Reklam
Reklam
Türkiye'de Enerji | Enerji sektörü bizden sorulur

Hidrojen Enerjisi Kullanımı ve Enerji Politikaları İçinde Alabileceği Rol

Prof. Dr. Beril Tuğrul

Giriş

Hidrojen, bilindiği üzere, periyodik cetvelde 1 numaralı ve en hafif element olarak yer alan kâinatın temel taşı diyebileceğimiz elementtir. Aynı zamanda yer yüzeyinde en çok bulunan elementtir. Zira dünyanın büyük bir bölümü denizlerle kaplıdır ve suyun temel elementlerinden biri de hidrojendir.  

Hidrojen, renksiz, kokusuz, tatsız ve yanıcı bir gaz olup kütle bazında yüksek enerji içeriğine sahip bulunmaktadır. Yanma ısısı yüksek olmasına karşın zehir etkisi olmayıp kimyasal tepkimelerde yanma sonrası esas itibariyle su buharı oluşmaktadır.  

Hidrojen, yakıt pili olarak motor veya gaz türbinlerinde kullanılabilmektedir. Petrol ürünlerine göre hidrojenin verimi yaklaşık 1.13 kat daha fazla olması nedeniyle enerji sektöründe kullanılabilme olasılığı giderek artmakta ve fosil yakıtlara bir alternatif olarak ileri sürülmektedir. 

Fosil yakıtların büyük ölçüde kullanıldığı günümüzde, fosil yakıt yanma ürünlerinin çevreye verdiği zararlı etkiler, bilindiği üzere, halen dünyanın baş etmeye çalıştığı önemli sorunlar olarak görülmektedir. Bu bağlamda hidrojenin kullanımı daha kuvvetle gündeme gelmiş bulunmaktadır. Hidrojen kullanımına ilişkin olarak, çevresel etkilerin yanı sıra enerji verimliliği ve kaynak çeşitliliği açısından önemli bir alternatif oluşturabileceği de ifade edilmektedir. Bununla beraber henüz ekonomiklik bağlamında sorunları bulunmaktadır. 

Hidrojen, gezegenimizde bol olmasına karşın saf halde bulunmamaktadır. Bir başka deyişle, yer yüzeyinde bol bulunan bir element olmakla beraber element olarak elde edilmesi bağlamında konvansiyonellik konusu tartışılır bulunmaktadır. Hidrojen farklı şekillerde elde edilebilmektedir. Genel olarak (farklı yöntemlerle) foto süreçler, reforming ve elektroliz gibi prosesler kullanılarak üretilmektedir.

Elde edilen hidrojen özel araçlarla veya boru hatları ile taşınmaktadır. Depolama işlemi de yine basınçlı kaplarda, özel tasarlanmış düzenek ve yakıt pilleriyle olabilmektedir. Tüketimi ise farklı alanlarda kullanımı şeklinde karşımıza çıkmaktadır (Şekil 1) 

Gerçekte Hidrojen, bir enerji taşıyıcıdır ve taşıyıcı olarak verimi yüksektir. Bu bağlamda,  roket ve jet motorlarında ve elektrik jeneratörlerinin soğutucu sistemlerinde tercihan kullanılabilmektedir.

Kimyasal ve fiziksel özellikleri çevreye (genel olarak) olumsuz etki oluşturmadığı için “temiz yakıt” sınıfında sayılmaktadır. Bir başka deyişle, petrol ve ürünlerinin kullanıldığı yanmalı motorların oluşturduğu emisyonlar, hidrojen kullanımında söz konusu değildir.

Bununla beraber (gerçekte renksiz olan) hidrojen için üretim prosesinde kullanılan (Şekil 1’de görülen) “Birincil Enerji”nin hangisi olduğuna bağlı olarak emisyon değerlendirilmesi yapılmaktadır ve bu bağlamda üretilen Hidrojen de renk nitelemesiyle anılmaktadır. 

Şöyle ki; kömürün gazlaştırılmasıyla elde edilen hidrojene “Kahverengi Hidrojen”, doğal gazın su buharı ile reformasyonu ile elde edilen hidrojene “Gri Hidrojen”, yenilenebilir enerji kullanılarak üretilen hidrojene “Yeşil Hidrojen”, nükleer enerji kullanılarak elde edilen hidrojene “Mor Hidrojen” ve ortalama şebeke elektriği kullanılarak (elektroliz ile) üretilen hidrojene ise “Sarı Hidrojen” adı verilmektedir. Kimi kez “Sarı Hidrojen nitelemesinin nükleer enerji ağırlıklı kullanıldığı da görülmektedir. Farklı literatür kaynaklarında ilave olarak karbon yakalama ve depolama ile buhar metan reformasyonu ile elde edilen hidrojene “Mavi Hidrojen”, karbon ile piroliz yoluyla yan ürün olarak elde edilen hidrojene “Turkuaz Hidrojen” nitelemeleri de kullanılmaktadır.   

Enerji Politik Açıdan Hidrojen Enerjisi

Hidrojen, halen konvansiyonel enerji kaynakları arasında yer almamaktadır. Burada, “Konvansiyonel Enerji” tabiri ile teknolojik ve ekonomik olarak kendini kanıtlamış emre amade (her istendiği zamanda, istendiği güçte, sürekli olarak) enerji üretilebilen enerji kastedilmektedir. Hidrojen enerjisine ilişkin olarak henüz ekonomik ve rekabetçi anlayış içinde istenen şartları sağlayabildiği söylenememektedir (Tablo 1)

Öte yandan, enformatik çağa giren dünyamızda enerji gereksinimi, yadsınamaz boyutlarda artmaktadır. Halen enerji üretimi için en çok fosil yakıtlar kullanılmaktadır. Buna karşın fosil yakıtların sebep olduğu sera gazı salımının iklim değişikliğinde etken olması, enerji temin ve tedarik sistemleri için yeni çözümlerin aranmasını gerekli kılmıştır. Bu bağlamda hidrojen konusu tekrar gündeme gelmiş bulunmaktadır. Ancak hidrojenin maliyet yüksekliği hala önemini korumaktadır.

Hidrojenin, orta ve/veya uzun vadede temel enerji tedarik elemanı olarak kullanımı belki mümkün olabilecektir. Hatta enerji pazarının pek çok safhasında kullanılabileceğinden de bahsedilmektedir. Ancak günümüzde hidrojenin; ulaşımda, elektrik güç üretim işlemlerinde, uçak yakıtlarında ve katalitik yanma işlemlerinde kısmi kullanım bağlamında yer alması tercih edilmektedir. Bu bağlamda, dünyada hidrojen enerjisi talebinin değişimi Şekil 2’de görülmektedir.

Daha çok “Yeşil Hidrojen” üretimi hedeflenmektedir. Ne var ki; yenilenebilir enerji kaynaklarının emre amade olmaması ve (genellikle güç başına) kurulum maliyeti yüksek olduğundan hidrojen kullanımı istenen seviyeye gelememektedir.

İklim değişikliği bağlamında kahverengi hidrojen eldesinden olabildiğince kaçınılmaktadır. Keza gri hidrojen de fazla yeğlenmemektedir. Sarı hidrojen ise esas itibariyle elektroliz yöntemi uygulaması için kullanılmakta ve (Tablo 1’den de görüldüğü üzere) enerji ekonomisi açısından tercih edilir bulunmamaktadır. “Turkuaz Hidrojen” ve “Mavi Hidrojen” kullanımının (şimdilik) limitli olduğu görülmektedir.

Ancak, nükleer santralların iklim değişikliğine karşı önemli bir seçenek olarak günümüzdekinden daha fazla yaygınlaşması beklenmektedir. Bu durumda, “Mor Hidrojen” ve “Sarı Hidrojen” olarak hidrojen üretimi, hidrojen ekonomisini kayda değer şekilde olumlu yönde etkileyebilecektir. Böylelikle hidrojen de öne çıkan bir alternatif olabilecektir. 

Öte yandan, hidrojenin diğer yakıtlarla birlikte kullanımı giderek daha çok gündeme gelmiş bulunmaktadır. Özellikle boru hatları ile taşınması ve doğal gaz ile birlikte (kısmi) kullanımı öne çıkmaktadır. Avrupa Birliği (AB)’de bu konuda önemli çalışma ve uygulamalar göze çarpmaktadır. Böylelikle, enerji gereksinimi sağlanırken, enerji ekonomisi şartları da yerine getiriliyor olmaktadır. 

Bu durum enerji politikalarını düşünülenden fazla etkileyebilecek bir nitelik taşımaktadır. Şöyle ki; Avrupa doğal gaz ihtiyacını daha çok Avrasya’dan sağlamakta olup hidrojenle beraber doğal gazı kullanmasıyla birlikte, AB’nin doğal gaz talebi azalabilecektir. Bu durum birkaç yönden önem arz etmektedir. 

İlk olarak farklı bölgelerden AB’nin artan doğal gaz tedarikini sağlamaya yönelik yeni doğal gaz boru hatlarının yapımı aksayabilecek, ertelenebilecek veya rafa kalkacaktır. Özellikle pahalı yatırımlar için bu durum çok mümkündür. Pahalı yatırımlar olarak, uzun deniz geçişi boru hatları ve/veya uzak bölge bağlantılı hatlar ilk akla gelenler olmaktadır. Bu bağlamda, Doğu Akdeniz doğal gazını deniz altından bağlamak üzere İsrail, Güney Kıbrıs Rum Yönetimi (GKRY), Yunanistan ve de Mısır’ın hayata geçirmek istediği hayli pahalılık ifade eden “EastMed” boru hattının hayata geçirilmesi zorlaşacak ve büyük bir olasılıkla ertelenecek veya rafa kalkabilecektir. 

Zaten Rus doğal gazı Ukrayna üzerinden AB’ye ulaşırken ve de (TANAP ve bağlantılarıyla) Güney Gaz Koridoru Hazar doğal gazını Avrupa’ya ulaştırırken, AB’nin kısmi de olsa hidrojeni kullanımıyla EastMed enerji ekonomisi açısından kabul edilebilirlik özelliğini yitirebilecektir. EastMed boru hattından ayrı olarak farklı deniz geçişli boru hatları da üzerinde düşünülmesi gerekli hatlar halini alacaktır. 

Fazla olarak, doğal gaza göre pahalı olan “Sıvılaştırılmış Doğal Gaz (Liquified Natural Gas”) – LNG kullanımı azalma eğilimi gösterecektir. Bilindiği üzere, doğal gazın deniz aşırı “uzak” ülkelerden temini gerekli olduğu hallerde ve ülkelerin enerji politikaları açısından tedarikte “yedeklilik” stratejisini sağlama bağlamında LNG kullanımı yeğlenebilmektedir. Hidrojenin giderek daha çok kullanımı ile LNG talebinin düşmesi beklenti doğrultusunda olacaktır.

Burada şunu da belirtmek gerekir ki; Amerika’da büyük ölçüde “Kaya Gazı” bulunmuştur ve özellikle 2010’dan sonra ABD bulduğu doğal gazı (pahalı olmasına karşın) LNG olarak pazarlamaya başlamış bulunmaktadır. Halen ABD, enerji ekonomisinin rekabetçi şartlarından öte, ülkeler üzerindeki stratejik gücünü kullanarak ve dayatma siyaseti uygulayarak LNG satışını hayata geçirmeye çalışmaktadır. Bu strateji, ABD’nin dünya siyasetindeki rolü üzerinde (arzı azaltmak üzere farklı fosil yakıt rezerv bölgelerinden çekilme vb. gibi) etkin olmaktadır. Dolayısıyla hidrojenin dünyada daha fazla kullanılıyor olması ABD’nin bu yeni stratejisini etkileyebilecektir.     

Türkiye’de Hidrojen Enerjisi

Türkiye’de Hidrojen enerjisi ve teknolojisi konusundaki çalışmalar Akademik olarak yeni olmamakla beraber ilk resmi ifadelere Türkiye’nin 7. Beş Yıllık Kalkınma Planı içinde 1993’de değinilmiştir. 2003 yılında Birleşmiş Milletler Endüstri Geliştirme Organizasyonu (UNIDO) desteği ile Uluslararası Hidrojen Enerjisi Teknolojileri Merkezi (ICHET) projesi kapsamında, İstanbul’da Hidrojen Enstitüsü kurulmuştur. Hidrojen konusunda (daha çok akademik) bazı projeler ve bilgilendirme toplantıları yapılmıştır.

Türk sanayinde hidrojen yer almaktadır. Hidrojen üretilip, kullanılmakla beraber kimi zaman yeterince verimle kullanılamadığı da gözlenmektedir. Bununla beraber suni gübre sanayi, bitkisel ve hayvansal yağ üretimi, petrol rafinerileri,• petrokimya endüstrisi, enerji sektörü ve savunma sanayinde hidrojenin kullanım alanı bulduğu gözlenmektedir. Türkiye’nin uzay çalışmalarına ilişkin aktivitelere ve projelere yer verdiği de  düşünülürse bu trendin arta gidebileceği söylenebilir.

Sonuç

İklim değişikliği ve enerji gereksinimlerinin yadsınmazlığı ülkeleri özel hidrojen stratejileri bağlamında işbirliğine gitmeyi öngörmektedir. Nitekim gündeme gelen hidrojen stratejileri, hidrojene ilginin artışını ve büyüyen bir pazarı işaret etmektedir. Ulusal stratejilerin, ülkelerin kendi çıkarları ve endüstriyel güçleriyle ilişkili olarak dinamiklik gösterdiği de gözlenmektedir. 

Hidrojen enerjisi konusundaki gelişim sürecinin bir göstergesi de, AB’nin 2050 yılına kadar karbon nötr olmaya yönelik angajmanı ve Avrupa “Yeşil Mutabakatı”dır denebilir. AB tarafından Temmuz 2020’de ilan edilen “Hidrojen Stratejisi”, hidrojen enerjisini Avrupa Yeşil Mutabakatı’na ilişkin olarak öncelikli kilit bir inisiyatif olarak nitelemektedir. Bu bağlamda, hidrojen enerjisinin yakın gelecekte, daha çok gündeme geleceği anlaşılmaktadır. 

Türkiye’nin konuya uzak olmadığı ancak alması gereken inisiyatifler olduğu söylenebilir. Hidrojen kullanımını ilk olarak kısmi ölçekli kullanım bazında artırılmalı ve bunun için ilgili düzenlemelerin yapılması yerinde olacaktır. Bu amaçla, örneğin, hidrojen üretiminin desteklenmesi, doğal gaz şebekelerine hidrojen katkısı gibi konuların öncelenmesi mümkündür. Bu bağlamda, teknolojik, ekonomik ve mevzuat konusunda çalışmaların yapılmasına önem vermek gerekecektir. Ayrıca, büyük miktarlarda hidrojen üretiminde en uygun yollardan biri nükleer enerjiden yararlanmaktır. Dolayısı ile Türkiye’nin yeni nükleer santraları (Akkuyu projesine ilaveten) planlaması ve hayata geçirmesi hidrojen  üretimi için de önem arz ediyor olacaktır.

Öte yandan, Karadeniz’de en uzun kıyısı bulunan ülke olarak Türkiye’nin Karadeniz’de var olan H2S gazını değerlendirmek konusunu gündeme alarak şimdiden planlanması önemli bir başka konuyu oluşturmaktadır. Böylelikle, Türkiye; dünyada kullanımı arta giden bir trend gösteren hidrojen için kendi ihtiyacını karşılamaktan öte ihracatçısı da olabilir. Kısaca, Türkiye’nin hidrojen enerjisi ve ilgili konularda var olanları genişleterek bir yol haritası oluşturması ve uygulamaya koyması yerinde olacaktır. 

Fazla olarak, hidrojen enerjisinin öne çıkmasının, (kısmi de olsa kullanımıyla) enerji politikalarını etkileyeceği anlaşılmaktadır. Özellikle doğal gaz ve LNG ithalatını etkileyeceği söylenebilir. Bu durum doğal gazı olmayan ülkeler açısından olumlu görülse de doğal gaz ve LNG ihraç eden ve/veya etmek isteyen ülkeler açısından olumsuzluk ifade etmektedir. Bu durum enerji ekonomisini, enerji envanterindeki dengeyi ve enerji politikalarını etkileyebilecektir. Oysa ihracatçı ülkeler arasında Rusya ve ABD gibi dünya siyasetinde etkin olan ülkeler yer almaktadır. Sonuçta enerji politikalarından öte, dünya siyasetinde etkilenmeler ve ilgili manüplasyonlar yaşanabilecektir ki; bunlara da hazırlıklı olunması yerinde olacaktır.

ZİYARETÇİ YORUMLARI

Henüz yorum yapılmamış. İlk yorumu aşağıdaki form aracılığıyla siz yapabilirsiniz.

BİR YORUM YAZ