Kaynak Elektrik Enerji, Elektrik, Aydınlatma, Elektronik ve Otomasyon Dergisi
Related Articles
Prof. Dr. Osman SEVAİOĞLU
Hidrojen enerjisi üzerindeki ticari ve endüstriyel uygulamaların 2025’lere, hatta bazı görüşlere göre 2050’lere, hatta ve hatta 2070’lere kadar uzanıyor olması, konuyu spekülasyona açık bir hale getiriyor. Prof. Dr. Osman SEVAİOĞLU, hidrojen enerjisinin ve bu konudaki spekülasyonların içyüzünü değerlendirdi.
Özet
Son zamanlarda hidrojen enerjisi ve yakıt hücreleri üzerinde sektörle ilgili konferans, sempozyum ve yayınlarda oldukça fazla sayıda rapor ve makale çıkmaya başladığı malumdur. Bu raporların belli bir kısmının konu üzerinde akademik çalışma yapan araştırmacılar tarafından hazırlanmış olduğu kabul edilebilir. Bununla birlikte, bu yazıların geriye kalan kısmının konunun genel bir yöneliş halini alması nedeniyle, konudan geri kalmamak amacıyla hazırlanmış, birtakım yazılar olduğu ortadadır.
Hidrojen enerjisi üzerindeki ticari ve endüstriyel uygulamaların 2025’lere, hatta bazı görüşlere göre 2050’lere, hatta ve hatta 2070’lere kadar uzanıyor olması, konuyu spekülasyona açık bir hale getirmektedir.
Ülkemiz enerji sektörünün düzenlenmesi ile görevli bir kuruluşta uzun süredir görev yapmış birisi olarak hidrojen enerjisi ile ilgili olarak düzenlenen çeşitli konferans, sempozyum ve yayınlarda öne sürülen görüşleri, sektörünün bir mensubu gözüyle, mühendislik prensipleri, bilimsellik, uygulanabilirlik, gerçekçilik, ülke ihtiyaçları, hatta ciddiyet açısından inceleme fırsatı buldum. Bu yazının ana amacı, hidrojen enerjisinin ve bu konuda yapılan spekülasyonların içyüzünün değerli sektör mensuplarına açıklanmasından ibarettir.
Giriş
Öncelikle belirtilmesi gerekir ki, hidrojen, hidrojen bileşikleri hariç, dünyada serbest olarak mevcut olmayan bir yakıttır. Yani hidrojen mevcut olmayan bir kaynaktır. Hidrojen serbest halde sadece güneşte ve güneş sisteminde sadece birkaç gezegende mevcuttur. Buradan da, bu yakıtın ticari kullanıma geçilebilmesi için öncelikle endüstriyel olarak geniş çaplı ve ucuz bir şekilde elde edilmesinin gerekli olduğu sonucu ortaya çıkmaktadır.
Hidrojen endüstriyel olarak geniş çaplı ve ucuz bir şekilde nasıl elde edilebilir? Bu hususta çeşitli görüşler mevcuttur. Bu görüşlerden bazıları hidrojenin en kolay ve ekonomik olarak sudan, bazıları kömürden, doğalgazdan, biyogazdan (metandan), bazıları ise Karadeniz’in dip katmanlarındaki hidrojen sülfürden elde edilebileceğini öne sürmektedirler. Görüldüğü gibi, bu kaynakların çoğu primer enerji kaynaklarıdır. Bir başka ifade ile hidrojenin elde edilebilmesi için öncelikle bu kaynaklardaki bileşiklerinden ayrıştırma işlemine tabi tutulması gerekmektedir. Bu açıdan bakıldığı takdirde, hidrojenin, primer enerji kaynakları kullanılarak elde edilecek bir enerji olduğu, yani, sekonder bir enerji olduğu söylenebilir.
Konu ile ilgilenen taraflarca hidrojen elde edilmesi üzerinde çeşitli konferans, sempozyum ve yayınlarda öne sürülen görüşler aşağıdaki kısımda kısaca özetlenmiştir.
Hidrojen Elde Edilmesi
Bir iddiaya göre, hidrojen en kolay suyun elektroliz edilmesi ile elde edilebilir. Sudan hidrojen elde edilmesi lisede fizik derslerinin her öğrencinin öğrendiği ilginç konulardan birisidir. Bilindiği gibi, bu yöntemde içi su dolu bir kaba elektrotlar daldırılmakta ve bu elektrotlara DC elektrik akımı verilmekte ve bu şekilde su bileşenlerine ayrıştırılmaktadır. Bu işlem sonucunda elde edilen hidrojen ve oksijen ayrı kaplara doldurularak saklanmakta, nakledilmekte ve istenirse yakılarak tekrar birleştirilebilmektedir. Esasen, bu tekrar yakma işlemi, yakıt hücresi olarak bilinen sistemin ana prensibidir. Bir başka ifade ile elektroliz işlemi ve yakıt hücresinde meydana gelen işlemler kimyasal süreç olarak birbirlerinin tam tersidir. Birinde girdi olarak su ve elektrik verilmekte, çıktı olarak oksijen ve hidrojen elde edilmekte, diğerinde ise, girdi olarak oksijen ve hidrojen verilmekte ve çıktı olarak da elektrik ve su elde edilmektedir.
Bilindiği gibi, su, tabiatta bulunan en dengeli (stable) yapıya sahip bileşiklerden birisidir. Bir bileşiğin dengeli olması demek, bileşenlerinin birleşmesi esnasında ortaya önemli bir miktarda enerjinin çıkması ve bu enerjinin çevre tarafından absorbe edilerek (emilerek) alınması demektir.
Milyarlarca yıl önce dünyada mevcut olduğu kabul edilen hidrojen muhtemelen oksijenle birleşerek içindeki enerjiyi dışarıya vererek soğumuş ve su haline gelmiştir. Açığa çıkan enerji ise, çevreye yayılarak dış ortam tarafından absorbe edilmiştir. Esasen dünyada bol miktarda su olması, yani, bütün okyanusların su ile dolu olması da bu nedenledir. Bir başka ifade ile dengeli bir bileşiğin, yani suyun, bileşenlerine ayrıştırılabilmesi için önce ondan absorbe edilmiş olan bu enerjinin tekrar ona geri verilmesi gerekmektedir.
Konuya enerjinin korunması prensibi açısından bakıldığı takdirde, kapalı bir sistemde bulunan bir yakıt hücresinden elde edilen elektrik enerjisinin o yakıtı elde etmek için kullanılan elektroliz işlemi esnasında girişte verilen elektrik enerjisinden daha fazla olmaması, hatta sistem kayıpları nedeni ile daha az olması gerektiği söylenebilir. Buradan da, bu tür bir kapalı sistemin aslında enerji üretmediği, sadece kendisine verilmiş olan enerjiyi depoladığı, daha sonra, bu enerjiyi o da kısmen geri verebildiği söylenebilir. Esasen bu husus, meslek camiasında enerjinin korunması prensibi olarak bilinen bir termodinamiğin birinci kanunudur, yani, bir doğa kanunudur.
Yukarıdaki kısa açıklamadan, suyun, yani bir hidrojen bileşiğinin, aslında yakıt olmadığı, sadece kendisine verilen elektrik enerjisi yardımı ile iki temel bileşenine ayrıldığı, bu bileşenlerin daha sonra istenirse yakılarak tekrar birleştirilebildiği ve bu birleştirme esnasında da bu enerjiyi geri iade ettiği, yani kendisine verilen enerjiyi üzerinde taşıdığı, hatta bu taşıma esnasında da belli bir kısmını kaybettiği söylenebilir.
Sudan hidrojen elde edilmesi için kullanılan yöntemin içyüzü kısaca bundan ibarettir. Şimdi hidrojen elde etmek için düşünülen diğer yöntemleri kısaca inceleyelim.
Hidrojen elde etmek için düşünülen diğer bir yöntem, doğalgazın ayrıştırılmasıdır. Bu yöntemde metan (C-H4) olan doğalgazın ayrıştırılarak hidrojen ve karbona veya karbon dioksite dönüştürülmesi düşünülmektedir. Bu işlem sonunda ortaya çıkacak olan sera gazı-karbon dioksitin havaya salınması bir yana, hidrojenin aslında doğalgazdan elde edilecek olması ve doğalgazın dışa bağımlı ve son derece pahalı bir yakıt olması yöntemin cazibesini tamamen ortadan kaldırmaktadır. Primer bir enerji kaynağı kullanılarak elde edilecek sekonder bir enerjinin fiyatının bu enerjinin hammaddesi olan primer enerjinin fiyatından daha ucuz olamayacağı açıktır.
Doğalgazdan ayrıştırma yoluyla geniş çaplı, ucuz ve ticari olarak hidrojen elde edilmesi için gerekli olan teknolojik altyapının dünyada ne ölçüde gelişmiş ve hazır olduğu sorusu bir yana, tüm dünyada doğalgaz santrallarının belli bir gelişmişlik düzeyine ulaşmış olduğu, verimliliklerinin giderek artmakta olduğu, ama öte yandan hidrojen yakarak enerji üreten bir santralın henüz mevcut olmadığı, hidrojenin ancak yakıt hücrelerinde yakılabildiği de üzerinde düşünülmesi gereken ayrı bir konudur.
Hidrojen elde edebilmek için düşünülen diğer bir yöntem Karadeniz’in belli katmanlarında bulunun hidrojen sülfürdür (H2S). Bu yöntemde hidrojen sülfürü oluşturan iki element birbirinden ayrıştırılmakta ve bir gram hidrojene karşılık 16 gram sülfür (kükürt) ve bunun sonucunda da kükürt dioksit (SO2) ortaya çıkmaktadır. Bu ise, termik santrallarda ortaya çıkan ve son derece ciddi bir sorun olan kükürt dioksit ve bunun sonucunda ortaya çıkan sülfürik asit problemi ile aynı sonuçları doğurmaktadır. Bu yöntemin cazip olmadığı sektör mensupları tarafından kabul edilmektedir.
Hidrojen elde etmek için düşünülen diğer bir yöntem nükleer elektriktir. Nükleer santrallar üzerinde çevrecilerin koro halinde karşı çıktığı bir dönemde, hidrojen elde edebilmek için nükleer santral kurulmasını savunabilmek son derece zordur. Kaldı ki, böyle bir santral kurulsa dahi, bu santraldan elde edileceğin elektriğin ulusal enterkonnekte sistem yolu ile iletilmesi, hidrojeni bir enerji taşıma aracı kullanılarak iletilmesine göre her zaman daha caziptir.
Yukarıdaki paragrafta öne sürülen görüşler, petrol veya kömüre dayalı termik santrallardan elde edilen elektrik kullanılarak hidrojen elde etmek için de aynen geçerlidir.
Hidrojen elde etmek için kullanılması düşünülen bir başka yöntem ise, Karbondioksit izolasyonu (sequestration) olarak bilinen yöntemdir. Bu yöntemde hidrojen, kömür kaynaklarından elde edilmektedir. Çin’de kullanıldığı iddia edilen bu yöntemin teknolojisi hakkında ortada fazla bir bilgi mevcut olmadığı gibi, kendisi bir element olan karbondan kimyasal bir işlem ile bir başka element olan hidrojenin nasıl elde edildiği de cevaplanması gereken ciddi bir sorudur.
Hidrojen elde etmek için kullanılması düşünülen rüzgar, güneş, fotovoltaik gibi primer enerji kaynakları henüz hem çok pahalı, hem de düzensiz olmalarının yanı sıra, bu kaynakları kullanılarak elde edilecek elektriğin ulusal enterkonnekte sistem yolu ile iletilmesi, hidrojeni bir enerji taşıma aracı kullanılarak iletilmesine göre her zaman daha caziptir.
Hidrojenin elde edilmesi yöntemleri üzerinde özet olarak şunlar söylenebilir: Hidrojenin elde edilmesi için öne sürülen yöntemler, halen bazı üniversitelerin laboratuvarlarında masa üzerinde küçük cam kaplarda yapılan birtakım basit deneylerden öteye gidememiş durumdadır. Mevcut durum itibarı ile bu tür araştırmaların ülkemizin enerjide dışa bağımlılığının azaltılması ve yüksek enerji tarifelerinin aşağıya çekilmesi yönünde hiçbir önemi olmadığı ve ciddiye alınmaması gerektiği ortadadır.
Elektroliz Yönteminin Fizibilitesi
Hidrojen enerjisi veya genel olarak enerji üzerinde yapılacak teknik tartışmalarda hiçbir zaman gözden uzak tutulmaması gereken bir husus vardır ki, o da, kurulacak sistemin gücünün ve dolayısıyla boyutunun devasa olması gerektiğidir. Bir başka ifade ile eğer hidrojen elektroliz yöntemi ile ve geniş çapta, yani en az birkaç MW gücünde bir çıkış elde edilmesi arzu ediliyor ise, o zaman bu tür bir sistem için devasa bir elektroliz havuzunun gerekli olduğu kabul edilmesi gerekmektedir. Bu havuza yine devasa boyutlarda belki de yüzlerce, binlerce elektrot batırılacak ve bu elektrotlara belki de çevredeki büyük bir elektrik santralından elektrik verilecektir. Tüm bunlar, mühendisliğin ve mühendislik ekonomisinin kabul edemeyeceği büyüklüklerdir.
Sisteme verilecek elektriğin DC olması ve bu nedenle de yine çok büyük boyutlarda statik bir AC/DC çevirme ünitesinin kullanılması gerekecektir. Buradan elde edilecek hidrojen ve oksijen için de keza, yine çok büyük hacimde depolama tanklarının inşa edilmesi gerekecektir. Basıncı düzenleyebilmek için bu tankların üst kapaklarının muhtemelen ağır, fakat hareketli olması gerekecektir. Ayrıca depolanan hidrojen ve oksijenin iletilmesi ve tankerlere doldurulması için devasa boyutlarda birtakım kompresör ünitelerinin kullanılması gerekecektir. Böyle bir sistemin emniyetli ve verimli bir şekilde işletilebilmesi için ayrıca bir bilgisayara dayalı gelişmiş bir kontrol ve kumanda merkezinin gerekli olacağı da ortadadır.
Hidrojenin primer bir enerji kaynağı olmadığı, sadece enerji depolayabilen ve bu enerjiyi daha sonra kısmen geri verebilen taşıyıcı bir araç olduğu düşünülürse, hidrojen enerjisi taraftarlarına son derece ciddi, önemli ve temel bir soru sorulması gerektiği ortaya çıkmaktadır. Bu soru da; nasıl olup da henüz fizibilitesi bile yapılmamış olan böyle bir enerji depolama ve taşıma sisteminin bir ülkenin enerji sektörünün sorunlarına ve geleceğine bir çözüm olarak öne sürülebildiğidir.
Hidrojen Enerjisinin Fizibilitesi
Mühendislik, ülke, toplum ihtiyaçları doğrultusunda bir sorunu, eldeki kıt kaynaklarla belli işletme şartlarını sağlayarak çözebilme sanatıdır. Bir başka ifade ile mühendis her zaman elinde az kaynak bulunan ve bu kaynakla, karşılanamaz ölçüde geniş bir toplumsal ihtiyacı çözmek ile karşı karşıya olan kimsedir. Eğer bu kaynaklar sonsuz olsa idi, o zaman bu ihtiyaçların çözülmesi elbette, son derece sağlam, geniş, rahat ve uzun ömürlü altyapılar inşa edilerek kolayca mümkün olabilirdi.
Hidrojen enerjisinin uygulanması hususunda da, yukarıdaki mühendislik prensibi aynen geçerlidir. Toplumsal açıdan hidrojen enerjisi de, ancak diğer enerji alternatiflerine göre, ticari olarak daha ucuz, daha uygun, daha uygulanabilir olduğu takdirde benimsenecektir. Bu açıdan bakılınca, konu üzerinde yapılan fikir tartışmalarının, konuya salt akademik bir ruhla bakan araştırmacılarla, ekonomi, fizibilite ve uygulanabilirlik açılarından bakan mühendis karakterine sahip uygulayıcılar arasındaki derin görüş ayrılığından kaynaklandığı da söylenebilir.
Akademik bir unvana sahip olmam nedeniyle, belki, benim de fanatik bir ruh ile konuya salt akademik bir ruhla bakan ve hidrojen enerjisi lehinde olan araştırmacılarla aynı tarafta olmam gerektiğini düşünenler olabilir. Ama unutulmamalıdır ki, bu ünvan bana yaptığım bilimsel araştırmalardan ziyade, mühendislik yani uygulama üzerinde yaptığım akademik çalışmalar nedeniyle verilmiştir. Uzun yıllar enerji sektörünün uygulama tarafında yer almış birisi olarak, konunun ekonomi, fizibilite, teknik ve ticari uygulanabilirlik, serbest piyasa ve rekabet prensipleri bakımından derinlemesine incelenmesinin gerekli olduğuna inananlardanım.
Yukarıda kısaca açıklanmaya çalışılan sistemin son derece büyük bir yatırım olduğu ve bu yatırımın bir şekilde bir yerden finanse edilmesi gerektiği ortadadır. Bu finansmanın kaynağı kim veya hangi kuruluş olacaktır? Devlet mi? mesela, TÜBİTAK mı olacaktır? Devlet olacaksa, neden Devlet olacaktır? Tüm dünyanın ve ülkemizin hızla serbest piyasa ortamına doğru yönlendiği bir ortamda, devlet, fizibilitesi, maliyeti, yatırım bedeli, finansmanı, geri ödeme planı olmayan böyle büyük bir projeyi nasıl ve neden destekleyecektir? Bu kuruluş eğer devlet değilse, o zaman kimdir? O zaman, bu kişi veya kuruluş devlet için geçerli olan bu soruları kendisi için sormayacak mıdır?
Hidrojen Enerjisi ve Çevre
Hidrojen temiz bir enerji değildir. Hidrojen enerjisinin, topluma ve kamuoyuna sadece yakıt hücrelerinden bahsedilerek temiz bir enerji kaynağı olarak tanıtılması mühendislik ve akademik etik anlayışına uygun bir davranış değildir, hatta bir yanıltma çabası olarak dahi kabul edilebilir, zira sorun hidrojenin temiz bir şekilde elde edilebilmesindedir.
Elektroliz işlemini yapabilmek için gerekli olan elektrik enerjisinin başka bir yöntemle bir dış kaynaktan elde edilmesi gerekmektedir. Bu enerji klasik veya nükleer yöntemlerle, yani, bir termik, hidroelektrik, rüzgar, güneş, fotovoltaik veya nükleer santraldan elde edilecektir. Bu durumda da, hidrojen enerjisi kullanıldığı zaman ortaya çıkacak çevre kirliliği, bu santralların yol açtığı çevre kirliliğinden daha az olmayacaktır. Bir başka ifade ile hidrojen enerjisi, ancak onun elde edilmesi için kullanılan yöntem kadar çevre dostudur. Aslında hidrojen elde edebilmek için elektrik enerjisi kullanan bir yöntem, bu elektriği elde etmek için primer bir yakıt yakan elektrik santralının yol açtığı çevre kirlenmesinin de nedenidir.
Sonuç olarak; hidrojen enerjisinin, elde edilmesi esnasında ortaya çıkan çevre kirliliğinin sorumluluğundan kendisini kurtaramadığı kabul edilmelidir. Hidrojen enerjisi ancak kendisinin elde edilmesi için gerekli olan enerjiyi üreten klasik veya nükleer santral kadar çevre dostudur.
Hidrojen bir Enerji İletme Yöntemi midir?
Hidrojen elde edebilmek için elektroliz ünitesine elektrik verildiği, yakıt hücresinden de sonunda elektrik elde edildiği dikkate alındığı zaman, hidrojen enerjisinin sonuçta bir enerji taşıma aracı olduğu ortaya çıkmaktadır.
Bu durumda, hidrojen enerjisi taraftarlarının cevaplaması gereken son derece ciddi, önemli ve temel bir soru ortaya çıkmaktadır. Bu soru da; girişi ve çıkışı elektrik enerjisi olan ve içinde hidrojen olan ve tüm prensibi bu hidrojeni taşıyarak aslında enerji taşımaya dayanan böyle bir kapalı sistemin, kaybı en fazla % 3.5-5 olan bir enterkonnekte (iletim) sistemine karşı neden daha iyi bir çözüm olduğu ve tercih edilmesinin iddia edilmesidir.
Bilindiği gibi, elektriğin hidrojen enerjisi kullanılarak taşınmasına gerek kalmadan, enterkonnekte sistem vasıtası ile uzun mesafelere çok daha kolay, ucuz ve emniyetli olarak iletilmesi her zaman mümkündür ve bu iş zaten böyle yapılmaktadır. Esasen, bu yöntem tüm dünyada ve ülkemizde de kullanılan bir yöntemdir ve bu şekilde enerji iletildiği takdirde, ortaya çıkan sistem kayıpları, en fazla % 3.5-5 arasındadır. (İletim sistemi kayıpları ile dağıtım sistemi dağıtım kayıpları ayrıdır).
Hidrojen enerjisi taraftarlarının iddialarında ikna edici olabilmeleri için yukarıdaki iki temel soruya cevap verebiliyor olmaları gerekmektedir. Bu cevaplar ortaya konulmadan, hidrojeni dünyada mevcut bol ve ucuz bir yakıt olarak kabul eden ve buna dayanarak, sadece yakıt hücrelerini, onların işleyişini, verimliliğini ve çevre dostu olduklarını öne süren bir yaklaşımın eksik, hatalı hatta yanıltıcı bir yaklaşım olduğu ortadadır.
Hidrojenin Depolanması ve İletimi
Hidrojenin elde edildikten sonra nasıl depolanacağı ve iletileceği de bir başka önemli konudur. Hidrojen atom yarıçapının çok küçük olması nedeniyle, güvenli olarak depolanması, saklanması ve iletilmesi son derece zor olan bir gazdır. Bilindiği gibi hidrojen, hava ile karıştığı zaman son derece patlayıcı, tehlikeli olabilen bir gazdır. 1940 lı yıllarda meydana gelen meşhur Hindenburg Zeplin faciası bugün bile hala TV lerde gösterilmektedir. Bu nedenledir ki, daha sonra zeplinlerde hidrojen kullanılması yasaklanmış ve yerine helyum kullanılmaya başlanmıştır. Bir başka ifade ile meskun mahallerdeki hidrojen depoları potansiyel birer bombadır. Bu özellikleri nedeniyle, hidrojen, “karbon nano tüp” veya “palladyum tüp” denilen özel, çift cidarlı, sağlam ve son derece pahalı çelik kaplarda saklanmakta ve iletilirken de bu özelliğe sahip borularla iletilmektedir. Mevcut doğalgaz sistemi için kullanılan depolama iletim sistemlerinin hidrojen için kullanılması mümkün değildir. Enerjiyi elektriğe çevirerek 380 kV enerji nakil hatları ile ucuz ve güvenli bir şekilde iletmek yerine, yüzlerce kilometre uzunluğunda hidrojen boruları döşeyerek iletme fikri, akla, hayale, mantığa, pratiğe, mühendisliğin temel prensiplerine uymayan afaki bir düşünceden ibarettir. Orta Doğu Ülkelerinden Türkiye üzerinde Avrupa’ya binlerce kilometre mesafelerden hidrojen boruları ile enerji iletmek fikri ise, mühendisliğin temel prensiplerinden, fizibiliteden, pratik gerçeklerden, ciddiyetten son derece uzaktır.
Keza, son derece patlayıcı bir yakıt olan hidrojeni tankerlerle taşımak da, pahalı, pratik olarak uygulanabilirlikten uzak, insanların can ve mal güvenliğine önem vermeyen hayali bir düşünceden ibarettir. İçinde hidrojen saklanan depolarda bu gaz kaçaklarına, elektrik kontaklarına, terör saldırılarına karşı son derece özel birtakım koruma önlemlerinin alınması gerektiği de ortadadır. Bu tür depoların meskun mahallerin dışında olması gerektiği, buralarla meskun mahaller arasında da, yine, tasarımı, inşaatı, işletmesi son derece problemli, pahalı ve riskli bir boru ağı işletmesinin kurulması gerektiği açıktır.
Hidrojen Alternatif bir Enerji Kaynağı Mıdır?
Bir enerjinin “alternatif” olarak nitelendirilebilmesi için, o enerjinin kendisinin birincil enerji kaynağı olması, yani, o enerjinin bir başka enerjinin yerine geçebilmesi ve o enerjinin ortaya koyduğu çevre kirlenmesi, pahalılık veya dışa bağımlılık gibi birtakım olumsuz özelliklere sahip olmaması gerekir. Örnek olarak, rüzgar, güneş, akarsu gibi temiz enerjiler “primer enerji”lerdir ve termik santrallardan elde edilen enerjiye alternatif olabilmektedirler. Bu temiz enerji kaynaklarının halen nispeten küçük olan kullanım oranlarının orta ve uzun vadede artması ve bu şekilde bu kaynakların belki de ileride çevreye zarar veren bu diğer enerji kaynaklarının tamamen yerine geçmeleri öngörülebilmektedir. Yine aynı şekilde, yerli kömür kaynaklarının, alternatif enerji kaynağı olarak, doğalgaz veya nükleer santralların yerine geçmeleri ve bu şekilde belli ölçülerde dışa bağımlılığı önleyebilecekleri düşünülmektedir.
Öte yandan, hidrojenin birincil bir kaynak olmaması ve mutlaka başka bir enerji kullanılarak elde edilmesi nedeniyle, esasen, alternatif bir enerji olarak nitelendirilmesi de mümkün değildir. Burada alternatif enerji, hidrojenin elde edilmesi için kullanılması düşünülen termik, rüzgar, güneş, nükleer enerjinin kendisidir.
Hidrojen Enerjisinin Muhtemel Kullanım Alanları
Yukarıda ifade edilen görüşlerden hidrojen enerjisinin hiçbir yerde hiçbir şekilde kullanılmayacağı yönünde bir sonuç çıkarılması da elbette doğru değildir.
Prensip olarak hidrojen enerjisi, birim fiyatın ve yatırım maliyetinin fazla önemli olmadığı, teknik performansın daha önemli olduğu bazı uygulamalarda uygulanabilir. Burada “özel önem” deyimi; yanma sonucunda çevrenin kirletilmemesi, çok küçük bir hacme fazla miktarda enerji depolanabilmesi, yanma sonucunda ortaya çıkan suyun belki başka bir amaçla kullanılabilmesi gibi özel önem verilen birtakım performans kriterlerini ifade etmektedir. Örnek olarak, uzun süreli uzay seyahatlerinde, yakıt hücresinden çıkacak suyun astronotlar tarafından içilebileceği, bu şekilde uzay kapsülünde su depolanması için ayrıca bir yer ayrılmasına gerek kalmayacağı düşünülmektedir.
Ayrıca, yüksek hızlı yarış arabaları gibi bazı özel uygulamalar için hidrojenin direk olarak silindirlere verilmesi veya yakıt hücresinden elde edilen elektrik ile çalışan otomobiller düşünülebilir.
Bununla birlikte, tüm bu uygulamaların ticari olarak rekabet edebilir, ucuz ve yaygın uygulamalar olmaktan ziyade, birim fiyatın ve yatırım maliyetinden ziyade teknik performansın daha önemli olduğu birtakım özel uygulamalar olduğu gözden uzak tutulmamalıdır.
Bor
Bor yukarıdaki kapsamda değerlendirilebilir. Bor aslında kendisi enerji içermeyen bir tuzdur. Bir başka ifade ile bor aslında bir yakıt değildir. Bor’un önemi, hidrojenle birleşerek bor hidrat şekline dönüşmesi ve istenirse, bu hidrojeni içine absorbe edebilmesindedir. Bu şekilde hidrojenin bora emdirilmesi ve ortaya çıkan hidrat bileşiğinin emniyetli bir şekilde taşınması ve bu taşıma işlemi sonunda bordaki bu hidrojenin tekrar ayrıştırılarak ayrılmış hidrojenin enerji kaynağı olarak kullanılması düşünülmektedir.
Yukarıdaki açıklamalar doğrultusunda, hidrojenin aslında kendisinin bir enerji kaynağı olmadığı, kendisine verilen enerjiyi absorbe ederek taşıdığı, borun da hidrojeni absorbe ederek hidrata dönüştüğü ve onu bu şekilde taşıdığı söylenebilir. Yani kısaca, hidrojen enerjiyi, bor da hidrojeni taşıyacaktır.
Yukarıda ifade edilen görüşün, yani hidrojenin bora emdirilerek onun bir enerji taşıyıcısı olarak kullanılabileceği üzerindeki görüşün teknik detayları, ekonomik analizi, fizibilitesi, hatta olabilirliği üzerinde herkes tarafından kabul edilmiş bir rapor halen ortada yoktur. Bu emdirmenin olabilirliği, yani, Joule/kg oranı belli değildir. USD/Joule oranı, yani emdirmenin işletme maliyeti belli değildir. Joule-çıkış/Joule-giriş, yani emdirmenin verimliliği belli değildir. Kg/Joule oranı, yani bir Joule enerji taşıyabilmek için kaç kg bor tuzunun taşınması gerektiği, yani bu sistemi kullanan arabanın ilave olarak kaç kilogramlık bir bor yükü taşıyacağı belli değildir. Taşıyıcı olarak borun tekrar kullanılabilme özelliği belli değildir. Uygulamanın can ve mal güvenliği bakımından emniyeti ve güvenilirliği belli değildir. Dünya otomotiv devlerinin bu konuya yaklaşımları belli değildir.
Borun cam, deterjan ve uzay sanayiinde kullanımı bu yazının kapsamı dışında kaldığı düşünülerek, bir kenara bırakılacak olursa, bir enerji kaynağı olarak borun anlamı ve kullanımı da kısaca bundan ibarettir.
Türkiye ve Hidrojen Enerjisi
Konu ile ilgilenenlerin ortak görüşü hidrojen enerjisi ile ilgili gelişmelerin 2020 lerden sonra ortaya çıkacağı ve bu gelişmelerin 2070’lere kadar uzanacağıdır. Bu süre içinde ne gibi gelişmelerin olacağı, hatta olup olmayacağı bile belli değildir. Bu gelişmelerin gelişmiş ülkelerdeki laboratuvarlarda gerçekleştirileceği ve daha sonra ortaya birtakım prototiplerin ortaya çıkacağı, daha sonra da bu prototiplerin enerji ile ilgilenen dünya devleri tarafından uygulamaya konulacağı ve ancak bu aşamalardan sonra bu ürünlerin ticari olarak ülkemize gelmeye başlanacağı beklenebilir.
Bilimsel ve Teknolojik Araştırmalar Arasındaki Fark
Kısaca ifade etmek gerekirse, “bilinmeyen bir tabiat olayının nedenlerinin araştırılması” bilimsel, “bilinen bir tabiat olayının toplum yararı için kullanılması” ise mühendislik yani, teknolojik araştırma sınıfına girer. Bu anlamda, bilimsel ve teknolojik araştırmalar arasında belli bir çizgi olduğu da söylenebilir. Bu ayırım doğrultusunda ülkemiz enerji sektöründe yürütülmesi gereken çalışmalar da kabaca ikiye ayrılabilir: (a) Yeni enerji kaynakları ve bunların özellikleri üzerindeki bilimsel araştırma potansiyelinin dinamiğinin desteklenmesi ve geliştirilmesi (b) Enerjide dışa bağımlılığının azaltılması ve yüksek enerji tarifelerinin aşağıya çekilmesi yönünde mühendisliğe yönelik teknolojik araştırmaların desteklenmesi.
Yukarıdaki ayırım doğrultusunda bakıldığı zaman, hidrojen enerjisi üzerinde yapılan araştırmaların daha çok birinci türe giren bilimsel karakterde araştırmalar olduğu söylenebilir.
Ülkemizde primer enerji kaynaklarının büyük ölçüde dışa bağımlı olduğu ve bu nedenle de enerji tarifelerinin aşırı yüksek olduğu artık herkesçe bilinen ve kabul edilen bir gerçektir. Öte yandan, hidrojen enerjisinin mevcut primer enerji kaynaklarına göre çok daha pahalı olduğu ve bu tarifenin düşürülebilmesi, güvenli, geniş çaplı, endüstriyel yöntemlerin geliştirilebilmesi için ileriye yönelik çok fazla araştırma yapılmasının gerekli olduğu da bir başka gerçektir.
Bilimsel Araştırma Etiği
Ülkemizin teknik eğitim ve araştırma faaliyeti yürüten en önemli üniversitelerinden birisinde görevli bir öğretim üyesi olarak ileriye yönelik bu tür bilimsel araştırma faaliyetlerine karşı olmam, elbette ki, söz konusu olamaz. Esasen, bağnazlıkla eş anlam içeren böyle bir karşıtlık öğretim üyeliği ile de elbette bağdaşmaz. Ülkemizdeki akademik çevrelerin konu üzerindeki bilimsel araştırmaları elbette desteklenmelidir, ama bu araştırmaların daha henüz dünyada bile tam olarak ortaya çıkmamış sonuçlarının bir ülkenin koca bir enerji sektörünün sorunlarına ve geleceğine bir çözüm olarak öne sürülmesinin etik açıdan doğru bir davranış olmadığının herkes tarafından kabul edilmesi de gerekir.
Ürünlerini ve uygulamalarını ve en erken 2020 lerde, o da belki, verecek olan ve dünyada bile henüz daha başlangıç aşamasında olan bilimsel araştırmaların Türkiye’nin enerji sorununa köklü ve kalıcı çözümler getirecek teknolojik bir gelişme olarak kamuoyuna sunulmaya çalışılmasının da meslek etiği açısından sorgulanması gerektiği açıktır.
Sonuçlar
• Hidrojen bir yakıt değil, sadece bir enerji taşıma aracıdır.
• Hidrojen, kendisine verilen enerjiyi depolamakta ve kısmen geri verebilmektedir.
• Hidrojen dünyada serbest halde mevcut değildir, yani olmayan bir enerjidir.
• Hidrojen ancak kimyasal bir ayrıştırma işlemi ile elde edilebilmektedir. Bu ayrıştırma için de enerji gereklidir.
• Hidrojen temiz bir enerji değildir. Hidrojen enerjisi, ancak kendisinin elde edilmesi için kullanılan elektrik enerjisinin üretiminde kullanılan yöntem kadar çevre dostudur. Bu yöntemler de klasik enerji elde etme yöntemleridir.
• Hidrojen birincil enerji olmaması ve mutlaka başka bir enerji kullanılarak elde edilmesinin gerekli olması nedeniyle alternatif bir enerji kaynağı da değildir.
• Hidrojen enerjisi ucuz değildir. Bu, onun sekonder bir enerji kaynağı olmasından, yani onu elde etmek için kullanılacak primer enerji kaynaklarının (elektrik veya doğalgaz) zaten pahalı olmasından ileri gelmektedir. Doğalgaz veya elektrik fiyatları ucuzlamadığı sürece bunlardan elde edilecek olan hidrojen enerjisi de hiçbir zaman ucuzlamayacaktır. Pahalı bir primer enerji, yani doğalgaz veya bu kaynak yakılarak elde edilen elektrik kullanılarak elde edilecek sekonder bir enerji, yani hidrojen enerjisi, ancak o primer enerji kadar ucuz olur.
• Hidrojen enerjisinin ucuzlatılmasının bir tek yolu vardır, o da, elektrik veya doğalgaz kullanılmasına gerek kalmadan başka bir yöntemle elde edilebilmesidir. Böyle bir yöntem ise henüz mevcut değildir.
• Hidrojen enerjisi üzerinde yapılan çalışmalar henüz laboratuvar safhasında ve küçük güçtedir. Bu enerjinin ticari, büyük güçte, ucuz, ciddi ve yaygın olarak uygulanabilirliği için çalışmaların başarılı olmasına da bağlı olarak, 2020 li yıllar öngörülmektedir ve ülkemiz enerji sektörünün acil sorunları göz önüne alındığı zaman, bu yıllara daha çok vardır.
• Hidrojen enerjisi mevcut durumu itibarı ile kısa ve orta vadede enerji sektörünün bilinen sorunlarına bir çözüm getirmek bir yana, katkıda bulunabilecek bir durumda dahi değildir.
• Hidrojen enerjisi ileride, ticari rekabet, ucuzluk, birim maliyetler gibi kriterlerin fazla önemli olmadığı, bunların yerine teknik performansın daha önemli olduğu, yarış arabaları, uzay kapsülleri gibi bazı özel uygulamalarda kullanılabilecektir.
• Ülkemiz enerji sektörü, 2020-2050 ler için değil, 2006-2007 ler için acil çözüm beklemektedir. Bu çözümler genellikle kısa ve orta vadede klasik yöntemlerdedir.
• Hidrojen elde etmek için kullanılacak olan primer enerji kaynağı dışa bağımlı ise, bu yakıt kullanılarak elde edilecek hidrojen enerjisi de dışa bağımlı olur.
• Yakıt hücreleri üzerinde yapılan araştırmalar hidrojen enerjisi üzerinde yapılan çalışmaların sadece küçük bir kısmıdır. Konunun daha önemli, zor ve henüz çözülememiş olan kısmı hidrojenin ucuz, emniyetli, yaygın bir şekilde elde edilmesidir. Konunun bu kısmı üzerinde çözülmek bir yana, henüz daha yöntem üzerinde bir ortak görüşe varılamamıştır. Konunun bu kısmı çözülmeden, sadece yakıt hücreleri üzerinde çalışmak ve varılan sonuçları enerji sektörü için bir çözüm olarak öne sürmek, eksik ve yanıltıcıdır.
• Hidrojenin geniş çaplı ticari olarak elde edilmesi için kullanılması gereken yöntem üzerinde dünyada görüş birliğine varılmış ortak bir yaklaşım henüz yoktur. Düşünülen yöntemlerin hiçbirinin fizibilitesi ortada yoktur. Düşünülen yöntemlerle elde edilecek hidrojenin serbest piyasa ortamında ticari birim fiyatları, yani USD/kg, USD/metreküp oranları, diğer enerji kaynakları ile rekabet edebilme gücü, finansman ve geri ödeme planları ile ilgili hiçbir detay ortada yoktur.
• 2020-2050 aralığında hidrojen enerjisi üzerinde birtakım gelişmeler olması beklense dahi, bu gelişmelerin hidrojenin yakılması üzerinde geliştirilecek yeni teknolojilerden ziyade, onun daha ucuz ve temiz bir şekilde elde edilmesi için geliştirilecek yöntemler üzerinde olması beklenmelidir. Zira sorunun henüz çözülememiş olan ve en önemli teknolojik sorunlarının bulunduğu kısmı burasıdır.
• Hidrojenin elde edilmesi için gerekli olan elektrik enerjisinin hidrojen üretme tesisine verilmesi yerine direkt olarak enterkonnekte iletim sistemine verilmesi ve bu sistem tarafından kolayca ve verimli bir şekilde iletilmesi her zaman mümkündür. Esasen, bu yöntem halen tüm dünyada bilinen, uygulanan, verimli, kaybı az, pratik, emniyetli, güvenli bir yöntemdir. Bu yöntem dururken, hidrojen ile enerji naklinin, yani elektrik iletilmesinin, son derece hantal, kaba, çağdışı, pahalı, mühendisliğin temel ilkelerine aykırı, verimsiz ve tehlikeli bir yöntem olduğu ortadadır.
