Enerji dönüşümünün yükselen trendi: Hidrojen

----- REKLAM -----

BM Genel Sekreteri António Guterres, Dünya Meteoroloji Örgütü’nün Küresel İklim Durumu 2021 Raporuna ilişkin açıklamasında küresel enerji sisteminin bozulduğunun ve bizi iklim felaketine daha da yaklaştırdığının altını bir kez daha çizerek fosil yakıtların çevresel ve ekonomik olarak bir çıkmaz sokak olduğunu, Ukrayna’daki savaş ve bunun enerji fiyatları üzerindeki ani etkilerinin bir başka uyandırma çağrısı olduğunu, tek sürdürülebilir geleceğin yenilenebilir bir gelecek olduğunu, kendimize ait tek evimizi, dünyamızı yok etmeden bir an önce yakıt kirliliğine son verilmesi ve yenilenebilir enerji geçişinin hızlandırılması gerektiğini bir kez daha vurguladı.

Üst üste gelen dünya ölçeğindeki krizler küresel enerji geçişini hızlandırmanın acil bir ihtiyaç olduğunun altını defalarca çizdi. Son yıllarda yaşanan olaylar büyük ölçüde fosil yakıtlara bağımlı bir merkezi enerji sisteminin küresel ekonomiye maliyetini vurgularken petrol ve gaz fiyatları Ukrayna’daki krizin endişe ve belirsizlik seviyelerini arttırmasıyla birlikte yeni zirvelere tırmanıyor. COVID-19 salgınının yol açmış olduğu hasardan hala kendimizi toparlamaya çalışırken dünya çapında tüm vatandaşlar enerji faturalarının ödenebilirliği konusunda endişeleniyor. Bütün bunların yanı sıra insan kaynaklı iklim değişikliğinin etkileri dünya çapında giderek daha belirgin hale geliyor. Hükümetler Arası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) yaklaşık 3.6 milyar insanın halihazırda iklim değişikliğine karşı oldukça savunmasız ortamlarda yaşadığı konusunda uyarılarda bulunmaya devam ediyor.

Acil meselelerin çözümüne yönelik kısa vadeli müdahalelere, orta ve uzun vadede başarılı bir enerji geçişine kararlı bir odaklanma eşlik etmelidir. Bugün hükümetler enerji güvenliği, dayanıklılık ve herkes için ekonomik enerji gibi görünüşte birbirine zıt gündemlerle mücadele etme gibi zorlu bir görevi üstleniyor. Bu belirsizlik karşısında hedef hızla değişen iklim karşısında sürdürülebilir kalkınmayı sağlayarak daha kapsayıcı bir perspektifle bakabilmeyi öğrenmektir.  Aksi takdirde mevcut riskler sürecek ve iklim değişikliği ile gelen köklü tehditler artmaya devam edecektir.

Bu kapsamda küresel sera gazı emisyonlarının büyük bir bölümünü oluşturan enerji sektörü için enerji dönüşümünün hızlandırılması uzun vadeli enerji güvenliği, fiyat istikrarı ve ulusal dayanıklılık için de gereklidir. Dünya nüfusunun yaklaşık yüzde 80’i enerji ithalatının yapıldığı ülkelerde yaşıyor. Henüz kullanılmayan yenilenebilir potansiyelinin bolluğu ile bu yüzde önemli ölçüde azaltılabilir. Böylesine derin bir değişim ülkeleri farklı tedarik seçenekleri aracılığıyla enerji ithalatına daha az bağımlı hale getirecek ve ekonomileri fosil yakıt fiyatlarındaki geniş dalgalanmalardan ayırmaya yardımcı olacaktır. Bu yol aynı zamanda istihdam üretecek, yoksulluğu azaltacak, kapsayıcı ve iklim açısından güvenli bir küresel ekonomiyi destekleyecektir.

Bu sebeple yenilenebilir enerji dönüşüm süreçlerinin geliştirilmesi ve uygulanması fosil yakıt rezervlerine olan bağımlılığı azaltmak ve atmosferik sera gazlarını kontrol altına almak için gereklidir. Sonuç olarak, yenilenebilir kaynaklar gerçek anlamda bağımsız enerji güvenliğine ve buna bağlı olarak istikrarlı enerji fiyatlarına ve sürdürülebilir istihdam fırsatlarına giden en nihai yol olarak görülüyor. Dolayısıyla, araştırmalar yenilenebilir enerji üretim kapasitesindeki artışın son derece önemli olduğunu yenilenebilir enerji dönüşüm süreçleri ve enerji depolama süreçlerinin geliştirilerek kesintilerin ve coğrafi kısıtlılıkların üstesinden de gelinebileceğini gösteriyor.

1970’lerdeki ilk petrol krizinden bu yana ekonomik kalkınma özellikle sanayide güvenli enerji kaynaklarına erişimden doğrudan etkilenmiştir. Sürdürülebilir ekonomik büyüme için enerji ihtiyacının karşılanması açısından güvenilir, uygun maliyetli ve temiz tedarik sağlayan yenilikçi enerji sistemlerine ihtiyaç duyuluyor. Bu tür enerji sistemleri yeni istihdam ve ihracat fırsatlarından diğer sanayileşme avantajlarına kadar sürdürülebilir ekonomik büyüme için gereklidir.

Tam da bu noktada tüm dünyanın gözünü diktiği, aslında uzun yıllardır var olan ve Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi’nin geçtiğimiz yıl Glasgow’da düzenlenen 26. Taraflar Konferansı (COP26) doğrultusunda yenilenebilir enerji çalışmalarına ve uygulamalarına hız verilmesiyle çokça dikkati çeken, ümit verici bir alan mevcut: Hidrojen.

Aslında hidrojen enerjisi fikri ve kullanımı çok yeni değil. 1977 yılına kadar Birleşik Krallık’taki evlere metan, karbondioksit, karbon monoksit ve hacimce yaklaşık yüzde 50 hidrojenden oluşan sentetik gaz sağlanıyordu. Bu üretilen gaz karışımı, ilgi bu karışıma göre daha ucuz ve temiz doğal gaza yönelmeden önce, yemek pişirmek ve ayrıca ısı ve aydınlatma sağlamak için de kullanılmaktaydı.

Araştırmalar hidrojen enerji sistemlerinde küresel liderliğin yenilikçi araştırma ve geliştirme alanından bakım ve işletmeye kadar daha iyi iş imkanları oluşturmada potansiyel olarak çok önemli bir role sahip olduğunu ortaya koyuyor. Bu bakımdan mevcut iklim hedeflerini karşılamak ve sıcaklık artışını net sıfır emisyon hedefleri doğrultusunda sınırlamak için gidilmesi gereken yol, enerji sisteminin karbonsuzlaştırılması olduğundan, hidrojen konusu bu hedefi başarmada temel bir husus olarak kabul ediliyor.

Ancak kendisini böyle bir role yerleştirmek için hidrojen üretiminin emisyonsuz olması da garanti edilmelidir.

HİDROJENİN 50 TONU

Hidrojen küresel ısınma da dâhil olmak üzere sürekli artan küresel enerji talebiyle ilgili problemlere ekonomik olarak uygulanabilir, finansal olarak gelecek vaat eden ve sosyal olarak avantajlı ve enerjik açısından verimli çözümler sağlama potansiyeline sahip, dünyada en bol bulunan elementken moleküler (veya fonksiyonel) formda özgürce mevcut olmayıp daha ziyade diğer bileşiklerde (su, fosil yakıtlar, amonyak, biyokütle vb.) bulunuyor. Bu sebeple farklı şekilde üretim teknikleri vardır. Söz konusu bu üretim teknikleri sera gazı emisyonları ile doğrudan ilgili olduğundan bu konuya biraz değinmekte fayda var.

Hidrojen birden fazla proses ve enerji kaynağı ile üretilebiliyor olduğundan bir renk kodu terminolojisi yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak özellikle tamamen tek bir rengin altına girmeyen durumlar olabileceğinden (mesela karışık hidrojen kaynakları, şebeke elektriği ile elektroliz gibi) yaşam döngüsü sera gazı emisyonlarına dayalı nesnel bir etki ölçüsü kullanarak politikalara yön verilmesi doğru olacaktır. Üretim şekline göre griden pembeye, turkuaza, maviye kadar bir çok rengi olan hidrojenin en yaygın kullanılanı karbon yakalama ile birleştirilmiş buhar metan reformasyonundan elde edilen hidrojen (mavi hidrojen), sonra düşük karbonlu elektrik yoluyla üretilen elektrolitik hidrojen (sarı hidrojen) ve tamamen yenilenebilir kaynaklar yoluyla üretilen elektrolitik hidrojen (yeşil hidrojen), karbonsuz ya da düşük karbonlu emisyon ihtiyacını karşılamak için ana potansiyel adaylardır.

Ama yeşil hidrojen elektroliz olarak bilinen kimyasal bir süreçle evrensel, hafif ve oldukça reaktif bir yakıt olan hidrojen üretimine dayanıyor. Bu metot hidrojeni sudaki oksijenden ayırmak için bir elektrik akımının kullanılmasına, bu elektrik akımının da tamamen yenilenebilir kaynaklardan elde edilmesiyle atmosfere karbondioksit salmadan enerji üretilmesi esasına dayanıyor.

Tamamen yenilenebilir enerjiden üretilen hidrojen anlamına gelen yeşil hidrojen  tamamen sürdürülebilir bir enerji geçişi için en uygun olan hidrojen olarak görülüyor. Yeşil hidrojen üretmek için en yerleşik teknoloji seçenekleri yenilenebilir elektrikle beslenen su elektrolizidir.

YEŞİL HİDROJEN VE TEMİZ HİDROJEN AYNI ŞEY Mİ?

Hayır. Temiz hidrojen o hidrojenin mutlaka emisyonsuz olduğu anlamına gelmez: Yeşil hidrojen hiç karbon içermezken diğer hidrojen türleri hala sera gazı yayabilir.

Ancak son yıllarda hidrojen temiz enerji bulmacasının potansiyel bir eksik parçası olarak gündemde yükseldi. Artan sayıda ülke artık ulusal bir hidrojen yol haritasına veya stratejisine sahip olurken COVID-19 teşvik ve kurtarma fonlarının önemli bir kısmı ise hidrojen çalışmalarının hızlandırılmasına ayrılmış durumda. Glasgow’daki 2021 Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Konferansı’nda (COP26) 32 ülke ve Avrupa Birliği (AB) temiz hidrojenin geliştirilmesini ve yaygınlaştırılmasını hızlandırmak için birlikte çalışmayı kabul etti ve uygun fiyatlı yenilenebilir ve düşük karbonlu hidrojenin 2030 yılına kadar küresel olarak kullanılabileceği hususunda mutabakata varıldı.

Temiz hidrojen AB’nin gelecekteki yakıtı olarak lanse ediliyor ve 2030 yılına kadar bol miktarda karbon nötr enerji sağlamayı vaat ediyor. Bu bağlamda uzun mesafeli yük taşıtlarına, uçaklara, çelik üretimine ve ev ısıtmasına güç sağlayacağı belirtiliyor. Ancak çevreciler bu konuda şüpheci.

Greenpeace iklim ve enerji kampanyacısı Silvia Pastorelli “Aynı miktarda enerji tüketerek ve sadece farklı yakıtları yakarak iklim krizinin üstesinden gelemeyiz. Enerji tasarrufu, değişen enerji kullanımı ve mümkün olduğunca fazla ısıtma, ulaşım ve sanayinin elektrifikasyonu enerji planlarımızın merkezinde yer almalıdır” diyerek konu hakkındaki endişeleri ortak bir dilden ifade ediyor.

Öte yandan suyu oksijene ve hidrojene ayırmak için gereken elektrolizörlerin sayısının şimdilik yetersiz oluşu ve bunlara güç sağlamak için gereken yenilenebilir elektriğin henüz istenilen seviyede olmayışı soru işaretleri oluşturuyorsa da dünya çoktan ciddi adımlar atarak bu konuya ivme kazandırmaya başladı. Mesela Avrupa Komisyonu yeşil hidrojenin 2050’de AB enerji karışımının yüzde 13-14’ünü oluşturabilmesi için 180 milyar € ile 470 milyar € arasında ihtiyaç duyulacağını tahmin ettiğini belirtiyor.

Her ne kadar mavi hidrojen yapmak şu anda yeşil hidrojenden daha ucuz olsa da araştırmacılar bunun yeşil hidrojen yapmak için kullanılan elektrolizörlerin daha seri üretime geçmesiyle bu durumun değişebileceğinin altını çiziyor.

Her gün başlatılan yeni hidrojen tanıtım projeleriyle işler hızla ilerliyor ve  ülkeler yeşil hidrojen pazarları oluşturmak için stratejiler geliştiriyor. Start-up’lar, yani yeni şirketler ve araştırmacılar hidrojen değer zincirinin tamamında çalışıyor. Dolayısıyla yeşil hidrojene ilişkin soru işaretleri üzerinde yoğun çalışmalar ve araştırmalar devam ederken dünyanın Avustralya gibi bazı ülkelerinde ise hidrojen patlaması yaşanıyor.

HİDROJENİN KULLANIM ALANLARI YAYGIN MI? Hidrojen rafinajdan petrokimyaya ve çelik imalatına kadar çok çeşitli endüstriyel uygulamalara sahip. Ayrıca, doğal gaza benzer şekilde hidrojen uzun süre depolanabilir ve boru hatları aracılığıyla önemli mesafelere taşınabilir veya sıvı organik hidrojen taşıyıcılarına, amonyağa veya sıvılaştırılmış hidrojene dönüştürüldükten sonra nakledilebilir ki bu konu ayrı bir makalenin konusu olsun.

Önümüzdeki yıllarda artan enerji taleplerini sürdürülebilir bir şekilde karşılamak için yenilikçi enerji kaynaklarına, gelişmiş enerji sistemlerine ve iyileştirilmiş altyapıya ihtiyaç duyacağımızı biliyoruz. Bu ihtiyaca cevap verebileceği düşünülen hidrojen gelişmiş verimlilik ve güvenilirlik sağlayabilir, çok çeşitli yerel kaynaklardan üretilebilir ve kullanımı sera gazları da dahil olmak üzere sıfır veya düşük kirletici emisyonlarına sebep olabilir. Sonuç olarak hidrojen çevreye veya enerji güvenliğine zarar vermeden ekonomiyi zenginleştirebilecek, kirletmeyen, güvenilir ve ucuz bir enerji sistemini destekleme kapasitesine sahip bir enerji taşıyıcısı olarak merkeze oturuyor.

Dolayısıyla yapılan çalışmalar geleneksel enerji sistemlerinden yenilikçi ve sürdürülebilir alternatiflere enerji geçişinin başlatılması ve hızlandırılmasının kaçınılmaz olması sebebiyle hidrojenin küresel ısınma ve geleneksel enerji sistemleriyle ilgili diğer problemlerle mücadele etmek için kritik olarak ihtiyaç duyulan enerji geçişinin temel direği olduğunu gösteriyor.

Hidrojen sistemlerinin enerji dönüşümündeki rolü çok ve çeşitlidir. Mesela mevcut enerji altyapısına büyük ölçekli yenilenebilir enerji entegrasyonu, tüm sektörlere ve bölgelere erişilebilir, güvenilir, güvenli, temiz ve uygun fiyatlı enerji, oldukça dayanıklı enerji sistemleri, yakıt hücreleri ve hidrojen yakıtlı içten yanmalı motorlar yoluyla daha temiz ulaşım, sanayiye daha temiz enerji kaynağı, konut uygulamaları, binalar vb. daha temiz endüstriyel hammadde sağlanabilmesi gibi hidrojenin yenilenebilir enerji kaynaklarının geniş kullanımını ve pazara tam nüfuzunu sağlayabildiği vurgulanıyor.

HİDROJEN EKONOMİSİ 

Devam eden enerji dönüşümü dünyadaki yerleşik sosyoekonomik, teknolojik ve jeopolitik eğilimler üzerindeki derin etkisi ve büyüklüğü sebebiyle benzeri görülmemiş bir seviyededir. Yenilenebilir enerji kaynakları enerji verimliliği ile birleştiğinde artık geniş kapsamlı bir küresel enerji dönüşümünün öncülüğünü oluşturuyor. Bu dönüşüm bir yakıt dönüşümü değildir; siyasi, teknik, çevresel ve ekonomik aksaklıklarla farklı bir sisteme geçiş, gönüllü bir adaptasyondur. Dolayısıyla, hepimize görev düşmektedir.

Hidrojenin enerji ticaretinin coğrafyasını etkilemesi ve enerji ilişkilerini daha da bölgeselleştirmesi muhtemel görülüyor. Arkasında yatan sebep, yenilenebilir enerjinin maliyetleri düşerken, hidrojen taşıma maliyetleri şimdilik yüksek oluşu ve buna bağlı olarak ortaya çıkan jeopolitik haritanın enerji ilişkilerinde artan bir bölgeselleşme gösterme olasılığı. Yenilenebilir enerji her ülkede kullanılabilir ve yenilenebilir elektrik iletim kabloları aracılığıyla komşu ülkelere ihraç edilebilir. Buna ek olarak hidrojen, yenilenebilir enerji kaynaklarının boru hatları ve nakliye yoluyla daha uzun mesafelerde üretilmesini kolaylaştırabilir, böylece uzak yerlerde kullanılmayan yenilenebilir kaynakların kilidini açabilir. Bazı mevcut doğal gaz boru hatları teknik değişikliklerle hidrojen taşımak üzere yeniden kullanılabilir.

Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı’nın (IRENA) Ocak 2022’de yayımladığı “Enerji Dönüşümünün Jeopolitiği: Hidrojen Faktörü’’ isimli raporunda hidrojenin petrol ve gazdan daha rekabetçi olacağı tespiti yaptı. Temiz hidrojenin bugünkü petrol ve gazın getirileriyle karşılaştırılabilir getiri sağlamayacağını da belirtilerek hidrojenin bir dönüşüm işi olduğunun önemi tüm dünyanın dikkatine sunuyor.

Birçok yerde rekabetçi bir şekilde üretilme potansiyeline sahip olan hidrojen 30’dan fazla ülkede ve bölgede sınır ötesi hidrojen ticaretinin önemli ölçüde artacağını gösteren ithalat veya ihracat planlarını içeren hidrojen stratejilerine sahiptir. Hidrojene erişim özellikle diğer çözümlerin uygulanabilir veya ekonomik olmadığı endüstriler için genellikle enerji güvenliğinin ve genel ulusal direncin bir unsuru olarak görülebilir.

Fosil yakıt ihracatçıları temiz hidrojeni ekonomilerini çeşitlendirmenin çekici bir yolu olarak görüyor. Mevcut birçok ihracatçı yeni ihracat endüstrileri geliştirmek için temiz hidrojene yöneliyor.

Geçtiğimiz hafta Viyana’da gerçekleştirilen Batı Balkanlar ve Türkiye üst düzey toplantısında da konuşulan konu, özellikle Batı Balkan ülkelerinin enerji çeşitliliğini nasıl sağlayacakları hususu idi. Bu konuda farklı ülkelerden örnekler verilerek bir fikir alışverişi yapıldı.

Örneklere devam edersek, Birleşik Arap Emirlikleri’nin hidrojen liderliği yol haritası açıkça böyle bir ikili yaklaşımı benimserken Avustralya, Umman ve Suudi Arabistan da dahil olmak üzere birçok ülke bu yolu araştırıyor.

Hidrojen ticareti sadece üretim ve nakliye maliyeti veya yurt içi ve ithalat maliyetlerinin karşılaştırılması ile değil, aynı zamanda enerji güvenliği, iyi kurulmuş ticari ve diplomatik ilişkilerin varlığı, mevcut altyapı, sera gazı emisyonları ve hava kirliliği gibi diğer faktörlere de bağlıdır. Siyasi sistemin istikrarı her ülkenin sahip olmayı seçtiği ticaret ortakları üzerinde de büyük bir etkiye sahip olacaktır. Dolayısıyla doğaları gereği dinamik ve değişken parameterelere dayalı olan hidrojen ticareti için potansiyellerin farkına varmak ve onları kullanabilmek oldukça önemlidir.