Yazar: Hamza Arslan / Erciyes Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Öğrencisi
Dünyanın sahip olduğu petrol, kömür ve doğal gaz gibi fosil yakıtların özellikle 20. Yüzyıldan itibaren yoğun bir şekilde kullanılması sonucu ozon tabakası delinmesi, asit yağmurları, küresel ısınma gibi etkiler, dünyayı geriye dönüşü zor bir çevre kirliliği ile karşı karşıya bırakmıştır. Bu koşullar altında, dünyanın giderek artan enerji gereksinimini çevreyi kirletmeden ve sürdürülebilir olarak sağlayabilecek en ileri ve tek enerji kaynağının güneş-hidrojen sistemi olduğu bugün bütün bilim adamlarınca kabul edilmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak elde edilen, net sıfır atıklı sürdürülebilir hidrojendir. Üretimi esnasında herhangi bir zararlı emisyon açığa çıkartmaz, açığa çıkan sadece su ve atık ısıdır. Yenilenebilir enerji kullanılarak elde edilen elektrik ve su ile çalışan elektrolizör ile yeşil hidrojen üretilmektedir. Bugün itibariyle hidrojen enerjisinin büyük bir kısmı fosil yakıtlar kullanılarak üretiliyor; ancak Dünya’nın ısınmasını 1,5°C ile sınırlamak için acil olarak yeşil hidrojen ekonomisine geçmemiz gerekmektedir. Başlıca hidrojen özellikleri şunlardır:
- Birçok enerji kaynağından üretilebilir.
- Petrol ve dizel kadar güvenli bir yakıttır.
- Depolanabilir ve taşınabilir.
- Sudan temiz bir şekilde üretilebilir.
- Karbon emisyonu olmadan kullanılabilir.
- Sıkıştırıldığında petrol, dizel ve bataryalardan daha yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir.
- Sıvı ve gaz olarak depolanabilir.
Özellikle elektrifikasyonun zor olduğu veya yeterli olmadığı sektörleri (taşımacılık, petrokimya ve demir-çelik gibi) hidrojen ile karbonsuzlaştırmak mümkündür. Bu hidrojen ekonomisini oluşturan, üretiminden son kullanıcıya kadar olan değer zincirindeki tüm halkalar, yeşil hidrojen ekosistemi olarak da adlandırılır. Burada temiz hidrojenin eldesi, taşınması, saklanması ve son kullanıcı tarafından kullanılması basamakları vardır. Temiz yani yeşil hidrojen ekosisteminde, nükleer enerjinin yeşil olup olmadığı halen tartışma konusudur. Bu yüzden öncelikli olarak, rüzgâr ve güneş enerjisi ile üretilen temiz elektrik, elektrolizör yardımıyla suyu parçalar ve saf hidrojen ile saf oksijen elde edilmesi sağlanır. Elde edilen hidrojen direkt olarak kullanılabilir ya da hidrojen depolanarak gerekli ortamlarda kullanılması sağlanabilir.
AB, uzun vadeli planlarında 2050 yılına kadar hidrojenin Avrupa’nın enerji tüketimindeki payının %13-14’e çıkmasını hedeflemektedir. AB’nin altıncı en büyük ticaret ortağı ve küresel yenilenebilir arenada dikkate değer bir oyuncu olan ülkemizin de bu hedeflere ayak uydurması için hidrojen alanında net bir ulusal strateji ortaya koyması ve bu stratejiler kapsamında teknolojilerde yetkinlik kazanarak küresel ölçekte rekabetçi konuma gelmesi, uygulamaları yürütmesi büyük önem arz etmektedir. Mart 2022 tarihinde ise Avrupa Komisyonu üye ülkeleri 2030 yılına kadar fosil yakıtlardan bağımsız hâle gelerek 10 milyon ton yeşil hidrojen üretim ve 10 milyon ton yeşil hidrojen ithalat hedefini içeren “REPowerEU Planı’nı yayımlamıştır. Bu planda AB hedefleri revize edilmiş ve 2030 yılına kadar kurulu elektrolizör kapasitesinin 65-80 GW olması planlanmıştır.
Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) tarafından hazırlanan 2022 yılı Küresel Hidrojen incelemesini yayınladı. Rapordaki verilere göre:
Dünya genelindeki toplam hidrojen talebi, 2021’de 94 milyon tona ulaşarak, 2019’da ulaşılan bir önceki yıllık en yüksek seviyesi olan 91 milyon tonu aştı. Bu rakam; küresel nihai enerji tüketiminin yaklaşık %2,5’ine eşit enerjiyi içeriyor.
- Küresel hidrojen talebinin 2030 yılına kadar 115 milyon tona ulaşacağı tahmin edilirken, hükümetlerin mevcut iklim taahhütlerini tam olarak yerine getirmesiyle bu rakam 130 milyon tona yükselebilir.
- Şu anda bitmek üzere olan tüm projeler tamamlanırsa, düşük emisyonlu hidrojen üretimi 2030 yılına kadar yılda 16 milyon ila 24 milyon tona ulaşabilir ve bunun yarısından fazlası yenilenebilir enerjiyle çalışan elektrolizörlerden oluşabilir.
- Geliştirme aşamasındaki tüm projelerin tamamlanmasıyla, dünyanın elektrolizörler aracılığıyla (2021’de 0,5 Gigawatt) olan Hidrojen üretme kapasitesi, 2030’da 290 Gigawatt’a (GW) yükselebilir.
- Bugün, yılda 8 GW olan küresel elektrolizör üretme kapasitesi, endüstri duyurularına göre 2030 yılına kadar yılda 60 GW’ı aşabilir.
Hidrojenin potansiyel olarak kritik rolü dünya çapında artmaktadır. Hidrojenin geleceğine yön verecek strateji belgeleri ve yönetmelik çalışmaları artarak devam etmektedir. Hidrojenin üretilmesinden son kullanımına kadar devam eden tüm süreçleri kapsayan değer zincirindeki mevcut boşluklar üzerinde çalışılmaktadır. Özellikle net sıfır emisyona ulaşmadaki önemli argümanlardan biri olan hidrojenin hayatımıza büyük bir değer katacağı bilinmektedir. Hidrojen teknolojileri konusunda tüm paydaşlarla birlikte ulusal ve yerel yönetimler arasında bilgi alışverişi için forumların oluşturulması büyük önem arz etmektedir. Söz konusu teknolojiler, ekosistemde bulunan birçok oyuncuyu ilgilendirdiğinden, konu hakkında tüm paydaşların dahil edilerek bilgilendirilmesi ve kapsayıcı çalışmaların yapılması önemlidir. Hidrojen altyapısının; mevzuat ile belirlenecek düzenlemeleri uygulayacak, teknoloji geliştirecek ve geliştirilmesine fon sağlayacak, depolama ve dağıtım sorumluluğunu taşıyacak tüm oyuncuların etkili iletişim içinde bulunarak başarılı bir şekilde oluşturulabileceği değerlendirilmektedir. Ülkemizde yerli bir yeşil hidrojen piyasasının gelişmesi için mevcut mevzuat uygun hâle getirilerek hidrojenden elde edilecek enerji ile ilgili gelecek öngörüsü ile birlikte net bir şekilde oluşturulması ve yeşil hidrojenin üretim, dağıtım, depolama ve son kullanım süreçleri hususunda uluslararası standartlarla uyumlu teknik standartların geliştirilmesi gerekmektedir. Sonuç olarak, önümüzdeki yıllarda hidrojen teknolojilerinin gerekli seviyelerde etkin bir şekilde benimsenmesini sağlamak için yürütülecek çalışmaların sinerjik bir yapıda sürdürülmesi gerekmektedir. Rapordaki politikaların başarısı, yeni hidrojen teknolojilerini uygulamaya hazır ve yetenekli bir işgücü yaratmak için eğitim programlarının geliştirilmesine de bağlı olacaktır.
Dünyada yapılan çalışmalar ile ülkemizin ihtiyaç ve çözüm önerileri değerlendirilerek hazırlanan hedefler ve politikalar aşağıda sunulmuştur.
Hedefler
- Yeşil hidrojen üretim maliyetini 2035 yılında 2,4 ABD doları/kgH ve 2 2053’e kadar 1,2 ABD doları/kgH altına düşürmek,
- Elektrolizör kurulu güç kapasitesinin 2030 yılında 2 GW, 2035 yılında 5 GW ve 2053 yılında 70 GW’a ulaşmasını sağlamaktır.
Politikalar
- Mevcut mevzuatı gözden geçirerek “hidrojen üretim, taşıma, depolama ve kullanım” için uygun hâle getirmek.
- Yeşil hidrojen üretiminde ve depolanmasında yerli aksam kullanılmasına yönelik teşvik mekanizması oluşturmak.
- “Yeşil hidrojen” için sertifika programları oluşturmak ve bu programların izlenebilirliğini sağlamak.
- Yerli ve millî teknolojilerin (elektrolizör, yakıt hücresi vb.) geliştirilerek üretilmesi için Ar-Ge ve Ür-Ge’yi teşvik etmek, Linyit ve organik atıklardan hidrojen ve sentetik gaz üretimi için Ar-Ge çalışmaları yapmak.
- Sanayi, teknoloji, standartlar ve sertifikasyon geliştirme, tedarik zinciri ve ticaret fırsatları ile ilgili konularda uluslararası iş birliği yapmak, Ticari talep ve yatırımları teşvik etmek için kamu ve özel sektör iş birlikleri oluşturmak
- Karbon salımının azaltılması zor olan sektörler (kimya, demir-çelik, ulaşım, cam, seramik vb.) öncelikli olmak üzere ilgili tüm sektörlerde yeşil hidrojenin kullanımının yaygınlaştırılmasını teşvik etmek.
- Yeşil hidrojen üretimini artırmak için yenilenebilir enerjinin üretim ve kullanım payını yükseltmek.
- Hidrojen teknolojileri konusunda nitelikli insan gücü yetiştirerek, istihdamda sürekliliği sağlamak.
- Mevcut doğal gaz hatlarına hidrojen karıştırılmasıyla ısı sektörünün kademeli olarak karbonsuzlaşma dönüşümüne katkı sağlamak.
- Hidrojen depolamada başta bor madeni olmak üzere yerli kaynakları kullanmak
- Dünya ve özellikle Avrupa pazarına yerli teknolojilerimiz ile ihtiyaç fazlası yeşil hidrojen veya amonyak ihraç etmektir.
Bu hedefler doğrultusunda özellikle elektrolizle hidrojen üretim yöntemlerinden olan PEM (Proton Exchange Membran) çalışmaları hız kazanacak gibi duruyor. PEM elektrolizörler hidrojen üretimi için kullanıla en önemli yöntemlerden biri ancak üretim maliyeti hala çok yüksek. Bu yöntemde çalışmaların hızlandırılması PEM elektrolizörde kullanılan katalizör maliyetlerini ve membran maliyetlerini düşürecektir. Yeni kimyasal yöntemler oluşturularak çalışmalar daha iyi sonuç verebilir. Ülkemiz adına çok önemli fırsatlardan biri. Hidrojen pazarında büyük pay sahibi olarak hidrojen ihracatçısı olunabilir ve ekonomimizi çok iyi canlandırabilir.
