçimde
depolanmış hidrojen bulunmasıdır. Karadeniz'in suyunun % 90'ı
anaerobiktir ve
hidrojensülfid (H2S) içermektedir. 1000 m derinlikte 8 ml.lt-1
olan H2S konsantrasyonu, tabanda 13.5 ml.lt-1
düzeyine ulaşmaktadır. Elektroliz reaktörü ve oksidasyon reaktörü gibi iki
reaktör kullanılarak, H2S den hidrojen üretimi konusunda yapılmış teknolojik
çalışmalar vardır. Bu konuda yapılmış bir diğer teknoloji geliştirme
çalışması, semikondüktör partikülleri kullanarak
fotokatalitik yöntemle hidrojen üretimidir. Güneş
ve rüzgar enerjisinden yararlanarak, Karadeniz'in H2S içeren suyundan hidrojen
üretimi için literatüre geçmiş bilimsel araştırma olup, Bulgaristan proje
geliştirmeye çalışmaktadır.
Teknolojik verilere ve Türkiye'nin
enerji-ekonomi verilerine göre, 1995-2095 arasında güneş-hidrojen sistemi ile
yapılabilecek yakıt üretimi ve bunun fosil yakıtlarla rekabet olanağı, özel
bir simülasyon modeli kapsamında bilgisayar çözümleri ile araştırılmıştır. Bu
ulusal modelde, hidrojen üretiminin artışı için yavaş ve hızlı olmak üzere iki
ayrı seçenek alınmıştır. Her iki seçenekte de 2010-2015 döneminde hidrojen
enerjisi maliyetinin fosil enerji maliyetinin altına düşebileceği, ancak
yapılabilecek yerli hidrojen üretiminin 2.3 Mtep'in
altında kalacağı görülmüştür.
2020-2025 döneminde yerli hidrojen üretiminin
10 Mtep'in üzerine çıkabileceği, 2015 yılından
sonra fosil yakıt dışalımını azaltıcı etki yapacağı bulgulanmıştır. Giderek
sağlanacak hidrojen üretimi artışıyla, yerli petrol, doğal gaz ve kömür
üretiminin sıfırlanabileceği 2065 yılında, yaklaşık 290
Mtep hidrojen üretilebileceği görülmüştür. Hidrojen üretimine bağlı
biçimde ulusal kazancın artacağı saptanmıştır. Model bulguları, diğer bazı
ülkeler ve dünya geneli için yapılmış benzer çalışmalara koşut durumdadır.
ABD'nin Enerji Departmanı tarafından, 2025
yılında Amerika'nın toplam enerji tüketiminin % 10'unun hidrojenle
karşılanması ve böylece petrol dışalımının yarı yarıya azaltılmasının
hedeflediği göz önüne alınırsa, Türkiye için yapılmış simülasyon modeli
çalışmasının bir abartma olmadığı anlaşılır. Kuşkusuz, bu bir bilimsel senaryo
olup, gerçekleşmesi koşullara ve alınacak önlemlere bağlıdır. Modelin verdiği
en önemli sonuç, hidrojenin ülkemiz için umut olabileceğidir.
Dilber MC Theme by HarzeM