Kategori : ENERJİ GÜNDEMİ - Tarih : 13 Aralık 2022
Hidrojen en küçük ve en basit kimyasal element olup gezegendeki maddelerin büyük bir çoğunluğunu oluşturmaktadır. Tek başına saf bir şekilde çok fazla karşımıza çıkmasa da suyun ve organik bileşiklerin içerisinde bolca bulunmaktadır. Bu yüzden elde edilmesi için kimyasal bir proses gerekmektedir. Dünyada giderek derinleşen enerji krizi ve etkilerini daha çarpıcı bir şekilde görmeye başladığımız iklim değişikliği sorunu, enerji üretim süreçlerini karbondan arındırmak amacıyla hidrojenin de bir yakıt olarak kullanılabileceği fikrini ortaya çıkarmıştır.
Dilek AŞAN – Taksim Danışmanlık
Fakat bu noktada onu elde etme sürecinin de yaşam döngüsü yaklaşımıyla kapsamlı bir şekilde irdelenmesi gerekmektedir. Zira, hidrojenin yakıt olarak kullanılması her ne kadar geleneksel yöntemlere göre düşük bir karbon ayak izi oluştursa da hidrojenin sentezlenmesi yüksek karbon emisyonuna neden oluyorsa günün sonunda temiz bir enerji kaynağından söz etmek mümkün olmayacaktır.
Hidrojen temel olarak şu yöntemlerle elde edilmektedir:
– Moleküler dönüşüm: Hidrojen elde etmek için bir dizi kimyasal reaksiyonun gerçekleştirildiği farklı tekniklerdir. En yaygın olarak kullanılan teknik, doğal gazı oluşturan hidrojenden karbonu ayırmak için yüksek sıcaklıktaki su buharının kullanıldığı petrol sahalarından doğal gazın dönüştürülmesi işlemidir. Ardışık iki reaksiyon dihidrojen ve karbondioksit üretir. Bu, günümüzde mevcut olan yöntemler arasında en yaygın olanıdır.
– Gazlaştırma: Su buharı ve saf oksijen ile yapılan gazlaştırma, kömür veya biyokütle kullanılarak gerçekleştirilir. Bir reaktör kömürü veya biyokütleyi çok yüksek sıcaklıklarda yakar. Yanma sırasında dihidrojen ve karbonmonoksite neden olan gazlar açığa çıkar.
– Suyun elektrolizi: Bu işlem, su molekülünün (H2O) elektrotlarla suya bağlanan doğrudan bir elektrik akımıyla oksijene (O2) ve hidrojene (H2) parçalanması işlemidir. Bu yöntemin temiz ve sürdürülebilir olarak kabul edilmesi için elektroliz sırasında kullanılan elektriğin yenilenebilir kaynaklardan elde edilmesi gerekir.
Hidrojenin elde edilmesi sırasında doğrudan veya dolaylı olarak ortaya çıkan emisyonlara göre farklı hidrojen tanımlamaları yapılmaktadır:
– Gri hidrojen: En yaygın olanı doğal gaz olmak üzere, fosil yakıtların reforme edilmesiyle elde edilir. Şu anda üretilmesi en ucuz ve en yaygın hidrojen türüdür; fakat üretim süreci atmosfere büyük miktarda karbon salınmasına neden olmaktadır.
– Mavi hidrojen: Mavi hidrojen de fosil yakıtlardan elde edilir; ancak bu yöntemde üretilen karbon emisyonlarını yakalayabilen ve depolayabilen teknikler kullanılmaktadır. Gri hidrojenden daha az kirletici olmasına rağmen mavi hidrojen yalnızca üretim sürecindeki emisyonları azaltabilmektedir. Yani emisyonların tamamının ortadan kaldırılması söz konusu değildir.
– Yeşil hidrojen: Yenilenebilir hidrojen olarak da adlandırılan yeşil hidrojen, suyun elektrolizi ile elde edilir. Bu prosesteki en önemli parametre elektroliz işleminin tamamen yenilenebilir enerji ile yapılmasıdır. Böyle yapıldığında atmosfere hiçbir kirletici emisyon salınmamakta ve elde edilen hidrojen temiz ve sürdürülebilir olarak kabul edilmektedir.
Yeşil Hidrojen Kullanım Alanları ve Faydaları
Yeşil elektroliz işlemiyle üretilen ve tanklarda depolanan hidrojen, enerjiye ihtiyaç duyulduğunda yakıt hücrelerine aktarılmaktadır. Orada tekrar havadaki oksijenle birleşir ve elektrik üretilebilir. Bu prosesin tek yan ürünü sudur; bu sayede temiz ve sıfır karbon ile çalışan enerji sistemleri kurmak mümkündür.
Hidrojen kimya endüstrisinde amonyak ve gübre üretmek; petrokimya endüstrisinde petrol rafine etmek ve metalurjide çelik elde etmek için hammadde olarak kullanılmaktadır. Bu endüstrilerde hidrojen kullanımı normal yöntemlerde büyük miktarda karbondioksit emisyonu üretir. Yeşil hidrojenin bu alanlarda hammadde olarak kullanılması küresel karbon emisyonlarını ciddi manada azaltacaktır. Yeşil hidrojen ayrıca enerji depolamak amacıyla da kullanılabilir. Halihazırda stratejik petrol veya doğal gaz rezervlerini kullanma yöntemine benzer şekilde, büyük hacmi ve uzun ömrü sayesinde bir enerji depolama sistemi olarak değerlendirilebilir. Bunu yaparken, elektrik şebekelerini beslemek için yenilenebilir hidrojen rezervleri sağlanabilir.
Yakıt olarak yeşil hidrojenin kullanılması, özellikle uzun mesafe ve hava taşımacılığı olmak üzere lojistik endüstrisinin karbon arındırılmasına yardımcı olabilir. Günümüzde deniz taşımacılığında genellikle çok ucuz ama oldukça kirletici yakıtlar kullanılmaktadır. Yeşil hidrojen, özellikle uzun mesafeli çalışan gemiler için çok iyi bir alternatiftir. Havacılıkta ise emisyonları önemli ölçüde azaltmak için sentetik yakıtların üretilmesinde kullanılabilir. Demiryolu veya karayolu ile ağır yük taşımacılığı gibi diğer araçlar için de gelecekte yeşil hidrojende ihtiyaç duyulabilir.
Yeşil hidrojen temiz olması ve üretim prosesinde atık olarak sadece su üretmesi sebebiyle sürdürülebilir bir yakıt olarak kabul edilebilir. Ayrıca sıkıştırılarak depolanması sayesinde özel amaçlı tasarlanmış tanklarda uzun süre muhafaza edilebilir. Hafif bir element olması sayesinde transferi de kolaydır. Tüm bu özellikleri hidrojeni temiz, yenilebilir ve sürdürülebilir bir yakıt olarak öne çıkarırken birtakım dezavantajları da göz önünde bulundurmak gerekir. Örneğin, yeşil hidrojen üretimi gri hidrojene göre oldukça pahalıdır. Ayrıca tüm dünyada yenilenebilir enerjinin ucuzlaması yeşil hidrojenin rekabetçi olmasını zorlaştırmaktadır. Bunun yanında yeşil hidrojenin üretimi ve yaygınlaşması için yüksek maliyetli yatırımlara ihtiyaç duyulmaktadır. Fakat Paris İklim Anlaşması ve Avrupa Yeşil Mutabakatı gibi adımlarla başlayan yeni süreçte yeşil hidrojen, enerji geçişi için çok iyi bir alternatif olarak değerlendirilmektedir.
Dilek AŞAN – Taksim Danışmanlık / dilek@taksimdanismanlik.com – www.dilekasan.com
