Dünya hidrojeni tekrar keşfediyor

Hep “yeni” bir buluşun sorunlarımızı çözmesini bekleriz. Hidrojen enerjisi ise yeni değil ama bu ezberi bozmaya niyetli. 

Özgür Gürbüz-Digital Age/Mart 2021

Doğanın ve yaşamın değeri sıfıra yakın olduğunda, yerin yüzlerce metre altındaki petrolü çıkarmak, mavinin derinliklerindeki gaz ile ısınıp iklimi değiştirmek ya da havayı kirletme pahasına kömürü yakmak insana hep “ucuz” geliyor. İklim krizinin sadece kutup ayılarının sorunu olmaktan çıkıp yaşadığımız kente gelmesiyle hesaplar değişmeye başladı.

 

Fosil yakıtlar (petrol, kömür ve doğalgaz) iklim krizi nedeniyle gözden düşerken yıllardır rafta bekletilen hidrojen enerjisi de yeniden hatırlandı. Hidrojenin araçlardan evlere kadar hayatın birçok yerinde kullanılması ve yenilenebilir enerji kaynaklarıyla üretilerek seragazı emisyonlarını azaltması umuluyor. Hidrojen raftan indirildi ama bu defa ona giydirilmek istenen elbise oldukça büyük.

Soruların yanıtı hidrojende mi gizli?

Güneş ve rüzgarın önderliğinde yenilenebilir enerji kaynakları özellikle elektrik üretiminde paylarını hızla artırıyor. Bu yeterli mi? Hayır. Gezegenin ortalama yüzey sıcaklığındaki artışı 1,5 derecenin altında tutmak için enerji dönüşümünü her alana yaymak gerekiyor. O zaman zor sorular birbirini izliyor. Ulaşımda petrolsüz araçlarla yol almak mümkün mü? Tren, metro, otobüs, kamyon, gemi ve uçak gibi ağır ulaşım araçları ne olacak? Binaları doğalgazla ısıtmazsak ne yapacağız? Son zamanlarda bu soruların birçoğunun yanıtında hidrojenin adı geçmeye başladı. Birçok ülkenin hidrojen enerjisi stratejilerini ve hedeflerini açıklamasıyla dikkatler dünyanın en çok bulunan bu elementine çevrildi. Hidrojenin, 2021 yılında enerji alanında en çok konuşulan konulardan biri olacağı kesin.

Yeşil hidrojen çağı

Hidrojen enerjisi aslında 200 yıldır hayatımızda. Sanayide hidrojen kullanımı uzun yıllardır devam ediyor. Uluslararası Enerji Ajansı’na (UEA) göre hidrojenin rüştünü ispatlaması binalarda, ulaşımda ve elektrik üretiminde kullanılmasıyla olacak. Hidrojen hemen hemen her yerde ama yalnız değil. Onu diğer elementlerden ayırmak gerek. Hidrojen elde etmenin de dolayısıyla farklı yolları var. Sudaki hidrojeni elektroliz yoluyla ayrıştırmak bunlardan biri. Biyokütle ya da fosil yakıtlardan da hidrojen elde etmek mümkün ama çevreci bir yakıt istiyorsak, hidrojen elde ederken kullandığınız enerjinin yenilenebilir kaynaklardan gelmesi şart. Bu koşullarla elde edilen hidrojene “yeşil hidrojen” adı veriliyor. Yeniden gündeme gelen hidrojeni geçmişinden ayıran en önemli fark, bu yüzyılda “yeşil hidrojen”in öne çıkması.

Artış hızı ve hedefler yüksek

Hidrojenin yükselişi rakamlara da yansıyor. UEA’nın verilerine göre 2019 yılı elektroliz kapasitesindeki artışta rekor yıl oldu ve üretim kapasitesi 25 MW’a ulaştı. 2010 yılında bu rakam 1 MW’tan azdı. 2023’te ise yeni kapasite artışının 1500 MW’a ulaşacağı tahmin ediliyor. Yakıt hücreli elektrikli araç pazarı da 2019’da neredeyse ikiye katlandı. En büyük artış da Çin, Japonya ve Kore’de gerçekleşti. Düşük karbonlu hidrojen üretiminin de 2023’te duyurulan projelere bakıldığında beşe katlayacağı görülüyor.

Öncü ülkeler hedeflerini belirledi

Kendisinden bu kadar çok şey beklenen bir enerji kaynağının politik destek olmadan büyümesi mümkün değil. Birçok ülke hidroejene verdiği desteği ölçülebilir hedefler ve politikalarla gösteriyor. Öncü ülkelerden Japonya, 2025 yılına kadar yakıt hücreli 200 bin aracı yollarda görmeyi planlıyor. 2030 yılında ise bu rakamı 800 bine, otobüs sayısını da 1200’e çıkarmayı hedefliyor. Japonya’nın hedeflerinin arasında, belki de en önemlisi, mikro kombine ısı ve güç üniteleri de var. Kesintisiz elektrik ve ısı üretecek bu “hidrojen santralları”nın sayısının 2030’da 5 milyon 300 bini bulması ve hane sayısının yüzde 10’una erişmesi hedefleniyor. Bu hedefe ulaşılırsa konutların enerji talebinin, mevcut kombi ve elektrik şebekesi kaynaklı sitemlere oranla, yüzde 3, emisyonlarının ise yüzde 4 oranında azalacağı düşünülüyor (Hydrogen and Fuel Cells in Japan, Jonathan Arias). Hollanda’dan İspanya’ya, Almanya’dan Fransa’ya kadar birçok ülke hedeflerini belirledi. Kore’nin ulaşımın dışında, elektrik enerjisinde kullanılacak 15 GW’lık yakıt hücresi hedefinin 1,5 GW’ı önümüzdeki yıl sonuna kadar hayata geçecek. 15 GW, Türkiye’nin mevcut elektrik üretim kurulu gücünün yaklaşık yüzde 20’sine denk; ayrıca belirtmeye değer bir hedef.

Kaynak: Eco Institute

Maliyet engeli aşılacak mı?

Hidrojenin önünü açacak en büyük değişim, teknolojik gelişimden önce maliyetlerin düşmesi olacak. Öko Enstitüsü’nün güncel ve detaylı bir çalışması işin ekonomisini anlamak açısından ufuk açıcı. “Gri hidrojen” dediğimiz doğalgazla hidrojen elde edilen ve karbondioksitin atmosfere verildiği üretim modellerinde MWh için maliyet 40 avro civarında. Çevre için katkısı olmayan bu yöntemin maliyeti Türkiye elektriğin piyasa fiyatının (48 ABD Doları) biraz üstünde. Karbon gömme yöntemiyle desteklenen ve doğalgazdan elde edilen hidrojenin maliyeti ise günümüzde MWh saat başına 50 avro civarında. Gri ve mavi hidrojenin maliyetlerinin karbon piyasasındaki fiyat artışlarıyla yukarı çıkması beklenirken, üçüncü seçenek yeşil hidrojenin karbon fiyatlarının yükselmesiyle maliyet avantajı yaşayacağı düşünülüyor.

İklim açısından ciddi katkıda bulunacak “yeşil hidrojen”in günümüzdeki maliyeti ise 100 avroyu buluyor. Şu an için oldukça pahalı görünen bu seçenekle üretilecek elektriğin maliyetinin 2030’da 70, 2050 yılında da 50 avroya kadar düşmesi bekleniyor. Bu da kilovatsaat başına sırasıyla 8,5 ve 6 dolar sente denk düşüyor ki, Türkiye’deki çevre açısından sorunlu kömür, nükleer ve gaz santralıyla rahatlıkla baş edebilecek seviyelere geleceği görülüyor. Hidrojen enerjisine politik destek sürdüğü takdirde önümüzdeki 10 yılda adını daha fazla duyacağımız kesin.

***

Hidrojen enerjisi nerede kullanılır?

Hidrojen, yeşil enerjinin ulaşmakta zorlandığı alanlara merhem olabilir. Uçakları, gemileri dev elektrik bataryalarıyla donatmak oldukça zor; ağırlıkları da ayrı bir problem. Hidrojen enerjisi ise hem hafif hem de enerji yoğun bir seçenek olduğu için bu sorunu çözebilir. Doğalgaz altyapısını kullanarak konutların ısınma sorununa da çare olabilir. Sıvı halde borularla veya gemilerle taşınabilir. Elektriğe ya da metan çevrilebilir. Güneşin çok olduğu zamanlarda fazla üretim hidrojen eldesinde kullanılarak depolanabilir, akşam saatlerinde güneşin açığını kapatabilir. Enerji depolama sorununu bataryalarla, yakıt hücreleriyle çözmesi, bildik enerji sisteminin tamamen vedasına yol açabilir. Hidrojenin yeniden konuşulmaya başlamasının ardında bu esneklik yatıyor.