1.1 Giriş
1.2 Hidrojen Elementinin Özellikleri Nelerdir ?
1.3 Yeşil Hidrojen Nedir? Gri Ve Mavi Hidrojenden Farkı Nedir ?
1.4 Yeşil Hidrojen Nasıl Elde Edilmektedir ?
1.5 Yeşil Hidrojen Nerelerde Kullanılabilir ?
1.6 Yeşil Hidrojen Teknolojisinin Avantajları Ve Dezavantajları Nelerdir ?
1.7 Sonuç
GİRİŞ
Teknolojinin ve sanayinin devirler kapatıp açmasını kolaylıkla gözlemleyebilen 21. yüzyılın insanları olarak her zaman enerjiye ihtiyaç duymaktayız. Cep telefonlarımızı şarj etmek için prize takarken, televizyonu açarken, arabamızı kullanırken ve evimizi ısıtmak için doğalgazı açarken enerjinin farklı formlarını kullanmaktayız. Halihazırda enerji ihtiyaçlarımızı gidermek için kullanılan fosil yakıtlar ise sağlamış olduğu yüksek enerjinin yanı sıra dünyayı da büyük bir krizle karşı karşıya bırakmaktadır. Bu nedenden dolayı birçok ülke 2050 yılına kadar fosil yakıtların kullanımının ciddi oranda azaltılmasını hedeflemektedir. Bu durum bilim insanlarını ve mühendisleri gelecek için temiz ve verimli enerji kaynakları konusuna yöneltmiştir. Bugünkü yazımızda ise bu sorunun çözümü olabilecek Yeşil Hidrojen Teknolojisi konusunu ele alacağız.
HİDROJEN ELEMENTİNİN ÖZELLİKLERİ NELERDİR ?
Hidrojen 1766 yılında Henry Cavendish tarafından bulunan bir elementtir. H sembolüne sahip olan hidrojen 1 atom numarasına sahiptir. Periyodik tablonun 1. periyodunun 1A grubunda bulunmaktadır. Elementlerin en hafifidir. Doğada H2 formunda bulunmaktadır yani hidrojen moleküler yapılı bir elementtir. Standart koşullarda gaz formunda bulunan hidrojeni sıvı hale getirmek çok zordur. Hidrojen renksiz, kokusuz, tatsız, zehirsiz ve oldukça yanıcı bir gazdır. Hidrojenin önemli avantajlarından biri ise yüksek enerji içeriğine sahip olmasıdır. 1 kg hidrojen 2,1 kg doğalgaz veya 2,8 kg petrolün sahip olduğu enerjiye sahiptir. Ancak, birim enerji başına hacmi yüksektir. Ametal özellik gösteren hidrojenin oluşturmuş olduğu kovalent bağlardan dolayı Dünya üzerinde neredeyse tamamı su veya organik bileşikler gibi moleküler formda bulunmaktadır. Hidrojen, evrende en kolay bulunan elementlerden biri olma özelliğine sahiptir ve evrenin keşfedilen kısmının %90’ını oluşturur. Bu yazıda asıl odaklanacağımız nokta ise hidrojenin doğa dostu üretilme biçimi olacaktır.
YEŞİL HİDROJEN NEDİR ? GRİ VE MAVİ HİDROJENDEN FARKI NEDİR ?
Hidrojenin yeşil, mavi ve gri gibi sıfatlarla ayrılmasının temel sebebi üretilirken doğaya ne kadar zararlı madde salınımı yaptığıyla alakalıdır. Dünya devletlerinin asıl amaçları ise temiz ve yüksek enerji verimliliğine sahip olan hidrojenin, Dünya’ya en asgari miktarda zararlı salınımı verecek şekilde üretilmesinin yollarını bulmaktır. Yeşil Hidrojen Teknolojisi bu arayışın yüksek potansiyelli bir çözümüdür. Yeşil Hidrojen Teknolojisi, yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanarak suyun elektroliz işlemine uğratılıp hidrojenin elde edilmesi işlemidir. Bu teknoloji sayesinde üretim sürecinde çıkış olarak herhangi bir karbon ya da zararlı gaz salınımı olmayacaktır. Bu sayede Dünya hem yüksek enerji barındıran hem de temiz bir enerji kaynağı olan hidrojenle buluşacaktır. Hidrojen üretmenin diğer yolları olan Gri ve Mavi Hidrojen Teknolojisi ise hidrojeni fosil yakıtlar yoluyla elde etme yöntemidir. Ancak, bu üretim biçimi Dünya’nın karbonu uzaklaştırma amacıyla tamamen zıt düşmektedir. Tüm bu nedenlerden dolayı süreç sonunda herhangi bir zararlı salınımı olmayan Yeşil Hidrojen Teknolojisinin en uygun form olduğu kabul görülmektedir.
YEŞİL HİDROJEN NASIL ELDE EDİLMEKTEDİR ?
Hidrojen üretmenin en temiz ve verimli yolu olan Yeşil Hidrojen Teknolojisinin amacı, hidrojeni üretirken yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmak ve suyun elektrolizi işleminin yardımı ile karbon salınımı yapmadan hidrojen elde etmektir.
Hidro, jeotermal, güneş, rüzgâr, odun, bitki artıkları, biyokütle, gel-git ve dalga gibi yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak suyun elektrolizi için kullanılacak elektrik enerjisi üretilmektedir. Buradan elde edilen elektrik akımı güvenli bir yol ile suyun elektroliz olacağı sistemlere gönderilir. Elektrik akımı suyun elektroliz işlemine uğrayacağı elektroliz sistemlerine ulaşır. Akım elektroliz sistemlerine uygulandıktan sonra su, çeşitli indirgenme ve yükseltgenme tepkimeleri yardımı ile hidrojene ve oksijene gaz formunda ayrılmaktadır. Elde edilen oksijen salınabilir. Hidrojen ise yeterli hacimlere sahip, sızdırmaz tanklar vasıtasıyla depolanabilir veya doğrudan işlem göreceği yerlere borular yardımı ile aktarılabilir. Bu teknolojinin hedeflediği ana amaç ise gerçekleşmiş olur. Yani, bu süreç sonunda herhangi bir karbon salınımı veya zararlı gaz salınımı yapılmaz.
YEŞİL HİDROJEN TEKNOLOJİSİ NERELERDE KULLANILABİLİR ?
- Endüstriyel Kullanımı : Şu anda fosil yakıtlardan üretilen hidrojenin büyük bir çoğunluğu petrol artıma, amonyak üretimi, metanol üretimi, çelik üretimi, cam üretimi, metalurji, mekanik parça üretimi, gıda işlenmesi ve hidrokarbonların kükürtten arındırılması gibi alanlarda kullanılmaktadır. Yeşil Hidrojen ile birlikte bu alanlarda kullanımı çevreye çok daha az zarar verecek şekilde devam edebilir.
- Uzay Çalışmaları İçin Kullanımı : Hidrojenin enerjiyi en çok yoğunlaştıran yakıt olma özelliğine sahip olmasından dolayı uzay çalışmalarında roket yakıtı olarak kullanılmaktadır. Yeşil Hidrojen Teknolojisi ile üretilecek bu roket yakıtı ise doğa dostu olacaktır.
- Yakıt Hücresinde Kullanımı : Yakıt hücrelerinde hidrojen ve oksijenin birlikte kullanılması ile elektrik enerjisi üretilir. Yakıt hücreleri arabalarda, dizüstü bilgisayarlarda ve cep telefonlarında kullanılabilir. Bunun yanı sıra büyük yakıt hücreleri elektrik şebekelerine elektrik sağlayabilir, binalarda yedek ve acil durum gücü sağlayabilir ve elektrik şebekelerine bağlı olmayan yerlerde elektrik sağlayabilir.
- Enerji Üretiminde Kullanımı : Dünya’da birkaç enerji santrali, yanma gazı türbinlerinde bir doğalgaz-hidrojen yakıt karışımı üzerinde çalışmayı planladıklarını belirtti. Ohio’daki 485 MW Long Ridge Enerji Üretim Projesi tesisi, sonunda %100 yeşil hidrojen kullanmayı planlayan bir gaz türbininde %95 doğal gaz/%5 hidrojen yakıt karışımıyla çalışacak gazla çalışan bir yanma türbinine sahiptir. Utah’daki mevcut bir kömürle çalışan enerji tesisinin, başlangıçta %30’a kadar hidrojen kullanacak ve sonunda %100 yeşil hidrojen kullanacak olan kombine çevrimli gazla çalışan bir tesise dönüştürülmesi planlandı .
- Havacılık Ve Deniz Taşımacılığı İçin Kullanımı : Hidrojen, değiştirilmiş gaz türbini motorları aracılığıyla yakılabilir veya yakıt hücreleri aracılığıyla gaz türbinini tamamlayan elektrik gücüne dönüştürülebilir. Her ikisinin kombinasyonu, tamamen hidrojenle çalışan oldukça verimli bir hibrit elektrik tahrik zinciri oluşturur. Havacılıkta bir diğer kullanımı ise Yenilenebilir elektrik kullanılarak üretilen hidrojenin, net sıfır sera gazı emisyonuna sahip bir karbon yakıtı oluşturmak için karbondioksit ile birleştirilmesidir. Deniz taşımacılığında ise yakıt hücrelerinin gemilere uyarlanması söz konusudur. Gemilere güç sağlamak için, hidrojenin yakıt hücrelerine yüklenmesi gerekir; burada hidrojen enerjisi, geminin tahrik mekanizmasına güç sağlayan elektrik ve ısı enerjisine dönüştürülür. Bu hücreler hidrojenle beslendiği sürece hem karbondan uzaklaşma fikri hem de verimlilik fikri gerçekleşmiş olur.
YEŞİL HİDROJEN TEKNOLOJİSİNİN AVANTAJLARI VE DEZAVANTAJLARI NELERDİR ?
Bu teknolojinin avantajları :
- Sürdürülebilir Olması : Yeşil Hidrojen Teknolojisinin en önemli avantajı üretilirken herhangi bir kirletici gaz yaymamasıdır. Bu özelliği ise çevremizi büyük problemlerden kurtarmaktadır.
- Çok Çeşitli Kullanımı : Yeşil Hidrojen çeşitli endüstrilerde, uzay çalışmalarında, yakıt hücrelerinde, elektrik üretiminde ve taşımacılık da kullanılabilir. Aynı zamanda çevreye zarar veren kömürün hem mali açıdan hem de enerji verimliliği açısından yerini alma potansiyeline sahiptir.
- Depolanabilir Olması : Hidrojen gaz formunda olan bir madde olduğu için sızdırmaz ve güvenli tanklarda depolanabilir. Zor da olsa sıvılaştırılarak depolanması da mümkündür. Hidrojenin depolanabilir olması ise enerjiyi istenilen zamanda erişilebilir hale getirmektedir.
- Yenilenebilir Enerji Kaynaklarını Kullanması : Yeşil Hidrojen Teknolojisinde hidrojen üretilirken yani elektroliz işlemi sırasında güç kaynağı olarak yenilenebilir enerji kaynakları kullanılmaktadır. Bu durum ise insanlığı fosil yakıtlara bağlılıktan uzaklaştırmaktadır.
Bu teknolojinin dezavantajları :
- Maliyetli Olması : Yeşil Hidrojen Teknolojisinde elektroliz işleminin güç kaynağı olarak kullanılan yenilenebilir enerji yöntemleri; fosil yakıtlara, gri ve mavi hidrojene kıyasla son derece maliyetlidir.
- Tehlikeli Olması : Hidrojen oldukça uçucu ve yanıcı bir gaz olduğu için yüksek derecede güvenlik sorunu oluşturmaktadır. Renksiz ve kokusuz özellikleri ise onun sızıntı açısından takip edilmesini daha da zorlaştırmaktadır.
- Ulaştırılmasının Zor Olması : Hidrojen gazı her ne kadar yüksek enerji verimliliğine sahip olsa da birim enerji başına hacmi çok yüksektir. Bu nedenle hidrojenin gaz formunda bir noktadan diğer noktalara ulaştırılması hem tehlikeli hem de fazlaca taşıt gerektirebilir.
- Uygulanması İçin Büyük Yatırımlar Gerektiriyor Olması : Bu teknolojide yenilenebilir enerji kaynakları kullanıldığından dolayı birçok yeni güneş paneli sistemleri, rüzgâr paneli sistemleri ve hidroelektrik santrali gibi yatırımlar gerekmektedir. Bunun yanı sıra bu teknolojide su kullanılacağından dolayı su kaynakları ve su arıtım sistemleri de göz önünde bulundurulmalıdır.
SONUÇ
Yeşil Hidrojen Teknolojisi, Dünya’nın fosil yakıtlardan uzaklaştırılması amacıyla üzerinde en çok araştırma yapılan konulardan bir tanesidir. Getirmiş olduğu avantajlarının yanı sıra hala aşılamamış önemli dezavantajları bulunmaktadır. Bu nedenle Dünya önemli oranda fosil yakıtları kullanmaya devam etmektedir ve bu teknolojiye henüz adapte olamamıştır. Ancak, bilimin ve mühendisliğin hızla geliştiği çağımızda, çözümler de hızla üretilmektedir. Bundan dolayı dezavantajların çeşitli çalışmalar ile ortadan kaldırılmasıyla, Dünya Yeşil Hidrojen Teknolojisine geçebilir.
Yorumlar