Hidrojen (H) evrendeki en basit element ve en bol bulunan maddedir. Fakat hidrojen doğada tek başına bulunmayan bir elementtir.
Hidrojen ya fosil kaynaklardan (petrol, doğal gaz ve kömür) üretilmesi gerekir, ya da suyun (H2O) elektroliz yolu ile ayrıştırarak üretilmesi gerekir.
Enerji konusunda birçok bilen veya bilmeyen kişi, hidrojen enerjisini çevreci ve sürdürülebilir çözüm olarak sunuyorlar.
Hidrojeni çıkarmak enerji giderlerinin yüksek olduğu bir iştir. Bu nedenle hidrojen üretimi hem kaynak olarak hem de nasıl yapıldığı önemlidir.
Türkiye Hidrojen Teknolojileri Derneğinin başkanı olan Prof.Dr. İbrahim Dinçer’in ifadesi ile Dünyada üretilen hidrojenin %50’si doğalgazdan, %30’u petrol’den ve %15’i kömürden sağlanmaktadır. Suyun elektroliz yolu ile hidrojen üretimi ise ancak %5’i bulmaktadır.
Dünya’da hidrojenin üretilme yönteminin %95’i fosil kaynaklardan olduğu düşünüldüğünde; Nasıl oluyor da hem çevreci hem de sürdürülebilir bir kaynak oluyor anlamak zor!
Hidrojen enerjisi Siyah, Kahverengi, Gri, Mavi, Pembe, Sarı, Yeşil, Beyaz ve Türkuaz hidrojen olmak üzere 9 farklı şekilde sınıflansa da, uygulamada 5 grup altında 5 farklı renk ile tanımlanır.
Birincisi Kahverengi hidrojen enerjisi olup, linyit kömürünün havasız ortamda gazlaştırma işlemi sonrasında elde edilen hidrojen gazıdır. Uygulama örneği pek olmasa da Siyah hidrojen enerjisi benzer süreçle taş kömürlerinden üretildiği zaman adını alır. Kömürlerden üretilen hidrojen yöntemleri önemli miktarda CO2 gazı ve diğer gazları da ortama yaymaktadır.
İkincisi Gri hidrojen enerjisi olup, doğalgazın içerisinde bulunan metan (CH4) gazının ayrışmasından hidrojen (H2) gazı elde edilmesidir. Bu süreçte de CO2 gazı ortama yayılmaktadır.
Hem kahverengi hem de gri hidrojenin üretimi esnasında sadece emisyon olarak CO2 gazı değil, ayrıca azot oksitler (NOx), karbon monoksit (CO), uçuşan partikül madde, yanmamış metan ve uçucu organik bileşikler dahil olmak üzere zararlı olduğu bilinen bazı emisyonlara neden olurlar.
Üçüncüsü Mavi hidrojen enerjisi olup, doğalgazın içerisinde bulunan metan (CH4) gazının ayrışmasından hidrojen (H2) gazı elde edilirken, ortaya çıkan CO2 gazı ortama yayılmaması için yeraltına depolanmaktadır.
Fosil yakıt endüstrisinin en çok yatırım yaptığı şey mavi hidrojen yöntemidir.
Görüldüğü üzere mavi hidrojen enerjinin çevreci olduğunu iddia etmenin bir kandırmaca olduğu görülmektedir.
Üstelik hidrojeni elde etmek için harcanacak masraflar olmadan doğrudan termik enerji üretimi yapmak çok daha ekonomik olacaktır.
Enerjinin korunumu kanunu; “enerji ne yok edilebilir ne de yoktan var edilebilir, ama enerji türü değişebilir, fakat yalıtılmış bir sistemdeki toplam enerjinin değişmeyeceğini söyler.
Bu kanun gereğince, fosil yakıtlardan hidrojeni %100 verimle elde etseniz dahi, elde ettiğiniz hidrojenden elektrik enerjisine dönüşmesinde ancak aynı enerji miktarı kadar elde edebilirsiniz.
Fosil yakıtlardan elde edeceğiniz hidrojenin elektrik üretimi için son kullanıcıya ulaşıncaya kadar toplam enerji verimliliği %25’i geçemeyeceği birçok araştırmada bahsedilmiştir.
Çevresel faktörleri söylemiyorum bile…
Dördüncüsü Pembe hidrojen, nükleer enerjiyle desteklenen elektrolizle sudan üretilen ve herhangi bir karbondioksit emisyonu üretmeyen hidrojendir.
Bu yöntemin fosil kaynaklar yerine sudan elektroliz yolu ile hidrojenin üretilmiş olması çevre açısından bir avantajı iken, nükleer enerjinin radyoaktif atıklar oluşturması ise bir dezavantajıdır.
Ayrıca, nükleer enerji ile zaten doğrudan enerji üretirken, neden sudan hidrojen üretmek için enerji harcayıp tekrar enerji elde etmek için hidrojeni kullanalım? Bunun izahı olabilir mi?
Beşincisi Yeşil hidrojen enerjisi olup, rüzgâr (RES) ve güneş (GES) gibi yenilenebilir enerjiyle desteklenen elektroliz yoluyla suyun kendisini oluşturan hidrojen ve oksijen bileşenlerine bölünmesiyle hidrojenin üretilmesidir.
Eğer, RES ve GES ile su elektroliz edilecekse, neden ekstra maliyet oluşturalım. Doğrudan RES ve GES’ten enerji sağlarız olur biter.
Yenilenebilir enerjiyi (RES ve GES) doğrudan kullanmak, yenilenebilir enerjiyi enerji kaynağı olarak kullanmak üzere hidrojene dönüştürmekten her zaman daha verimlidir.
RES ve GES’lerin hidrojen enerjisine kıyasla temizliği, güvenliği, ucuzluğundan bahsetmiyorum bile.
Yeşil hidrojen enerjisi, suyun elektrolizi ile üretilse bile, elde edilen hidrojeni enerjiye dönüştürmekte oldukça zor, tehlikeli ve maliyetli süreçlere ihtiyaç duyar.
Hidrojen, binalardaki ısıtma ve pişirme cihazlarında gazın yerine makul bir alternatif değildir.
Hidrojen son derece yanıcıdır ve küçük miktarlarda bile alev alabilir.
Bunun yerine elektrik enerjisine dönüştürdükten sonra elektrikli ısıtıcılar veya ocaklar yardımıyla kullanılması çok daha güvenlidir.
Hidrojen üretildiğinde, onu karbonsuz elektrik üretmek için kullanmanın esas olarak iki seçeneği vardır: yakıt hücreleri ve yanma türbinleri.
Her iki yöntemin de uygulamaya bağlı olarak artıları ve eksileri vardır.
Yakıt hücreleri daha büyük bir enerji yoğunluğuna (yani daha küçük alan gereksinimlerine) sahiptir, ancak genellikle daha pahalıdır.
Yakıt hücrelerinde kullanılan hidrojen karbon emisyonuna neden olmaz, yalnızca elektrik, su ve ısı ortaya çıkar.
Hidrojen diğer gazlar (metan, bütan vb.) gibi yanma türbinlerinde yakılarak da elektrik üretilebilir.
Fakat, hidrojen büyük ölçüde elektrik üretmek için kullanılamamaktadır.
Henüz ticari olarak %100 hidrojen yakabilen bir enerji santrali bulunmamakta ve şu anda %20’si hidrojen olan hibrit tesisler mevcuttur. Bir gaz/hidrojen karışımının yakılması muhtemelen NOx emisyonlarını da artıracaktır.
Hidrojen, hatta yeşil hidrojen, mevcut gaz tesislerini "temiz" olarak maskelemek veya yeni gaz tesislerine yatırımı haklı çıkarmak için genellikle kullanılmaktadır.
Otomobil üreten çoğu firma güç sağlamak için yakın gelecekte hidrojeni kullanmayı düşünmemektedir. Onun yerine daha verimli, satın alınması ve işletilmesi hidrojenli araçlara göre daha ucuz olan elektrikli araçları piyasaya sunmayı düşünüyorlar.
Üretilen hidrojenin taşınması veya depolanması da güvenlik tehlikesi taşır.
Hidrojenin güvenli bir şekilde taşınması, ya hidrojen sızıntısını önleyecek bir kaplamaya sahip plastik boru hatları ya da çelik borularda önemli değişiklikler yapılmasını gerektirir. Bu durumda maliyeti artıran unsur olarak karşımıza çıkıyor.
Fosil yakıtlara dayalı enerji türlerinin başta sera gazı etkilerine alternatif olarak hidrojen enerjisi öne çıkarılıyor ve çıkıyor.
Gerçekte ise hidrojene dayalı projeler bizi sürekli fosil yakıt kullanımına ve fosil yakıt altyapısına ek yatırımlara kilitleyecektir.
ABD’de petrol rafinerileri en büyük hidrojen tüketicisidir ve dizel üretiminin girdisi olarak tüm hidrojenin yaklaşık %60'ını tüketmektedir.
Ayrıca, kimyasal gübrelerin hammaddesi olarak kullanılan amonyak üretiminde ise üretilen hidrojenin %30’u tüketiliyor. Geriye kalan %10 ise çeşitli yakıtlarda ve kimya pazarlarında kullanılan sentetik hidrokarbonların yapımında kullanılıyor.
ABD'de fosil kaynaklarından elde edilen hidrojenin maliyeti kilogram başına 1-2 dolar arasındayken, yeşil hidrojenin (suyun elektrolizi) kilogramı 5 dolar civarındadır.
Bu değerler arasındaki fark, yeşil hidrojene dönüşün yakın zamanda olmasının zor olduğunu göstermektedir.
Cornell Üniversitesi'nde ekoloji ve çevre biyolojisi profesörü Robert Howarth, "Karbonsuzlaştırılmış bir gelecekte gerçek anlamda yeşil hidrojenin küçük bir rolü olabilir. Ancak bu büyük ölçüde petrol ve doğal gaz endüstrisinin aşırı derecede abartılan bir pazarlama stratejisidir" ifadelerini kullanıyor.
Görüleceği üzere üretilen hidrojenin hemen hemen hepsi petrol rafinerileri gibi fosil yakıt altyapısının genişletilmesini haklı çıkarmak için kullanılmaktadır.
Yeşil hidrojenin kullanımı sadece elektrik enerjisi üretiminde değerlendirilirse, çevre açısından emisyon sorununa çözüm olarak düşünülebilir. Fakat, bu durumunda bile verimlilik ve ucuzluk gibi diğer koşulların da karşılanmış olması gerekir.
ABD'nin yıllık hidrojen arzının %99'undan fazlası (yaklaşık 10 Milyon ton), metan gazının parçalandığı enerji yoğun bir süreç olan fosil yakıtlardan geliyor. Sonuçta hidrojen elde edilirken ortaya karbondioksit de ortaya çıkmaktadır.
Hidrojen enerjisinin son kullanıcıya ulaşmasının uzun bir süreç alması ve bu süreçte %25’e kadar düşen verim kayıpları nedeniyle ticari olarak hayata geçmesi neredeyse imkânsız hale getirmektedir.
Bu yüzden hidrojene dayalı enerjiye en azından önümüzdeki 100 yıl içerisinde hayatımızda var olması mümkün olmayan bir enerji kaynağı olduğu gözüküyor.
O zaman hidrojen enerjisine güven olur mu? Sorusunu siz okurlara sunmak isterim.
Sizlere bol enerjili ve aydınlık günler dilerim…(devam edecek)