Enerji Dönüşümü ve Hidrojen

Geçen haftaki yazımda, küresel ısınmanın yaratmaya başladığı çevre felaketlerini bir an evvel en aza indirmenin, insanlar ve gezegenimizde yaşamakta olan tüm canlıların geleceği açısından büyük önem taşıdığına değinmiş, bu bağlamda enerji üretiminde ve kullanımında acilen ciddi bir dönüşümün gerektiğini vurgulamıştım.

Ekonomiden dış politikaya, eğitimden sosyal yaşama, adeta paralel bir evrende yaşayan Türkiye’nin neler yapması gerektiğine de yer vermiştim. Bu bağlamda, genelde sürekliliği olmayan yenilenebilir enerjinin, depolanabilir ve taşınabilir hale dönüştürülmesinin önemini vurgulamıştım. Ek olarak, ülkemizde yoğun yatırımların olduğu azotlu gübre, cam, çimento, demir-çelik gibi sektörlerin karbon salınımını ciddi şekilde azaltabilmek için yeşil hidrojen üretiminin son derece kritik olduğunun altını çizmiştim. Bugün bunu biraz daha açmaya çalışacağım.

Hidrojen birincil bir enerji kaynağı değil. Ancak, başka kaynaklardan üretilen enerjiyi depolamak ve nakletmek açısından oldukça kullanışlı. Hidrojen ağırlık olarak benzin ve dizelin üç katından fazla enerjiyi depolayabiliyor. Bu avantajına karşılık hacim olarak, gaz halinde olduğunda, benzin ve dizelin dört misli yer kapsıyor. Bu da bir dezavantaj. Ayrıca yüksek yanıcılığı da önemli bir risk oluşturuyor. Bu dezavantajlarına rağmen hidrojen günümüz enerji sorunlarının giderilmesinde önemli bir rol oynayacak gibi duruyor.

Hidrojeni endüstriyel olarak üretebilmek için üç yöntem söz konusu. Bu yöntemlerin sonunda elde edilen hidrojen de gri, mavi veya yeşil olarak adlandırılıyor. Gri ve mavi hidrojen üretiminde, karbon tabanlı yakıtlardan yararlanılıyor. Taş kömürü, linyit ve doğalgaz bu yakıtlara örnek olarak verilebilir. Ancak gri hidrojen üretim yönteminde, ortaya çıkan karbondioksit havaya salınırken, mavi hidrojen üretim yönteminde karbondioksit yer altında depolanıyor.

Mavi hidrojen üretimi atmosferik ısınmaya etki etmediğinden çevre açısından tercih edilen bir yöntem. Fakat İngilizce’de “carbon sequestration” adı verilen karbon ayrıştırma ve depolama teknolojisi, çok uzun yılardır yapılan çalışmalara rağmen, hala ekonomik hale getirilememiş. Bu işlem, şimdilik sadece İzlanda gibi jeolojik yapısı uygun bazı ülkelerde ekonomik olarak mümkün olabilmekte. ABD, Kanada, Birleşik Krallık, Hollanda ve Norveç’te de mavi hidrojen konusunda yoğun çalışmalar var.

Türkiye’de üretilen endüstriyel hidrojen ise gri olarak tanımlanan hidrojen sınıfına girmekte. Aslında genel anlamda ürettiğimiz gri hidrojen, Haber-Bosch metoduyla amonyak ve azotlu gübre üretiminin bir yan çıktısı.

Şekil:1 Hidrojen üretim yöntemleri

Yeşil hidrojen üretiminde ise yenilenebilir elektrik enerjisi kullanılmakta ve atmosfere sadece oksijen salınmakta. Bu nedenle de doğaya hiçbir şekilde zarar vermemekte. Güneş, rüzgar, jeotermal, (biraz tartışmalı olmakla birlikte) biyokütle veya hidrolik güç kaynakları kullanılarak üretilen elektrik enerjisi kullanılarak elektroliz yöntemiyle sudan ayrıştırılan hidrojen depolanmakta ve elektrikte pik talebin oluştuğu zamanlarda, yeniden elektrik enerjisine dönüştürülerek şebekeye verilmekte. Yani hidrojen bir anlamda dev bir batarya işlevi görmekte.

Kullanılan yöntem gereği yeşil hidrojen üretmek için tatlı suya gereksinim var. Bu nedenle doğal bir tatlı su veya baraj gölünün kıyısı yeşil hidrojen üretmek için çok uygun. Gölün yakınına kurulacak bir güneş paneli tarlası veya rüzgar değirmeni çiftliğiyle üretilecek elektrikle elektroliz yöntemiyle yeşil hidrojen üretmek olası.

Son dönemlerde, büyük bir nükleer güçten elektrik üretme kapasitesine sahip olan Fransa, nükleer enerji kullanılarak sudan üretilen hidrojenin de yeşil hidrojen olarak tanımlanmasını istemekte. Bu sayede, sürekli çalışması gereken ve baz enerji sağlayan nükleer santrallerinin, gece elektrik talebi düştüğünde ortaya çıkan atıl kapasitesini yeşil hidrojen üretimi için kullanabilecek.

Nükleer enerjinin üretimi esnasında sera etkisi yaratmadığı son derece açık olmakla birlikte tartışmaya yol açan bazı dezavantajları bulunmakta. Bunlardan biri, oluşabilecek kazalarda çevreye salınabilecek radyasyon konusu. Diğer bir sorun, gerek nükleer enerjinin üretimi sırasında, gerekse kullanım ömrü dolduğunda santralin sökülümü esnasında çıkacak atıkların depolanması. Bu nedenle bazı çevreler, yeşil hidrojen üretme yeteneğine rağmen nükleer enerjinin bu kapsamda değerlendirilmemesi düşüncesindeler.

Başta Avrupa ülkelerinde olmak üzere, dünyanın pek çok bölgesinde, hidrojenin doğalgaz yerine evlerin ısıtılması için de kullanılması düşünülüyor. Ancak, bu şimdilik pek anlamlı değil gibi. Zira doğalgaz boru ve dağıtım hatlarında hidrojen nakletmek olası değil. Yeni boru hatları döşenmesi gerekiyor veya doğalgaz ile karıştırılarak doğalgaz boru hatlarıyla nakli düşünülüyor. Örneğin, Büyük Sahra’daki bol güneşten yararlanılarak üretilen hidrojeni Avrupa’ya taşımak, sonra da evlere ve sanayiye kullandırtmak, astarı yüzünden pahalıya mal olacak gibi görünüyor.

Şekil:2 Evlerde hidrojen kullanımı

Günümüzün doğalgaz ve petrol şirketleri bu konuda hükümetlerinden destek almaya ve kamuoyu oluşturmaya çalışıyorlar. Ama aslında amaçları, kendileri için yeni bir iş sahası yaratarak büyük enerji dönüşümü sonunda hayatta kalmak gibi. Pek çok bilim insanı, hükümetlerin kaynaklarını ısı pompalarının randımanını artırıcı çalışmalara ve binaların izolasyonuna harcamasının daha akılcı olduğunu söylüyor.

Hidrojenin en etkin kullanılabileceği alanlar ise daha önce de belirttiğim gibi cam, kimyasallar, demir-çelik, azotlu gübre ve çimento sektörleri. Belki zamanla trenlerde ve TIR’larda da, hatta hava ulaşımında yaygın olarak kullanmak söz konusu olacak. Bu sektörlerin karbon salınımına neden olan üretim teknolojilerinden yeşil hidrojen kullanan teknolojilere geçmeleri dünyamız için son derece önemli.

Dünyada doğaya zarar vermeyen enerji konusunda en çok kafa yoran ve yatırımlara başlayan ülkelerden biri Hindistan. Güneşin ve suyun bol olduğu bu ülkede, yeşil hidrojen üretimi etrafında kümelenmiş sanayi bölgeleri oluşturuluyor. Gujarat Eyaleti bu konuda başı çekiyor. Hindistan’da hedef, kilogramı halen 4 dolara üretilen yeşil hidrojenin maliyetini 1 dolara indirmek ve gri hidrojenle rekabet edebilir hale getirmek (Bilim insanları 2 dolar hedefinin daha gerçekçi olduğunu düşünüyor). Üretilen hidrojeni de öncelikli olarak kümelenmiş sanayi bölgelerinde demir-çelik, azotlu gübre, cam ve çimento üretiminde kullandıktan sonra, geri kalanını büyük enerji santralleri kurarak Hindistan’ın enterkonnekte sistemine aktarmak. Şu ülkedeki korkunç kömür tüketimi ve hava kirliliği göz önüne alındığında bu yaklaşım yaşamsal önem taşıyor.

Türkiye ne yapabilir?

Avrupa’nın en yüksek rüzgar ve güneş enerjisi potansiyellerinden birine sahip olan Türkiye, gerekli yatırım sermayesini çekerek, ilk etapta bu potansiyelin bir bölümünü yeşil hidrojen üretimine dönüştürmeli. Kademe kademe gerçekleşecek bu dönüşümde, önce Hindistan gibi bazı sektörlere öncelik vererek rekabet avantajını korumalı, bu amaçla kritik sektörlerin karbon salınımını en aza indirgemeli; daha sonra da yine Hindistan gibi güneş ve rüzgar üretim kapasitesinin yetmediği zamanlarda enterkonnekte sistemini beslemeli. Bu sayede de hızla taş kömürü ve linyit santrallerini tasfiye etmeli. Saçma sapan, dışa bağımlılık yaratan nükleer enerji yatırımlarından da vazgeçmeli.

Ayrıca, Türkiye’nin Avrupa enterkonnekte sistemine dahil olması da doğayla barışık enerjiye dayalı elektrik ihraç etmesi açısından çok büyük bir avantaj oluşturuyor. Türkiye Avrupa’ya doğrudan yenilenebilir enerji satabileceği gibi, enerji arzının talebi tam karşılayamadığı zaman dilimlerinde, yeşil hidrojende depoladığı enerjiyi de yeniden elektriğe dönüştürerek Avrupa enterkonnekte sistemini besleyebilir.

Hindistan kadar olmasa bile, Türkiye’nin de yeşil hidrojen üretim maliyeti oldukça düşük olacaktır. Bu enerjiyi kullanacak olan sanayinin ürünleri ihraç edildiğinde de, dünyadaki temiz enerji ile üretilen ürünlerle daha kolay rekabet edebilecektir. Yukarıda değinilen bu beş sektörün ürünlerini kullanarak üretim ve ihracat yapan otomotiv, beyaz eşya gibi sektörler için de konu son derece önemlidir. Zira, bu sayede AB’nin başlatmayı düşündüğü ‘sınırda çevre vergisi’nden Türkiye’nin etkilenmemesi mümkün olacaktır.

Teknoloji gelişir ve Avrupa’dan talep gelirse, hidrojeni boru hatları veya gemilerle nakletmek de daha ileride elbette düşünülebilir.

Şu anda Türkiye’de yeşil hidrojen yatırımları için en uygun yer Güney Marmara’dır. Hemen yaralanabilecek sanayi tesislerinin olması, İstanbul, Bursa ve Kocaeli gibi büyük sanayi ve yerleşim bölgelerine yakınlık, rüzgar, güneşten elektrik üretim potansiyeli, kömür santralleri için halihazırda kurulmuş olan enerji hatlarının olması ve hidrojen üretimi için gerekli su, bu bölgeyi ilk seçenek yapmaktadır. Ancak, Türkiye’de yeşil hidrojen üretimi için Yumurtalık ve GAP bölgesi gibi başka yöreler de söz konusudur.

KKTC ile ilgili de son bir paragraf; rüzgar ve güneş enerjisi üretimi ile desteklenecek ve Geçitköy Barajı yanına yapılacak bir yeşil hidrojen üretim tesisi ve bu hidrojeni kullanarak elektrik şebekesini besleyecek bir santral ile KKTC 24 saat kendine yetecek temiz enerji üretebilir. AB’nin finanse etmeye hazır olduğu yeşil hat üzerinde kurulması önerilen dev güneş paneli tarlaları, eğer konu Türkler ve Rumlar tarafından politize edilmezse, bu iş için bir fırsattır. Her iki tarafın da dar görüşlülüğü nedeniyle gerçekleşmesi zor görünse bile, yine de hayal edelim. Zira Kıbrıs’ın uzun vadede refahı doğalgazda değil yenilenebilir enerjide yatmaktadır.