Hidrojen Enerjisi Nedir ve Gelecekteki Rolü Nasıldır?

Hidrojen Enerjisi Nedir?

Bir tür kimyasal enerji olan hidrojen enerjisi, hidrojen moleküllerinin ayrışması sonucunda ortaya çıkar. Doğal enerji kaynakları arasında yer almayan hidrojen enerjisi, buna rağmen sürdürülebilir alternatif enerji kaynakları arasında önemli bir yer tutar. Çevre dostu bir enerji kaynağı olarak öne çıkan hidrojen, yanma sürecinde yalnızca su buharı ve ısı açığa çıkartır. Bu sayede karbon emisyonunu da minimize eder.

Hidrojen Enerjisinin Özellikleri Nelerdir?

Fosil yakıtlara bağımlılığı azaltma açısından büyük bir potansiyele sahip olan hidrojen enerjisinin özellikleri şunlardır:

• Hidrojen, yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilmesi sebebiyle sürdürülebilir bir yapıya sahiptir.
• Enerji depolamak için etkili bir yöntem olarak hidrojene başvurulur. Yenilenebilir enerjinin fazla olan kısmı, hidrojen formunda depolanabilir.
• Hidrojen enerjisi, çeşitli alanlarda kullanılabilir. Ulaşım, sanayi ve elektrik üretimi, hidrojenin kullanım alanlarına örnek verilebilir.

Hidrojen Enerjisinin Tarihi ve Gelişimi

Periyodik tablonun ilk elementi olan hidrojen aynı zamanda yeryüzünde en yaygın bulunan element olma özelliğine sahiptir. Hidrojenin keşfi 1500’lü yıllara dayansa da yanabilme özelliğinin keşfedilmesi 1700’lü yılları bulmuştur. Hidrojenin enerji kaynağı olarak kullanılması ise 1900’lü yılların sonlarına doğru gerçekleşmiştir. Geleceğin enerji tedariği senaryolarının önemli isimlerinden biri de yine hidrojen enerjisidir.

Hidrojen Enerjisinin Avantajları ve Dezavantajları

Hidrojen enerji, özellikle son dönemlerinden en önemli enerji kaynaklarından biri olarak kabul edilir. Hidrojen enerjisi avantaj ve dezavantajları, şunlardır:

• Hidrojen enerjisi, temiz bir enerji olmasına karşılık pahalıdır.
• Hidrojenin yanması sonucu ortaya çıkan ürün sudur ancak yanan hidrojen alevlerinin görünmemesi tehlikelidir.
• Hidrojenin taşınması esnasında yaşanan kayıp, diğer enerji türlerine kıyasla daha azdır ancak kokusuz bir gaz olması, sızıntı tespitlerinin zor olmasını da beraberinde getirir.
• Fosil yakıtlara kıyasla %39 daha verimlidir ve sızıntı oluşması durumunda hızlıca atmosfere karışacağı için yangın riski düşüktür. Sızıntının hızlıca atmosfere karışması yangın riskini düşürse de kayıpların geç tespit edilmesini ve kayıp seviyesinin artmasını beraberinde getirir.

Hidrojen Enerjisinin Kullanım Alanları Nelerdir?

Hidrojen enerjisinin kullanım alanları, enerjinin elde ediliş yöntemine göre değişkenlik gösterir. Hidrojen enerjisini elde edebilmek için yakma ve yakıt pili olmak üzere iki yöntem kullanılır. Bu iki teknolojiye göre hidrojen enerjisi kullanım alanları, şu şekilde listelenebilir:

• Hidrojen enerjisi, araç yakıtı olarak kullanılır. Ulaşımda kirliliği azaltmak ve verimliliği artırmak amacıyla, benzin, etanol, metanol ile hidrojen de karıştırılabilir.
• Atık ısı ve elektrik depolanması amacıyla hidrojen enerjisine başvurulabilir.
• Isıtma ve soğutma sistemlerinde hidrojen enerjisinden yararlanılır.
• Güç ve veriminin diğer fosil yakıtlardan yüksek olması nedeniyle uzay araçlarının yakıtlarında da hidrojen enerjisi kullanılır.

Hidrojen Enerjisi ve Çevresel Etkileri

Hidrojen enerjisi, yalnızca yenilenebilir enerji kullanılarak elde edildiği zaman çevre dostudur. Doğal gazın buhara dönüştürülmesi ile elde edilen hidrojen, çevre dostu değildir. Bir fosil yakıt olan doğal gazın buhar formuna dönüştürülmesiyle elde edilen hidrojen enerjisi, sera gazı olan CO2’ye sebep olur. CO2 emisyonu ise küresel ısınma ve iklim değişikliği gibi durumları beraberinde getirir.

Hidrojen Enerjisinin Yenilenebilir Enerji Kaynaklarıyla İlişkisi

Hidrojen enerjisi hem yenilenebilir enerji kaynaklarından hem de fosil yakıtlardan elde edilebilir. Enerjinin elde edildiği kaynak, çevre dostu olma özelliğini de doğrudan etkiler. Yeryüzünde bulunan su ve diğer sonsuz kaynaklardan hidrojen enerjisi üretilebilir.

Hidrojen Enerjisi Üretim Yöntemleri: Elektroliz ve Reforming

Sürdürülebilirliği desteklemek ve ülke ekonomisini alternatif enerji kaynağı ile desteklemek amacıyla hidrojen enerjisi üretilir. “Hidrojen enerjisi nasıl elde edilir?” sorusu, şu şekilde cevaplanabilir:

• Termokimyasal Yöntem: Doğal gaz, kömür, benzin gibi fosil yakıtlar kullanılarak hidrojen elde edilmesini sağlayan yöntemdir. Fosil yakıtın yüksek sıcaklıkta buhara maruz bırakılmasıyla hidrojen üretimi gerçekleşir.
• Elektroliz Yöntemi: Suyun doğru akım ile hidrojen ve oksijenlerine ayrılması temeline dayanır. Sudan hidrojen üretimi yapmak için elektrik enerjisi kullanılır. Yeterli teknolojik donanımın bulunması halinde, hidrojen üretiminin en basit yollarından biri olarak kabul edilebilir.
• Fotoelektrokimyasal Yöntem: Güneş enerjisinden hidrojen elde edilmesini sağlar. İşleme mantığı, elektroliz yöntemi ile benzerlik gösterir ve elektroliz yönteminde olduğu gibi elektrik enerjisine ihtiyaç duyulur.
• Fotobiyolojik Yöntem: Yeşil yosunlardan hidrojen üretimi yapmayı mümkün kılan yöntemdir.

Hidrojen Enerjisinin Depolanması ve Taşınması

Hidrojen depolama, gaz veya sıvı formda gerçekleştirilebilir. Saf halde bulunan hidrojen, sıvı veya gaz formda, tanklarda depolanabilir. Hidrojen taşıma işlemi ise kamyonla gerçekleştirilebilir. Sıvı tankeri veya sıkıştırılmış gaz silindiri, kamyonla taşıma yöntemleri arasında yer alır. Hidrojen taşıma ve depolamanın zorlukları, şunlarla örneklendirilebilir:

• Hidrojenin depolanacağı malzemenin ve bileşenlerinin yüksek dayanıklılığa sahip olması gerekir.
• Hidrojen depolama sistemlerinin maliyeti çok yüksektir. Depolama maliyetlerinin çok yüksek olması, sistemlerin kullanımı zorlaştırır.
• Hacimce düşük olması, verimli bir şekilde depolanmasını zorlaştırır.

Hidrojen Enerjisi ile Elektrikli Araçlar ve Gelecek

Özellikle son yıllarda çevre dostu teknolojilere yönelik ilginin artması, otomotiv sektörü başta olmak üzere birçok sektörde önemli bir dönüşüm hali ortaya çıkardı. Otomotiv sektöründe çevre dostu teknolojilerin bir ürünü olarak hidrojen yakıtlı otomobil ortaya çıktı.

Hidrojen yakıtlı otomobiller (FCEV), yakıt olarak hidrojenin kullanıldığı otomobillerdir. FCEV’ler, hidrojen yakıt hücresi kullanarak elektrik üretir ve üretilen bu elektrikle araç motoru çalıştırılır. Bu süreçte emisyon olarak su buharı ortaya çıkar.

Hidrojen Enerjisinin Global Enerji Piyasasındaki Yeri

Son dönemlerde sıklıkla gündeme gelen iklim krizi kavramı ile mücadele etmek için hidrojen enerjisinin üretimi güçlü bir çözümdür. Avrupa Birliği sınırları içerisinde 130 milyar dolarlık bir hidrojen enerjisi projesinin hayata geçirilme çabası, iklim krizi ile mücadelede hidrojen enerjisinin öneminin bir göstergesidir. Diğer ülkelerin mevcut durum ve hedefleri, şunlardır:

• İngiltere: 2030 yılına kadar en az yarısı elektrolit hidrojen olmak üzere 10 GW düşük karbonlu hidrojen üretim hedefi vardır.
• Hollanda: 2030 yılına kadar 3-4 GW elektrolizör kapasitesi, 50 hidrojen dolum istasyonunun kurulması, 15.000 yakıt hücreli otomobil ve 3.000 kamyon kullanılması hedeflenmektedir.
• Almanya: 2030 yılı elektrolizör kapasite hedefi 10 GW'tır.

Hidrojen Enerjisinin Geleceği ve Yatırım Fırsatları

Yeşil hidrojen, geleceğin umudu olarak adlandırılır. Suyun elektroliz yöntemi kullanılarak ayrıştırılmasıyla üretilir ve karbon salınımına sebep olmaz. Özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilmesi, yeşil hidrojeni çevre dostu bir enerji kaynağı haline getirir. Yeşil hidrojen, enerji depolama, ulaşım ve sanayi gibi alanlar başta olmak üzere, birçok alan için potansiyel taşır.