Hidrojen enerjisi

Dünyadaki en hafif ve bol bulunan element olan hidrojen, birçok enerji kaynağından üretilebilir, petrol ve dizel kadar güvenli bir yakıt, sıvı ve gaz olarak depolanabilir ve taşınabilir, sudan temiz bir şekilde üretilebilir, karbon emisyonu olmadan kullanılabilir, sıkıştırıldığında petrol, dizel ve bataryalardan daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip. Farklı kaynaklardan farklı yöntemler ile üretilebiliyor olması hidrojeni alternatif yakıtlara göre avantajlı konuma getiriyor. Kullanılan teknoloji ve yakıt kaynağına göre yeşil, gri, mavi ve kahverengi olmak üzere dört farklı renk koduyla ifade ediliyor. Yeşil hidrojen, yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak elde edilen net sıfır atıklı sürdürülebilir hidrojeni; Mavi hidrojen, doğalgaz veya kömürün ana yakıtlar olarak sırasıyla buhar metan reformasyonu veya gazlaştırma proseslerinde kullanılması ile elde edilen sentez gazından hidrojenin saflaştırılarak ayrıştırılması ve ortaya çıkan karbondioksitin karbon yakalama ve depolama ile ortaya çıkan gaz karışımından uzaklaştırılması ile üretilen hidrojeni; Gri hidrojen, metan gibi fosil yakıtların reformasyon prosesi ile üretilen hidrojeni; Kahverengi hidrojen ise, kömürün az miktarda oksijen ile ısıtılması ile ortaya çıkan ve sentez gazı da denilen hidrojen, karbonmonoksit, karbondioksit, su buharı ve metan karışımı ürün bünyesinde ortaya çıkan hidrojeni ifade ediyor. Diğer taraftan, nükleer enerjiden elde edilen elektrik ile çalışan elektroliz yöntemiyle elde edilen hidrojen pembe hidrojen; pirolizle doğal gazın içindeki karbonun katı karbona dönüştürülmesi ile oluşan hidrojene de turkuaz hidrojen adı veriliyor.

Hidrojen, rafineri, petrokimya, amonyak/gübre, sentetik yakıtlar, metal işleme, ulaşım, gıda, cam gibi pek çok sanayi kolunda kullanılıyor. 2005 yılından dünya genelinde kullanılan hidrojen miktarı 40 milyon ton iken, bugün 100 milyon tonun üzerinde bir kullanım söz konusu. Hidrojen petrokimya, gübre, metal ve cam sanayilerinde ham madde elde edilmesinde; elektrik üretimi, ulaşım ve ısınmada ise yakıt olarak kullanılmakta. Yoğun enerji kullanan ağır sanayi sektörleri, düşük karbonlu ve yenilenebilir hidrojeni sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşmak için ciddi bir alternatif olarak görüyor. Örneğin, İsveç’te 2021 yılında ilk defa gerçekleşen “yeşil çelik” üretimi, dünyadaki karbon emisyonlarının yüzde 7’sini temsil eden çelik sektörü için önemli bir başlangıç oldu. Bu teknolojinin 2030’a kadar ticarileşmesi ve yaygınlaşması planlanıyor. Çeşitli sanayi dallarında hidrojen kullanımının yaygınlaşması ile hidrojen talebinin 2050 yılında 2020 yılına göre 10 kat artması bekleniyor. Bu suretle 2050 yılında toplam enerji talebinin yüzde 18’i hidrojen tarafından karşılanacak, yaklaşık 30 milyon kişi oluşacak hidrojen teknolojilerinde istihdam edilecek, bu teknolojilerin yıllık satış miktarı 2,5 trilyon dolara ulaşacak. Halihazırda hidrojen konusunda 240 milyar dolarlık 680 büyük ölçekli proje yürütülüyor. Hidrojenin taşınması için de yatırımlar söz konusu. Örneğin, Avrupa’da 2040 yılına kadar 39,700 kilometre hidrojen boru hattı yapılması öngörülüyor. 

Hidrojen, 16. yüzyılda keşfedilmiş ve 1766 yılında diğer yanıcı gazlardan ayırt edilebilmiş. Hidrojenin yanmasıyla su oluşumu 1776’da gözlenmiş, hidrojen adı ise 1781’de Fransız kimyacı Antoine-Laurent Lavoisier tarafından önerilmiş. Son elli yılda hidrojenin birkaç popüler dönemi olmuş, ancak bu dönemler günümüze kadar pek de başarılı sonuçlar doğurmamış. Hidrojen alanındaki günümüzdeki önemli gelişim süreci, AB’nin 2050 yılına kadar karbon nötr olmaya yönelik taahhüdü ve (AYM)Avrupa Yeşil Mutabakatı’nın ilan edilmesi ile tekrar gündeme taşındı. Temmuz 2020’de yayınlanan AB Hidrojen Stratejisi, hidrojenin sürdürülebilirliğe ve Paris İklim Anlaşması hedeflerine ulaşmakta çok önemli bir araç olacağını işaret ediyor. Hidrojen teknolojilerine yönelik olarak diğer ülkelerin de muhtelif çalışmalar yapması gerekiyor. Bunların ilki, konuya ilişkin bir mevzuat, strateji ve yol haritası oluşturulması. Hidrojen teknolojilerine yatırım yapmak isteyen şirketlere ulusal ve uluslararası kaynaklardan fon sağlanması da bir diğer önemli husus. Her zaman desteklenmesi gereken üniversite-sanayi iş birliği, bu konuda da aktif hale getirilmeli. Bugüne kadar ortaya konan ulusal stratejiler, 2050 için beklenen hidrojen talebinin küresel düzeyde toplamı 9.000 TWh’ye varan bir potansiyeli veya yılda yaklaşık 270 milyon ton hidrojeni işaret ediyor. Örneğin, Almanya, hidrojenin gelecekteki enerji sisteminin önemli bir unsuru olduğu karbon nötr hedefini benimsiyor, Japonya ve Güney Kore gibi bazı Asya ülkeleri, hidrojen ve ekonomiyle ilgili hedeflere daha fazla odaklanıyor ve uzun vadeli hedeflerini bir hidrojen ekonomisi kurmak olarak formüle ediyor, Avustralya gibi ülkeler ise, 2050 yılına kadar küresel bir hidrojen ihracatçısı olmayı hedefliyor.

Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığımızın “Türkiye Hidrojen Teknolojileri Stratejisi ve Yol Haritası” raporuna göre Türkiye’nin bu konudaki hedefleri: “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 sağlamak” olarak öngörülüyor. Bu amaçlara yönelik uygulanacak politikalar ise: “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 etmek” olarak sıralanıyor.

Sürdürülebilirlik amaçlarına giden yolda önemli bir alternatif olacak hidrojen enerjisine yönelik gelişmeler, tüm sektörlerin gelecek dönem stratejilerinde dikkate alınması gereken bir husus olarak ön plana çıkıyor.