Fosil Yakıtlar ve Hidrojenin Geleceği

Doğadaki enerji kaynakları birincil enerji kaynaklarıdır. Birincil enerji kaynaklarının fiziksel durumu farklı olacak biçimde dönüştürülmesi (transformation) ile elde edilen ikincil enerjilere, enerji taşıyıcı denir. Elektrik yüzyılı aşkın süredir kullanılan bir enerji taşıyıcıdır. Doğada bileşik biçimde bulumadığından bir enerji kaynağı değildir. Bu güne kadar kullanılan yakıtlar doğal yapılı ya da bunların fiziksel durumları sabit kalarak değiştirilmesi ile elde edilmiş ürünlerdir.

Hidrojen birincil enerji kaynakları ile değişik hammaddelerden üretilebilmekte ve üretiminde dönüştürme işlemi yer almaktadır. Bu nedenle elektrikten bir yüzyıl sonra teknolojinin geliştirdiği yeni enerji taşıyıcıdır.
Tarımsal atıklardan da hidrojen üretimi mümkündür.
Hidrojen ; önemli bir kimyasal olmasından başka, tükenmekte olan fosil yakıtlara alternatif olabilecek bir enerji kaynağıdır. Günümüzde endüstriyel boyuttaki hidrojen üretiminin tamamına yakını hafif hidrokarbonların (örneğin doğal gaz) parçalanmasıyla gerçekleştirilmektedir. Fakat hidrojenin yakıt olarak kullanılabilmesi için ekonomik ve doğayla uyumlu bir üretim tekniğinin geliştirilmesi gerekir. Bu nedenle biyolojik olarak hidrojen üretimi gerçekleştirilen mikroorganizmalardan yararlanmak gündeme gelmiştir. Doğada bulunan anaerobik bakteriler, fotosentetik bakteriler ve alglerin birçok türü metabolizmaların gereği olarak hidrojen üretmekte ; ayrıca kullanılan hammaddeler ve oluşan tüm ürün ve yan ürünler biyolojik çevrimin bir parçası olduğu için üretim süreci doğaya zarar vermektedir.

Temiz enerjilere ilgi büyüyor.
Hidrolik kaynaklar bir yana bırakılacak olursa, temiz enerji alternatifleri arasında gerek doğrudan ısı üretilen, gerekse elektrik üretilen enerji çeşitleri arasında güneş ve jeotermal ayrıca rüzgar ilk sırada yer alıyor. Dünya genelinde artan elektrik talebi karşılamada temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarını geliştirmak daha kolay olurken, ulaşım araçlarında petrol türevlerinin yerininalabilecek uygulama imkanına sahip, temiz ve yenilenebilir bir kaynak bulmak yakın zamana kadar imkansız denecek ölçüne zorluk arz ediyordu. Bugün ise en güçlü ve gerçekçi alternatif hidrojen olarak gözüküyor.

ABD’de ve İzlanda’da hidrojenle çalışan toplu taşıma araçları trafiğe girmiş durumda.Büyük otomobil üreticileri Ar-Ge departmanlarında hidrojen alternatifini somut projelerle elealıyorlar.

Gerek elektrik enerjisi üretiminde yüzde 50’yi aşan kullanım oranı bulması, gerekse ulaşım araçlarında ve sanayide doğrudan kullanılan tek enerji kaynağı durumunda olması, buna karşılık çevre ve insan sağlığı üzerinde olumsuz ve uzun vadede kalıcı etkiler bırakması bakımından fosil yakıtlar birçok ülkede olduğu gibi Türkiye’de temiz çevre kavramına giderek daha fazla ilgi ve hassasiyet gösterilmesi sonucunu doğuruyor.
Hidrojeni hangi elektrik enerjisiyle üreteceğimiz önemli bir husustur.
Hidrojen her ne kadar güneş , nükleer hatta fosil gibi birincil enerji kaynakları ile suyun mevcut olduğu büyük sanayi tesislerinde üretilse de hidrojen üretirken kullanılan elektriğin kirletici fosil yakıtlardan üretilmemesi entegre güneş-hidrojen sisteminin sağlıklı işlemesi açısından daha önceliklidir.
Japonya’da Milli Uzay Gelişim ajansı (NASDA) ve Laser Enstitüsü (ILT) 2010’da ilk denemesini yapmayı ve 2020’de devreye sokmayı planladıkları uzaydan laser projesi geliştiriyorlar. Hammadde olarak deniz suyu kullanılıyor. Projeye göre uydu üzerinde 10MW’lık bir kapasiteye sahip bir tesis planlanıyor.
Büyük ölçekli uygulamalarda hidrojen terk edilmiş yer altı maden ocaklarına mağaralara veya su tablarına depolanabilir. Boru hatları veya süper tanklarla enerji tüketim merkezlerine taşınabilir.

Nüfusunun az olması (ikiyüz bin civarında), önemli jeotermal enerji kaynaklarına sahip bulunması ve coğrafi konumu sebebiyle İzlanda 2030 yılında tam enerji bağımsızlığına ulaşmayı, bu tarihte artık dışarıdan petrol ve gaz almayacak duruma gelmeyi hedefliyor. 2004 için ilk hidrojen otomobillerin ve balıkçı gemilerinin hizmete girmesi öngörülüyor. Taşımacılık sektöründe petrolden vazgeçmeye karar veren ülke böylelikle CO2 emisyonu yüzde 50 azaltmayı , kirletici partikül ve kükürt dioksit emisyonunu ise sıfıra indirmeyi hedefliyor. Elektrik enerjisini yüzde 80’ni nükleer santrallerden üreten Fransa’da Atom Enerjisi Komiserliği (CEA) 204’e kadar hidrojen enerjisi konusundaki araştırmalar için 150’den fazla eleman istihdam etmiş ve 30 milyon Euro’luk bir bütçe ayırmış durumda. Hidrojen otomobil yakıtı olarak, içten yanmalı bir motorda havayla karıştırılarak benzin-hava karışımından daha yüksek bir verim sağlar. Ortalama bir otomobil 400km’de 24lt benzin yakar. Aynı mesafe için içten yanmalı hidrojen motorunda 8 , yakıt hücreli otomobilde ise 4 kg hidrojene ihtiyaç duyulur. Hidrojenin 4 kg’si oda şartlarında 45 metreküp hacim kaplar. Bu hacimin basınç altında azaltılması gerekir. Bugün hidrojenin küçük miktarlardaki nakli bile büyük tanklarla yapılıyor. Üretimiyle nakli zor ve pahalı. Uzay uçuşları , süper iletkenlik manyetik rezonans uygulamaları gibi bu maliyeti kaldırabilecek sektörlerde kullanılıyor. Hidrojen küçük bir atom olduğundan kristal yapılara kolayca sızabilir.

Bu nedenle manometre ölçeğindeki karbon yapılarında veya hibrid bileşiklerinde depolanabilme imkanı üzerinde çalışılıyor. Yakıt hücreli hibrid sistemler bir elektrik ve bir içten yanmalı motor , dolayısıyla iki farklı enerji dönüşüm ve depolama sistemi içerirler. Yakıt hücresi ve yakıt tankı , iki sistemin enerjisini depolar. Sürüş için iki motor kombine olarak kullanılır ve motorlar biribirine seri yada paralel olarak bağlanabilir. Paralel bağlı sistemlerde özellikle şehir içinde yakıt hücreli elektrik motoru kullanılacak , şehir dışında görevi içten yanmalı motor devralacak. Böylelikle şehir içinde düşük emisyon ve gürültü azlığı avantajlarından şehirlerarası uzun mesafeli sürüşlerde de , içten yanmalı motorun yüksek performansından yararlanabilecek. Seri bağlı sistemlerde, bütün sürüş öndeki elektrik motoruyla gerçekleştirilir ve arkadaki içten yanmalı motorun kullanımı sınırlandırılır. Bu bakımdan , paralel bağlı sistemler daha kullanışlıdır. 2005’ten itibaren ileri teknolojiye sahip içten yanmalı motorların tercihinde artış beklenmektedir.

Hidrojenle elektrik kesintilerine son.
Hidrojen karbon içermeyen bir yakıt olduğundan, fosil yakıtların neden olduğu türden bir kirliliğe yol açmaktadır. Yanmadan elektrik üretimine kadar çeşitli alanlara yanıt verebilen esnek bir yakıttır. Gaz ve sıvı biçimde saklanarak uzun mesafelere taşınabilmektedir. Üretiminde yenilenebilir kaynakların kullanılması durumunda , bu kaynakların doğasında bulunan kesintili olma sorunununa da çözüm getirmektedir.

2010 yılına kadar yakıt olarak hidrojenin ticari kullanımının başlaması beklenmektedir. Amerika piyasasının koşullarına göre üretim ve dağıtım giderleri ile vergiler de eklenmiş biçimde , otomotiv yakıtı olarak benzin ve hidrojen enerjisinin maliyetleri karşılaştırıldığında, hidrojenin benzinden 1,4 – 5,5 pahalı olduğu görülmektedir. Ancak bu maliyet göreceli olup , hidrojen çağına adım atılmakla hızlı düşüşü beklenmektedir. Çevre etkisini de içeren efektif ise düşüktür. Türkiye’de hidrojen teknolojisi ile ilgili araştırma ve geliştirme çalışmalarına geç kalınmıştır.

Pekçok kullanım alanı.
Hidrojenin alevli yanması ; içten yanmalı motorlar, gaz tiribünleri, jet motorları, roket motorları,ısıtma,pişirme alanlarında kullanılmaktadır. Hidrojenin direkt buhara dönüşme işlemi ise buhar tiribünleri , buhar tahrik, endüstriyel buhar, buharla ısıtma uygulamalarla kullanılır. Hidrojenin katalitik yanması; pişirme, su ısıtma , hacim ısıtma, absorpsiyonlu soğutma işletmelerine uygulanmaktadır.
Hidrileşme çevirimi önemli bir özelliği olup, pek çok uygulamada bu özelliğinden yararlanılmaktadır. Bu uygulamalar;H2 depolama H2 zenginleştirme-ayırma, D2 ayırma , komresyon , pompaj, ısı pompası, soğutma , iklimlendirme , elektrik üretimi biçiminde sıralanabilir.
Hidrojen Carnot çeviriminin sınırlayıcı etkisi altında kalmadan , yakıt hücreleri yardımıyla ve elektrokimyasal çevirimle direkt elektrik üretiminde kullanılabilen bir yakıttır. Bu işlemde hidrojen alkali, fosforik asit, katı polimer, ergimiş karbonat, katı oksit tip elektrotli yakıt hücrelerinde yüzde 50-80 verimle kullanılabilmektedir. Genel olarak hidrojen ; ulaştırma için en uygun , en iyi dönüşebilirliği olan , kullanım verim yüksek , çevre ile uyumlu, emniyetli bir yakıttır.

Engeller Kalktıkça…
Hidrojen yakıtı veya hidrojen enerji teknolojisi ; hidrojenin üretim teknolojisi, hidrojenin taşınması ve depolanması teknolojisi, hidrojen kullanım teknolojisi alt bölümlerine ayrılır. Bu alt bölümlerin tümünde önemli gelişmeler sağlanmış olup, uygulanabilir teknoloji birikimi bulunmaktadır. Uygulamaların yaygınlaştırılmasının önündeki engeller, ekonomik faktörler ve mevcut enerji sistemleri ile konvansiyonel motorların demodeleşmesinin getirebileceği stratejik sakıncalardır. Ancak çevresel koşullar bir an önce kullanımının başlamasını gerektirmektedir.

Hidrojen üretiminde tüm enerji kaynakları kullanılabilir.
Kullanımı ilk sıralarda yer alan petrol ve doğal gazın sınırlı sunumuna karşın hidrojen su içinde bol bulunan bir maddedir ve yerli enerji kaynakları ile üretimi olanaklıdır. Çeşitli kaynakları yerini kolaylıkla alabilecek karakterdedir. Başlıca yanma ürünü kirletici değildir. Projelenen üretim maliyeti 10-15 yıllık süreçte fosil yakıtlarla rekabet edebileceğini göstermektedir . Birincil kaynakların en verimli biçimde değerlendirilmesine olanak sağlayan bir taşıyıcıdır. Hidrojen aynı zamanda birincil enerji kaynaklarından elde edilecek enerjinin depolanması için de bir araçtır. Hidrojen üretiminde tüm enerji kaynakları kullanılabilir. Kullanılan hammaddeler ise su , fosil yakıtlar ve biyokütle materyalleridir. Ancak hidrojenin temelde, sudan yenilenebilir enerjilerle üretilmesi istenmektedir. Hidrojen esas olarak , hidrokarbon içeren hammaddelerin buhar reformasyonuna tabi tutulmasıyla üretilir. Amonyum ve metanol eldesi için doğal gazın buhar reformasyonu yapılır , sermaye gerektirmemesi ve üretim maliyetlerinin düşük olması nedeniyle buhar reformasyonu yönetimine devam edileceği bekleniyor. Enerji verimi buharlı metan reformasyonu için yüzde 86 ve kömür gazlaştırma yöntemi için yüzde 59’dur . Doğal gazın buhar reformasyonunun maliyeti , kömür ya da su elektrolizi ile elde edilen yüzde33 daha ucuzdur. Hammadde, doğal gazdan , petrol, kömür ve katı atıklar gibi diğer kaynaklara kaydıkça üretim maliyeti artacaktır. Katı atıkların ve atık suyun reformasyonu yoluyla sentetik gaza dönüştürülmesi ile hidrojen açığa çıkar.

Türkiye olarak biz ne yapmalıyız.
Türkiye bir an önce hidrojen enerjisi teknolojileri için adım atmalıdır. Bunun için bir devlet politikası olarak özel sektör bilgilendirilmeli ve teşvik edilmeli, güçlü müteşebbisler de dünyadaki gelişmeleri takip etmeli ve kısa vadede sonuç almayı beklemeden bu konuda ortak yatırımlara yönelmelidirler.

Kaynak ; internet.

Bunları da sevebilirsiniz

Fosil Yakıtlar ve Hidrojenin Geleceği” için 5 yorum

  1. ben foto sentetik bakterilerle hidrojen üretmek istiyorum acaba nasıl yapabilirim bana yardımcı olursanız çok sevinirim ben anadolu lisesi 2 sınıfta okuyorum tşkler.

  2. ben dogrudan ayrıştırma kullanmaksızın enerji üretiminden yanayım biliyorum ki bu mümkün hatta farkına varan sanayi devi ülkelerde var devlet teşviği ve yardımı olursa pek alaa bizde yapabiliriz direkt su’dan enerji üretimi yani ayrıştırma hem masraflı hemde global tehlike arz ediyor kendine yeten sistem varken neden uğraşalım Kİ prensip ve teoride çok basit ve %1000 çevreci TEŞEKKÜRLER..

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir