Kaynak Elektrik Enerji, Elektrik, Aydınlatma, Elektronik ve Otomasyon Dergisi
Related Articles
Y.Doç.Dr. Aydın TAVMAN / İ. Ü. Mühendislik Fak. Kimya Bölümü
Mevcut yakıt kaynaklarının bir gün tükenme riski mevcut olma düşüncesi insanlığı yeni kaynak arayışlarına itmektedir. Bunun için de en önemli kaynak hidrojen olarak görünmektedir.
Mevcut yakıt kaynaklarının bir gün tükenme riski mevcut olma düşüncesi insanlığı yeni kaynak arayışlarına itmektedir. Bunun için de en önemli kaynak hidrojen olarak görünmektedir. Son yıllarda günümüzün en önemli enerji kaynağı olan petrol rezervlerinin ömrünün azaldığı düşüncesiyle alternatif enerji arayışları zaman zaman gündeme gelmektedir. Alternatif enerji olarak en çok şans verilen enerji türü hidrojen enerjisidir.
Hidrojenin enerji kaynağı olduğunun anlaşılması 1839’a kadar uzanır. O yıl William Grove “yakıt hücresi” denilen ve hidrojen enerjisi üreten sistemleri keşfetti. Yakıt hücreleri 1800’lü yılların ikinci yarısında insan hayatını kolaylaştıracak en büyük keşiflerin başında sayılmıştır. Ancak petrol ile çalışan içten yanmalı motorların icadı (1876) ve arkasından petrol ile çalışan araçların üretilmesi ile bu umutlar azalır gibi olmuştur.
20’nci yüzyıl’ın başlarında petrol rezervleri hakkındaki bilgilerin ve petrol teknolojisindeki gelişmelerin yetersiz oluşu nedeniyle hidrojen enerjisi üzerindeki çalışmalar sürmüştür. Bununla birlikte yakıt hücreleri, petrol ile ekonomik maliyet ve uygulama bakımından rekabet edemediği için fazla ilgi görmedi. Ancak tamamen terk edilmeyen yakıt hücreleri üzerinde çalışmalar devam etti ve hidrojen ile çalışabilen içten yanmalı ilk motor Rudolf Erren tarafından 1930’lu yıllarda geliştirildi. 1960’lı yıllarda ise Almanya’da hidrojen enerjisi ile çalışan ilk araç üretildi. Yine 1960’lı yıllarda Amerikalı astronotlar elektrik üretmek için yakıt hücresi kullanarak hidrojen enerjisinden yararlandılar. 60 ve 70’lı yıllarda hidrojen enerjisine gösterilen ilgi o kadar yoğun oldu ki, 1972’de UCLA firmasının ürettiği hidrojenle çalışan araç, şehir araç dizayn yarışmasında birinci seçildi.
Son yıllarda ise otomotiv sanayiinde hidrojen enerjisi ile çalışan prototip araçların üretimine ilginin arttığı gözlenmektedir. Ancak şimdiye dek hidrojen enerjisi ile çalışan otomobiller ticari amaçlarla henüz seri olarak üretilmeye başlanmamıştır. Çünkü hidrojen enerjisi petrol ile rekabet edecek durumda değildir. Hidrojen enerjisi petrole göre son derece pahalıdır.
ABD Başkanı G.W. Bush 28 Ocak 2003 tarihinde yaptığı bir konuşmada hidrojen enerji¬sinin önemine vurgu yaparak bu alandaki çalışmalara destek amacıyla 1.7 miyar dolarlık bir kaynak ayrıldığını söylemiştir. ABD’nin önümüzdeki yıllarda enerji politikasında alternatif enerji arayışları da yer almaktadır.
Hidrojen enerjisinin birçok avantaj ve dezavantajı vardır. Avantajları şunlardır:
1- Hidrojen, kaynakları evrende son derece bol ve yaygındır.
2- Hidrojen petrol yakıtlarına göre ortalama 1.33 kat daha verimli bir yakıttır.
3- Hidrojen zararsız bir gaz olup, hidrojenin enerjiye dönüşmesinde ısı ve suyun dışında başka bir yan ürün oluşturmaz.
4- Hidrojenden enerji elde edilmesi esnasında çevreyi kirletici ve sera etkisini artırıcı hiçbir gaz ve zararlı kimyasal madde üretimi söz konusu değildir. Bu özelliği nedeniyle hidrojen enerjisine “temiz enerji” de denir.
5- Hidrojen enerjisinin stratejik olarak da bazı avantajlar kazandırması mümkündür. Örneğin, hidrojen ile çalışan yakıt hücresinin maliyeti düşürüldüğünde en önemli enerji özelliğini kazanabilir. Öte yandan mevcut yakıt kaynaklarına ulaşmada yaşanabilecek bazı sorunlar (ekonomik sorunlar, güvenlik sorunları gibi) ve rezervler ne kadar çok olursa olsun bir gün tükenme riskinin mevcut olrna düşüncesi insanlığı bu enerji kaynaklarına karşı bir alternatif arayışına itmektedir. Bu arayış içinde en önemli kaynak şu anda -yukarıda da bahsedildiği gibi- hidrojen gibi görünmektedir.
Hidrojenden enerji üretmenin temel dezavantajları ise şunlardır;
1- Doğada son derece bol olmasına karşın enerji üretiminde kullanılan hidrojen gazının son derece saf olması gerekir. Saflaştırma işlemi maliyeti artıran en önemli süreçtir. Bu nedenle saf hidrojen üretiminin maliyeti petrol ve doğalgaza göre yaklaşık 4 kat daha yüksektir, jlave olarak, hidrojen ile çalışan yakıt hücreleri içten yanmalı motorlardan 10 kez daha pahalıdır. Hidrojen enerjisinden yararlanırken uygulamada birtakım zorluklarla karşılaşılmaktadır. Örneğin enerjinin üretildiği yakıt hücreleri ve hidrojenin depolandığı tankların hacmi geniş yer kaplamaktadır. Hidrojen petrole göre 4 kat fazla hacim kaplar; hidrojenin kapladığı hacmi küçültmek için hidrojeni sıvı halde depolamak gereklidir. Bunun için de yüksek basınç ve soğutma işlemine ihtiyaç vardır. Öte yandan bu iki sorunla yakından ilgili bir başka temel problem yakıt hücresi ile çalışan araçlar yakıt takviyesi yapmak istedikleri zaman ortaya çıkacaktır. Petrol istasyonlarında yakıt hücreleri için hidrojen, yani yakıt malzemesi bulmak bir sorun olabilir; veya bu tip enerji kaynaklarına yatırım yapmanın yatırımcı açısından müşteri bulamama yani ölü yatırım yapma gibi riskleri mevcuttur. Bu tip sorunların çözümü de belli bir ekonomik maliyet ve zaman gerektirir.
4- Petrol ile çalışan motorlar içten yanmalı motorlardır. Bu motorların yakıt hücresi ile çalışmalarında çeşitli zorluklar vardır. Dolayısıyla yakıt hücresi ile uyumlu çalışacak motorların. geliştirilmesi zarureti vardır.
Yukarıda verilen bilgiler ışığında şu sonuca varmak mümkündür: Ekonomik boyut açısından bakıldığında uzun bir gelecek zaman içerisinde petrol ve doğalgaz ile rekabet edebilecek alternatif bir enerji kaynağı yok gibi gözükmektedir.
Ancak konuya sadece maliyet açısından değil diğer faktörler de göz önüne alınarak bakıldığı takdirde başta yakıt hücreleri olmak üzere füzyon vs. gibi çeşitli alternatiflerin bulunduğunu söylemek mümkündür.
Eğer çevresel faktörler, hava kirliliğinin artması, ozon tabakasındaki incelmenin daha tehlikeli boyutlara ulaşması, sera etkisi ile dünyamızdaki ekolojik dengenin iyice bozulması gibi, hayatımızı tehdit eder hale gelirse, o zaman belki de kaçınılmaz olarak terniz enerji denilen enerji türlerine -füzyon, hidrojen vs. enerjisi- yönelme olabilir.
insan sağlığı ve ekolojik faktörler daha baskın olacağı için enerji maliyeti ikinci plana atılabilir. Bu da genelde alternatif enerji arayışları özelde de hidrojen enerjisi ile ilgili çalışmaların sürdürülmesini gerekli kılmaktadır.
