blank

blank

Rengârenk Hidrojen

Değerli Okuyucularım,

Dünyamızda serbest halde bulunmayan, su ve karbon döngüsündeki hidrojen, suda, hidrokarbonlarda, bitkisel ve hayvansal dokularda bulunur. Kömür, petrol, doğal gaz, biyokütle ve su hidrojen üretimi birincil kaynaklarıdır. 2019 yılında 70 milyon ton hidrojen üretilirken kaynak payları, yüzde 49 doğal gaz; yüzde 29 petrol; yüzde 18 kömür; yüzde 4 su oldu. Hidrojen üretimi elektroliz, biyokimyasal dönüşüm ve termal dönüşüm süreçleri ile gerçekleştirilmektedir. Dönüşüm süreçleri için ısı ve/veya elektrik gereklidir.

Suyun elektrolizi ile hidrojen üretiminde asıl olan elektriğin hangi enerji kaynağı kökenli olduğudur. Güneş elektriği, rüzgâr elektriği, nükleer elektrik gibi. Düşük sıcaklık güneş elektriği (Fotovoltaik-PV), yüksek sıcaklık güneş elektriği (Yoğunlaştırılmış Güneş Gücü-CSP), güneş yakıtları (Girdi:Su ve Karbondioksit) ile fotoelektrokimyasal (elektroliz); termokimyasal ve fotobiyolojik süreçlerle “Güneş Hidrojeni” üretilmektedir.

Sudan hidrojen eldesinde, fotokimyasal su bölme (PEC) için fotoelektrokimyasal malzemeler (özel yarı iletkenler), termokimyasal su bölme için ise CSP ve nükleer santral atık ısısı öne çıkmaktadır. Fotobiyolojik su dönüşümü için mikroorganizmalar önemlidir.

Biyokütleden hidrojen üretiminde:

• Biyofotoliz (fotobiyolojik/doğrudan; dolaylı),
• Fermentasyon (ışık fermentasyonu (fotofermentasyon) ve karanlık ortam fermentasyonu) ve
• Mikrobiyal elektroliz adlı biyokimyasal dönüşüm teknolojileri kullanılmaktadır.

Biyokütle, kömür, nafta ve doğal gaz için termal dönüşüm süreçleri, Buharda Metan Reformlama (SMR); Kısmi Oksidasyon (POX) ve Ototermal Reformlama (ATR) gazlaştırma teknolojileri ile pirolizdir. Günümüzde lider uygulama, doğal gazdan SMR ile hidrojen üretimidir. Modern SMR süreçli hidrojen tesislerinde, karbondioksit emisyonunu teorik en az değerinin yüzde onuna düşürebilen verimliliklere ulaşılabildi. Bu tesislerde en önemli husus karbondioksit tutma ve depolama (CCS) teknolojisinin sürece entegrasyonudur. Doğal gazın buharda reformlaması, reaksiyon kinetiği, tasarım, modelleme, teknoloji, proses, ürün bileşimi açılarından kimya mühendisliği temel derslerini kapsar. SMR sınav sorularımda sıkça yer alır.

“Entegre Gazlaştırma Kombine Çevrimi (IGCC)” kömürden hidrojen eldesi için önemli bir kömür ileri temiz teknolojisi olarak öne çıkmaktadır. Petrol rafinelerinde hem hidrojen tüketilmekte hem de proseslerden hidrojen elde edilmektedir.

Hidrojen enerji teknolojisinde kaynak ve üretim sürecine göre dört renkte adlandırılmaktadır:

Kahverengi Hidrojen: Kömürün gazlaştırılması ile üretim
Gri Hidrojen: Doğal gazdan SMR ile üretim
Mavi Hidrojen: Doğal gazdan SMR ve CCS ile üretim
Yeşil Hidrojen: Yenilenebilir kaynaklı elektrikle suyun elektrolizi ve biyohidrojen üretimi

Yeşil hidrojen bugün pahalı. Uluslararası Enerji Ajansı verisine göre yeşil hidrojenin maliyeti 3-7.5 dolar/kg iken, gri hidrojenin maliyeti 0.90-3.20 dolar/kg.Yeşil hidrojen tüm üretimin yüzde 1’i olup, 2030’da pazarda azalan maliyetiyle avantaj kazanması, boru hatlarının uzaması bekleniyor.Halen en büyük tesisleri kurmak için yarışanlar var.

Enerji değişmek için dönüşürken gazların ve hidrojenin adlandırılması mühimdir. Çünkü tartışmaların uyumlu terminolojiyle ve doğru bilgiyle ilerlemesi, yeni gaz terminolojisinin karbonsuzlaşma hedeflerine entegre edilmesi, gaz üretim süreçleri sera gazı salımlarının şeffaflığının sağlanması, farklı çalışmaların uyumlaştırılması gereklidir. Bu bağlamda endüstride mevcut ve yeni teknolojilerle üç genel sınıflama olan:

• Yenilenebilir kaynaklı gazlar
• Karbonsuzlaştırılmış gazlar
• Düşük karbonlu gazlar için

menşei kontrolü esas alınarak, menşei garantileri arasındaki ayrım kolaylaştırılıp talep ve yatırımlar tetiklenerek, iletim ve dağıtım şebekeleri yenilenip, yönetilecek ve yatırımlar planlanacak. Gazların sertifikasyonu geliyor. Bunların hepsi gazların, hidrojenin, doğal gazın, doğal gaz-hidrojen harmanlarının karbon ayak izi demek. Karbon yönetimi demek. Sürdürülebilir gaz, hidrojen üretimi mühim demek. İklim değişimine dirençli gaz sektörü demek. İklim esnek gaz tüketimi demek. Avrupa Birliği Yeşil Düzen Belgesi, İklim Kanunu ve ülkemize izdüşümleri demek. Rengârenk hidrojen için ülkemizin hazır olması demek.

Gelecek yazımda linyitimiz ve hidrojen konusunu sizlere sunacağım.

Enerjinize, çevrenize ve ikliminize iyi bakınız değerli okuyucularım.