Hidrojen iklim krizine çare olur mu?

Prof. Dr. Mehmet Emin Birpınar

Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakan Yardımcısı

Türkiye İklim Değişikliği Başmüzakerecisi

Arda Uludağ

Hazine ve Maliye Uzmanı

İklim değişikliği gün geçtikçe insanlığın üzerindeki olumsuz etkisini artırmaktadır. Son günlerde dünyanın farklı yerlerinden gelen aşırı hava olayları ve doğal afet haberleri bize karşı karşıya olduğumuz tehdidi sürekli hatırlatmaktadır. Bu gidişatı durdurmak amacıyla Paris Anlaşması çerçevesinde küresel sıcaklık artışının 1.5 °C altında tutulması hedefi belirlenmiştir. Bugün bahse konu hedefe ulaşmak için tüm ülkeler çaba sarf etmekte, maliyet etkin çözümler aramaktadırlar. Bu kapsamda da iklim değişikliğinin baş suçlusu kabul edilen fosil yakıtları terk etmek için arayışlar hızla devam etmektedir. Tam bu noktada gözler özellikle son dönemde adından bahsettiren hidrojen teknolojisine çevrilmiş durumdadır. Ancak gelişmiş ülkelerin çabalarına karşın teknolojinin büyük ölçekte kullanıma hazır olmaması ve bununla ilişkili yüksek maliyetlerden ötürü bu teknoloji çevresel olarak halen istenilen düzeye erişememiştir. 

Hidrojenden kısaca bahsetmemiz gerekirse; hidrojen periyodik tablodaki en basit ve doğadaki en bol elementtir. Enerjiyi depolayıp iletebilen hidrojen, fosil yakıtlar gibi bilindik enerji kaynaklarının aksine doğada kendi başına bulunmamakta, bu sebeple su veya fosil yakıtlar gibi içerisinde hidrojen bulunan bileşiklerden üretilmektedir. Üretildiği veya nakledildiği yerde kullanılabilen hidrojen pillerin aksine büyük miktarlarda elektriği uzun süre depolayabilmektedir. Ayrıca fosil yakıtların pek çoğuna kıyasla daha az miktarla daha çok enerji üretebilmektedir.

Günümüzde hidrojen kullanımının her ne kadar teknolojik yetersizliklerden ötürü yaygınlaşamadığını söylesek de bu teknolojinin aslında tarihin tozlu sayfalarında kötü şöhretiyle bilindiği karşımıza çıkmaktadır. Nitekim bir dönem hava taşımacılığında kullanılan zeplinlerin çağını fiilen sona erdirdiğine inanılan 1937 tarihli Hinderburg zeplin felaketinde fatura hidrojen teknolojisine kesilmiştir. Bir diğer felaket olan, 1986 yılında NASA tarafından fırlatılan Challenger adlı mekiğin havada parçalanarak 7 astronotun hayatlarını yitirmelerinde yine suçlu hidrojen ilan edilmiştir.

İçerisinde bulunduğumuz iklim krizi ise kötü şöhretli enerji kaynağını bu sefer gezegenimizin iyiliği için kullanma konusunda uzmanları çalışmalarını yoğunlaştırmaya yöneltmiştir. Halihazırda dünyada üretilen tüm hidrojenin büyük çoğunluğu gübre üretimi ve petrol rafinasyonunda kullanılmaktadır. Buna karşın özellikle Paris Anlaşması’nın kabul edildiği 2015 yılından bu yana fosil yakıtlar kullanılmadan veya kullanılsalar dahi işlem sonucunda ortaya çıkan emisyonları yakalayarak ve depolayarak üretilen düşük karbonlu hidrojen yeniden gündeme gelmiş durumdadır. Hidrojen bazındaki çalışmaların ve politikaların bu denli önem kazanmasında ise yenilenebilir enerji teknolojileri ve elektrikli araçların son zamanlarda elde ettikleri başarılar cesaretlendirici olmakta, politika yapıcıların ve teknolojik gelişmelerin küresel ölçekte temiz enerjiye dayalı sanayiler oluşturma gücüne sahip olduğunun ortaya çıkmasının rolü bulunmaktadır.

Hidrojenin kaçınılmaz yükselişi

Günümüzde pek çok ülke yenilenebilir enerji ve enerji verimliliği alanında çok ciddi yatırımlar gerçekleştirmekte, iklim değişikliğiyle mücadelede fosil yakıtlara alternatif olarak çareyi yenilenebilir kaynaklarda aramaktadır.

Bu politikalar hiç şüphesiz ülkelerin politika paketleri içerisinde günümüz şartlarında olmazsa olmaz konumundadır. Ancak bahse konu politikalar elektrik üretiminden ve ulaşımın bir kısmından kaynaklanan emisyonları azaltabilme konusunda etkin olurken havacılık, nakliye, ağır yük taşımacılığı ile beton ve çelik imalatını içeren ekonominin önemli sektörlerinde karbonsuzlaştırma hedeflerine ulaşılmasında yeterli ölçüde yardımcı olamamaktadır. Nitekim bu sektörler yüksek enerji yoğunluklu yakıtlara veya yoğun ısıya ihtiyaç duymakta ve kolay bir şekilde emisyonlarını azaltamamaktadır. İşte bu noktada hidrojen enerjisinin bahse konu probleme çözüm olması beklenmektedir.

Öte yandan şebekelerdeki yenilenebilir kaynaklardan elde edilen elektrik seviyelerinin artması güneş ve rüzgar kaynaklarının kesintili doğası sebebiyle enerji arzında istikrarsızlıklara yol açabilmektedir. Bu sebeple hidrojene elde edilen enerjinin depolamasına imkan vermesi sayesinde de çok büyük önem atfedilmektedir.

Hidrojen teknolojilerine yönelik çalışmalar giderek hız kazanmaktadır. Öyle ki 2019 yılında ortaya çıkan COVID-19 pandemisinin hemen ardından da bu teknolojiye olan talepteki artış devam etmiştir. Uluslararası Enerji Ajansı (UEA) tarafından yayımlanan rapora göre düşük karbonlu hidrojen üretiminde 2020 yılında rekor kırılmış, bir önceki yıla göre ise kurulu elektroliz kapasitesinde iki kat artış yaşanmıştır. Buna karşın uzmanlar kat edilen yolun halen daha 2050 net sıfır emisyon hedefleri için yetersiz olduğunu da ifade etmektedir.

UEA tarafından 2021 yılında yayımlanan ve hidrojene ilişkin durum değerlendirmesinde bulunulan bir diğer rapora göre hidrojen talebinin önümüzdeki on yılda artması, özellikle amonyak, demir ve benzeri emtiaların karbonsuzlaştırılması noktasında etkin olabileceği değerlendirilmektedir. Enerji yoğun endüstriler günümüzde en büyük hidrojen tüketicileri olup Avrupa'nın 2050'de iklim nötrlüğünü hedeflemesiyle birlikte küresel ölçekte çelik ve kimyasallar gibi sektörlerden temiz hidrojene artan bir ilginin de açığa çıktığı bilinmektedir.

Hangi hidrojen türü iklim krizinde bize yardım edecek?

Hidrojen teknolojisini tanımlarken dikkat edilmesi gereken ilk husus hidrojen elde edilirken kullanılan üretim yöntemidir. Daha açık bir ifadeyle hidrojen yakımı sonucu her ne kadar ortaya temiz bir enerji çıkıyor olsa da bu işlem sürecinde kullanılan girdiler karbon yoğun olabilmektedir. Bu sebeple üretim yöntemine bağlı olarak hidrojen teknolojileri sıklıkla gri, mavi ve yeşil hidrojen olarak sınıflandırılmaktadır.

Gri hidrojen günümüzde en yaygın kullanılan çeşit olarak karşımıza çıkarken bu teknolojide hidrojen doğalgaz veya metan kullanılarak elde edilmektedir. Bu hidrojen çeşidinde buhar reformasyonu kullanılırken ciddi miktarda emisyon açığa çıkmaktadır. Bu sebeple gri hidrojen çevreci olmayan ve terk edilmek istenilen yöntem olarak görülmektedir.

Aynı süreç içerisinde buhar reformasyonu sonucu açığa çıkan karbon yakalandığında veya karbon yakalama ve depolama yoluyla yeraltında depolandığında, bu hidrojen mavi olarak nitelendirilmektedir. Bu sebeple mavi hidrojen bazı çevreler tarafından karbon nötr olarak nitelendirilmektedir. Buna karşın söz konusu yönteme ilişkin olarak uzmanlar, üretilen karbonun yüzde 10 ila 20 arasındaki bir miktarının yakalanamayacağını, dolayısıyla tam anlamıyla bu teknolojiyi karbon nötr olarak adlandırmanın doğru olmadığını savunmaktadırlar.

Temiz hidrojen olarak da adlandırılan yeşil hidrojen ise elektroliz adı verilen bir işlemle güneş veya rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından temiz enerji kullanılarak üretilmektedir. Halihazırda toplam hidrojen üretiminin yaklaşık yüzde 0,1'i bu şekilde üretilirken yenilenebilir enerjide maliyetler düşmeye devam ettikçe bu oranın artacağı beklenmektedir. Bununla birlikte yeşil hidrojen iklim açısından nötr bir şekilde üretilmesi sebebiyle 2050 yılına kadar net sıfır emisyon hedefine ulaşma noktasında bu hedefe hizmet eden tek tür olarak da uzmanlar tarafından öne çıkarılmaktadır.

Nitekim yeşil hidrojen ağır sanayi, uzun mesafe taşımacılığı, nakliye ve havacılık sektörlerinde karbonsuzlaştırma hedefleri doğrultusunda bir araç olarak kullanılmak üzere BM İklim Konferansı 26. Taraflar Konferansı'nda (COP26) öne çıkan başlıklardan biri olmuştur. Hükümetler ve çok sayıda sanayi temsilcisi, hidrojen teknolojisini net sıfır ekonomilere geçiş çerçevesinde önemli bir araç olarak kabul etmiştir.

Avrupa Komisyonu ise hidrojen de dahil olmak üzere yenilenebilir ve düşük karbonlu gazların alımını kolaylaştırarak Avrupa Birliği (AB) gaz pazarını karbondan arındırma ve Avrupa'daki tüm haneler için enerji güvenliğini sağlama tedbirleri çerçevesinde bir dizi yasal öneriyi kabul ederek hayata geçirmiştir. AB özellikle Rusya-Ukrayna savaşı ve küresel enerji piyasasındaki dengesizliklere yönelik olarak duyurmuş olduğu RePowerEU paketiyle karbondan arındırılması zor sektörlerde ve ulaşım sektöründe doğal gaz, kömür ve petrolün yerini almak için 2030 yılına kadar 10 milyon ton yerli yenilenebilir hidrojen üretimi ve 10 milyon ton ithalat hedefi belirlemiş olup hidrojen projelerini hızlandırmak için araştırma ve geliştirme amacıyla 200 milyon Euro’luk ek fon ayırmaya karar vermiştir. Ayrıca kabul edilen AB Dış Enerji Stratejisi ile birlikte AB enerji çeşitliliğini artırmak ve tedarikçilerle hidrojen ve diğer yeşil teknolojiler üzerine uzun vadeli ortaklıklar kuracağını duyurmuştur. Bu sayede hidrojenin gelişimini hızlandırmaya verdiği önemi kamuoyuyla paylaşan AB, Akdeniz ve Kuzey Denizi'nde büyük hidrojen koridorları geliştirileceğini de açıklamıştır. Zengin fosil yakıt kaynaklarıyla bilinen Birleşik Arap Emirlikleri dahi yeni hidrojen stratejisini açıklamış ve bu stratejiyle 2030 itibarıyla küresel düşük karbonlu hidrojen pazarının dörtte birini elinde tutma hedefini kamuoyuyla paylaşmıştır.

Benzeri pek çok açıklama çeşitli ülkeler veya girişimler tarafından yapılmakta, hidrojen teknolojileri giderek daha fazla politika bileşimlerine ve teşvik mekanizmalarına dahil edilmeye başlanmaktadır. Bu noktada ise yeterli ölçüde yatırım desteği sağlanması önemli hale gelmektedir.

Neden bugünden harekete geçmeliyiz?

Hidrojen kullanan sektörler halihazırda en uzun ömürlü varlıklardan bazılarına sahip konumdadır. Bir diğer deyişle bu sektörlerde inşa edilen ve faaliyete geçirilen üretim tesislerinin 30 ila 40 yıl gibi sürelerle aktif kalması beklenmekte olup 2050 net sıfır hedeflerine ulaşılmak isteniyorsa bugün verilecek kararlar belirleyici olacaktır. Dolayısıyla hidrojen teknolojileri alanına bugünden yapılacak yatırımlar enerji sistemlerimizi dönüştürmek için son derece kritik rol oynamaktadır. Ancak bu dönüşümün nasıl şekilleneceği mavi ve yeşil hidrojen ile ilgili olarak ülkelerin ve sektörlerin kendilerini nasıl konumlandıracaklarıyla yakından ilgili olacaktır.

Hidrojen teknolojilerinin iklim değişikliğiyle mücadele sürecine entegre edilmesinin doğru bir şekilde yönetilmesi durumunda mavi hidrojen enerji sistemlerinin dönüşümünde bir geçiş aracı olarak düşünülebilecektir. Bu durum şüphesiz karbon yakalama ve saklama alanındaki teknolojik gelişim ve maliyetlerin düşmesiyle yakından bağlantılı olacaktır. Ancak Rusya ve Ukrayna arasındaki savaş göstermektedir ki Avrupa Birliği, Rus enerji kaynaklarını en kısa sürede terk etme arayışındadır. Bu durum ise Avrupalı politika yapıcıların açıklamalarına bakacak olursak kısa bir süreliğine doğal gaz başta olmak üzere AB’de fosil yakıtlara olan talebin artacağına işaret etmektedir. Dolayısıyla AB iklim değişikliğiyle mücadeledeki öncü konumunu korumak niyetindeyse mavi hidrojene olan talepte artış beklemek mümkün gözükmektedir.

Öte yandan mavi hidrojenle ilgili gelişmeleri yakından takip eden ve destek verenler arasında büyük petrol ve gaz şirketleri bulunmaktadır. Bunun altında yatan en önemli sebep ise mavi hidrojenin mevcut gaz üretim, taşıma ve depolama tesislerini kullanmayı mümkün kılarken daha temiz yakıt üretme imkanı sunmasıdır. Bir diğer deyişle şirketlerin çok büyük yatırımlar yapmaya ihtiyaç duymadan çevreci faaliyetler sergilemeleri söz konusu olmaktadır. Bu bakımdan pek çok sektör temsilcisi eğer yeşil hidrojende önemli noktalara erişilmek isteniyorsa bugün mavi hidrojene yönelik yatırımların gerekli olduğunu savunmaktadır. 

Diğer yandan uzmanlar mavi hidrojenin fosil yakıtlara dayalı olmasından ve teknolojik olarak hala istenilen seviyede olmayan karbon yakalama ve saklamaya bağlılığından ötürü bu yöntemi teşvik etmekten kaçınmak gerektiğini savunmaktadır. Ayrıca mavi hidrojen teknolojisinde maliyetlerin azalması durumunda fosil yakıtlara dayanan bu yöntemin diğer sektörler tarafından da daha temiz alternatifler yerine tercih edilebileceği endişeleri bulunmaktadır.

Bu noktada tüm dikkatler yeşil hidrojendeki gelişmelere odaklanmaktadır. Nitekim küresel olarak hidrojene olan talebin artması ve yeşil hidrojenin üretim maliyetlerinin azalması sonucunda enerji sistemlerinde net sıfır emisyon hedefine ulaşmak mümkün olabilecektir. Buna karşın yeşil hidrojenin önündeki en büyük engel ise çok yüksek miktarlarda yenilenebilir enerjiye ihtiyaç duymasıdır. UEA tarafından yapılan analizlere göre küresel ölçekte hidrojen talebini su elektrolizi yöntemiyle karşılayabilmek için AB’nin yıllık elektrik üretiminden daha fazlasının gerekeceği tahmin edilmektedir. Bu bakımdan Rus kaynaklarını terk etme arayışındaki AB özelinde konuşmak gerekirse Avrupa'nın kendi kendine yeterli bir yeşil hidrojen ekonomisini hayata geçirmesinin oldukça zor olduğu görülmektedir. Bu noktada AB’nin yenilenebilir enerji maliyetlerini düşürmek ve böylece hidrojen teknolojisini kendi enerji bileşiminde daha uygun bir konuma oturtması için ortaklık arayışlarına gideceği aşikardır. Dolayısıyla mevcut küresel konjonktürde bu durum yalnızca AB’yi değil küresel ve bölgesel işbirliklerini de beraberinde getirecektir.

Bir başka boyutuyla ise fosil yakıt açısından zengin kaynaklara sahip ülkeler daha şimdiden AB ile ticarette Rusya’nın yerini almak için yarışa girmiş durumdadır. Bu sebeple önümüzdeki dönemde fosil kaynak zengini ülkelerin mavi, yenilenebilir kaynak zengini ülkelerin ise yeşil hidrojenin gelişimi için rekabet edeceklerini tahmin etmek güç değildir.

Türkiye hidrojen enerjisine yönelik ciddi adımlar atacak

Unutulmamalıdır ki net sıfır emisyon hedeflerinin gerçekleştirilmesi tüm enerji bileşiminin hidrojene döndürülmesinden ziyade karbonsuz bir enerji sektörü yapısının oluşturulmasına bağlıdır. Dolayısıyla hidrojen teknolojisini bir kurtarıcı olarak görmekten ziyade ilk başta geçiş için bir araç daha sonrasında ise diğer politikaların tamamlayıcısı niteliğinde özellikle ağır sanayiyi hedef alan bir konumda değerlendirmek gerekmektedir. Bu bakımdan küresel iklim hedeflerimize ulaşmak ve hidrojen enerjisinin ekonomik ve çevresel faydalarından yararlanmak istiyorsak şimdiden harekete geçmemiz gerekmektedir.

Ülkemiz bu konuda gerekli hassasiyeti ortaya koymakta ve hidrojeni enerji bileşiminin temel unsurlarından birisi yapma konusunda irade sergilemektedir. Öyle ki Avrupa Komisyonu'nun Avrupa Yeşil Mutabakatı’ndan Sorumlu Başkan Yardımcısı Frans Timmermans gerçekleştirmiş olduğu Türkiye ziyaretinde yeşil dönüşüm için AB ile Türkiye arasındaki iş birliğinin artık her zamankinden daha önemli olduğunu vurgulamış, Türkiye ile birlikte birkaç tedarikçiye bağımlı olunmayan ve gelecekte hidrojene dayalı bir ekonomi oluşturmak için ortaklıklar oluşturmak isteğinde olduklarını belirtmiş ve bu durumun gerçekleşmesinin ancak Türkiye'nin de bu işin merkezinde olmasıyla olacağını dikkate getirmiştir. Nitekim Türkiye'nin yüksek yenilenebilir enerji potansiyelinden kaynaklanan hidrojen kabiliyeti Avrupa ülkelerinin ihtiyacını giderebilecek kapasiteye sahip olup AB’nin hidrojen teknolojisindeki ortaklık arayışlarını karşılayacak ölçektedir. Bu bağlamda gerçekleştirilecek bilgi ve tecrübe paylaşımı şüphesiz her iki taraf için de olumlu sonuçlar doğuracaktır.

AB ile öngörülen ortaklığın ötesinde ülkemiz Sayın Cumhurbaşkanımızın liderliğindeki 2053 net sıfır emisyon hedefi doğrultusunda çalışmalarını aralıksız sürdürmektedir. Bu kapsamda İklim Kanunu hazırlıklarına devam edilmekte olup yürütülen çalışmalar çerçevesinde hidrojen teknolojilerine büyük rol atfedilmektedir. Öngörülü ve proaktif yaklaşım sayesinde küresel gelişmeler yakından takip edilmekte, gerekli strateji ve eylem planları üzerine çalışmalar yürütülmektedir. Yeşil Kalkınma Devrimi yolunda yararlanmayı planladığımız araçlardan biri olan hidrojen teknolojisi ile yakın gelecekte enerji alanında bölgesinde lider ülkelerden biri olacağımız açık görünmektedir.