Evrenin temel enerji kaynağı olan hidrojen, iklim krizi ile etkin bir şekilde mücadele etme ve sürdürülebilir kalkınmayı destekleme noktasında önemli bir rol üstleniyor. Geçmişten günümüze büyük dönüşümden geçen hidrojen enerjisi, bugün yeşil geleceğe giden yolda stratejik bir kaldıraç vazifesi görüyor. Peki, hidrojen ne işe yarar? Daha da önemlisi hidrojen nasıl elde edilir? Hadi, uzmanından öğrenin!
Sanayi Devrimi’nden bu yana kullanılan fosil temelli yakıtlara alternatif olarak kabul edilen hidrojen enerjisi, günümüzde karbonsuzlaştırmaya yönelik en büyük hamlelerden biri olarak karşımıza çıkıyor. Öyle ki geleceğin enerji tedariki senaryoları arasında sağlam bir yere sahip olan hidrojen enerjisi, bugün ülkelerin sürdürülebilir kalkınma projelerinde temel bileşenler arasında yer alıyor. Özellikle son dönemlerde hidrojen enerjisinin kullanım alanlarının genişletilmesi, hidrojenden elektrik üretimi ve hidrojen depolama çalışmalarının yapılması, hidrojen enerjisinin geleceğine yapılan başlıca yatırımlar arasında bulunuyor.
Yeni nesillere yaşanabilir bir dünya bırakmanın formülünü sunan yeşil hidrojen enerjisinin, yakın gelecekte sıfır karbon hedefini gerçekleştirmek için kullanılacak alternatiflerden biri olması bekleniyor. Özellikle son dönemlerde hidrojen enerjisinin kullanım alanlarının genişletilmesi, hidrojenden elektrik üretimi ve hidrojen depolama çalışmalarının yapılması, hidrojen enerjisinin geleceğine yapılan başlıca yatırımlar arasında bulunuyor.
T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, hidrojeni kullanarak karbon sıfır bir ekonomi modeli oluşturmak amacıyla hazırladığı “Türkiye Hidrojen Teknolojileri Stratejisi ve Yol Haritası” adlı çalışmasını Ocak 2023’te kamuoyuyla paylaştı. Bu strateji raporuna göre Türkiye, sürdürülebilir enerjinin geleceğine katkısı itibarıyla hidrojeni öncelikli alanlardan biri ilan etmiş durumda!
1. Hidrojen Nedir?
Hidrojen,kısaca evrendeki en basit element olarak tanımlanabilir. Doğadaki en yaygın ve en hafif element olarak bilinen bu gaz çeşidi yeryüzünün, su moleküllerinin, canlıların ve fosil maddelerin yapı taşını oluşturuyor. Güneş ve yıldızların ısı vermesine de yardımcı olan hidrojen elementi, elektrik ve ısı formuna dönüştürülebiliyor. Hidrojen, aynı zamanda diğer kaynaklardan üretilen enerjiyi depolamak ve iletmek için bir enerji taşıyıcısı olarak da kullanılabiliyor.
1.1. Hidrojenin Özellikleri Nelerdir?
- Evrende en çok bulunan elementtir.
- Doğada serbest bulunmaz, bileşikler halindedir.
- Renksiz, kokusuz ve tatsız bir yapıdadır.
- Havadan 14,4 kez daha hafiftir ve tamamen zehirsizdir.
- Sıfır emisyonlu ve yenilenebilir enerji kaynağına dönüştürülebilir.
- Yakıt olarak kullanıldığında atmosfere sadece su buharı olarak dönmektedir.
- Bilinen tüm yakıtlar arasında en yüksek enerji içeriğine sahiptir.
1.2. Hidrojen Doğada Nasıl Bulunur?
Hidrojen elementi yeryüzünde serbest halde bulunmuyor. Hidrojenin büyük bir kısmı su veya organik bileşikler gibi varlıklarda, moleküler formlarda bulunuyor. Hidrojen elementi oksijenle bir araya geldiğinde “su”, sodyum ve karbon ile bir araya geldiğinde “karbonat”, sülfür ve oksijenle buluştuğunda ise “zaç yağı” olarak da bilinen sülfürik asidi ortaya çıkarıyor. Özetle; hayatın hemen her alanında, diğer elementlerle iyonik veya kovalent bağ kurmuş hidrojen atomları yer alıyor.
2. Hidrojen Enerjisi Nedir?
Hidrojen enerjisi, hidrojenin kullanılmasıyla elde edilen enerji kaynağını ifade ediyor. Doğada bileşikler halinde bulunan hidrojenin moleküllerine ayrıştırılması sonucunda ortaya çıkan bu enerji, doğal enerji kaynağı sınıfına girmiyor. Buna rağmen sürdürülebilir alternatif enerji kaynakları arasında önemli bir yer tutuyor.
Türkiye’de sudan hidrojen üretimi çalışmaları her geçen yıl hız kazanıyor. Bu bağlamda ülkenin geleceği için yeşil hidrojene yapılan yatırımlar da artıyor. Özellikle Ulusal Hidrojen Teknolojileri Stratejisi ve Yol Haritası ile ülkemiz, gelecekteki yeşil hidrojen ekonomilerinden biri olarak küresel anlamda görünürlüğünü giderek artırıyor. Bu kapsamda ülkemizde atılan en önemli adımlardan biri “Güney Marmara Hidrojen Kıyısı” Vadi projesi. Ufuk Avrupa Çerçeve Programı kapsamında hak kazanılan 8 milyon EUR hibe desteğinden sonra Vadiye ve Bölgenin Hidrojen Ekonomisine yerli ve yeni bir katkı daha sunulacaktır. Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı Kalkınma Ajansları Genel Müdürlüğü koordinasyonunda çalışan Güney Marmara Kalkınma Ajansı tarafından hibe desteği sağlanan ve Eti Maden ile Enerjisa Üretim’in eşfinansman sağladığı “Güney Marmara Hidrojen Kıyısı Platformu” Güdümlü Projesi’nin sözleşmesi 15 Mart 2023 tarihinde imzalandı.
Ulusal hidrojen stratejisine göre, Türkiye 2030’a kadar 2 cigavat (GW), 2035’e kadar 5 GW, 2053’e kadar ise 70 GW hidrojen üretim kapasitesine ulaşmayı hedefliyor.
Enerjisa Üretim olarak hız kesmeden sürdürdüğümüz dev yatırımlarla ülkemizin yenilenebilir enerji ekonomisine değer kazandırıyoruz. Hidroelektrik, güneş ve rüzgar santrallerimizle, Türkiye’nin elektrik ihtiyacını yenilenebilir kaynaklarla karşılamak adına uzun yıllardır var gücümüzle çalışıyoruz. Öte yandan ülkemizi hidrojen enerjisi üretiminde de öne çıkaracak yepyeni ve devrim niteliğindeki bir projenin de ana üstlenicileri arasında yer alıyoruz!
2.1. Hidrojen Enerjisi Yenilenebilir mi?
Hidrojen enerjisi, yeryüzünde bulunan su ve diğer sonsuz kaynaklardan elde edildiğinde yenilenebilir özelliğe sahip oluyor. Fakat bu enerji türü hem fosil yakıtlardan hem de yenilenebilir kaynaklardan üretilebiliyor. Dolayısıyla üretildiği kaynağa göre yenilenebilir olma özelliği değişebiliyor. Sudan elektroliz yöntemiyle elde edilen yeşil hidrojen yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak değerlendirilir. Genel anlamda üretim tekniklerini çeşitliliğinden dolayı hidrojen enerjisi alternatif enerji kaynağı olarak gösterilmektedir.
3. Hidrojen Nerelerde Kullanılır?
Hidrojen taşımacılıktan sanayiye, uzay roketlerinden petrol üretimine kadar birçok alanda kendisine geniş bir yer buluyor. Bu enerji çeşidi, ağırlıklı olarak atık ısı ve elektrik depolama, ısıtma ve soğutma sistemleri, pompa veya basınçlandırma üniteleri, hidrojen temizleme ve deuterium ayrımı alanlarında kullanılıyor.
Hidrojen enerjisi gaz sıvı ve katı olarak üç farklı şekilde depolanıyor. Hidrojen enerjisinin depolanma, taşınma ve iletilme süreçleri kullanım alanlarını belirlemede önemli bir unsur oluyor. Hidrojenin depolama şekilleri ve bu depolama şekillerine göre kullanım alanlarını aşağıda görebilirsiniz.
Hidrojen gazı , hidrojenin en yaygın depolanan hali olarak karşımıza çıkıyor. Ancak hacmi büyük olduğundan gaz hidrojen genellikle basınçlı tanklarda ve tüplerde sıkıştırılmış şekilde saklanabiliyor. Hidrojen gazı fiyatları da bu yönüyle, elde edilen kaynağa ve depolama şekline göre değişiklik gösteriyor. Hidrojen gazı aynı zamanda boru hatlarıyla da taşınabiliyor.
Hidrojen gazı şu kullanım alanlarında aktif rol oynuyor:
- Kömürden benzin elde etme
- Ev içerisinde fırın ve ocak gibi cihazlara bağlama
- Hava gemisi ve sıcak hava balonu şişirme
- Paslanmaz çelik üretimi ve diğer metallerin üretimi
- Reaktör soğutma
Sıvı hidrojen ,yüksek basınçla likit hale getirilen hidrojen gazını tanımlıyor. Kolay taşınabilir özellikte olan sıvı hidrojen, tanklar içerisinde depolanıyor. Bu sayede çok daha az yer kaplıyor ve farklı alanlarda kullanılabiliyor. Sıvı hidrojenin fiyatı, uygulanan yüksek teknolojik işlemler neticesinde hidrojen gazına göre daha fazla oluyor.
Sıvı hidrojenin kullanım alanları şu şekilde:
- Havacılık, uzay ve gaz sanayii
- Elektrikli ve hibrit araçlar (hidrojen yakıt hücresi)
- Petrol rafineri tesislerinde petrolün doygunluk oranını artırıcı madde
Metal hidrit alaşımlar , hidrojen gazının katı formda saklanmasıyla elde ediliyor. Hidrojen ile bir metal veya metal alaşımının birleştirilmesiyle meydana gelen metal hidritler, hidrojen gazını sünger gibi içine çekerek depoluyor. Metal hidrit ısıtıldığıda içerisindeki hidrojen serbest kalıyor ve enerji üretimi için hazır duruma geliyor.
Metal hidrit alaşımın kullanım alanları ise şu şekilde:
- Isıtma ve soğutma sistemleri
- Beyaz eşyaların üretimi
- Elektrikli otomobillerin sistemleri
- Şarj edilebilir pil üretimi
Hidrojen gazı metal alaşımları, geniş bir kullanım alanına sahip olmakla birlikte doğa dostu olma özelliğine de sahip. Bu yönüyle metal hidrit alaşımlar, küresel ısınmanın ilerlemesini yavaşlatmak ve çevre kirliliği oluşumunu önlemek gibi değerli avantajlar sağlıyor. Hidrojen içerikli farklı yan ürünleri depolayan metal hidrit alaşımlar, bir hidrokarbon çeşidi olan metanol ve hidrit bileşik çeşidi olan azot trihidrür/amonyak gibi içerikleri de reel sektörde aktif olarak kullanmayı mümkün kılıyor.
4. Hidrojen Enerjisi Nasıl Üretilir? Hidrojen Üretim Yöntemleri Nelerdir?
Sürdürülebilir bir dünya düzeni sağlamak ve ülke ekonomisine alternatif bir enerji ile katkıda bulunmak söz konusu olduğunda, “Hidrojen nasıl üretilir?” sorusu toplum nezdinde sıkça gündeme geliyor. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte hidrojenden enerji üretmek için pek çok farklı yöntem bulunuyor. Hidrojen enerjisi üretme teknolojileri aşağıda detaylı bir şekilde görebilirsiniz.
4.1. Termokimyasal Yöntem
Kömür, doğal gaz, benzin gibi fosil yakıtlardan hidrojen elde edilmesini sağlayan termokimyasal yöntem, yüksek miktarda karbon salınımına yol açsa da günümüzde hidrojen üretimi için en erişilebilir yöntem kabul ediliyor. Fosil yakıtın yüksek sıcaklıkta buhara tabi tutulması ile hidrojen üretimi gerçekleşiyor.
4.2. Elektroliz Yöntemi
Elektroliz yönteminin temelinde, suyun doğru akım kullanılarak hidrojen ve oksijenlerine ayrılması yer alıyor. Elektrik enerjisi kullanarak sudan hidrojen üretimi yapmayı mümkün hale getiren bu yöntem, yeterli teknolojik donanımla hidrojen yakıtı üretmenin en basit yollarından birini oluşturuyor.
4.3. Fotoelektrokimyasal Yöntem
Güneş enerjisinden hidrojen elde etmeyi sağlayan fotoelektrokimyasal yöntem, mantık olarak elektroliz yöntemine fazlasıyla benziyor. Yine elektrik enerjisi kullanarak hidrojen açığa çıkarma işlemi olan bu yöntemde suya batırılmış güneş pilleri kullanılıyor. Normal elektroliz yönteminden daha verimli olması itibarıyla fotoelektrokimyasal yöntemin yaygınlaştırılması hedefleniyor.
4.4. Fotobiyolojik Yöntem
Doğal fotosentez faaliyetlerinden yararlanan fotobiyolojik yöntem, yeşil yosunlardan hidrojen üretimi yapmayı mümkün hale getiriyor. Bu yöntem, yeşil bitkilerin ve klorofil taşıyan canlıların gerçekleştirdiği fotosenteze oldukça benzer özellikler gösteriyor. Fotokatalitik yöntemle elde edilen hidrojen üretimi, çevre dostu enerji üretimi için bir hayli önem taşıyor.
4.5. Hidrit Bileşiklerden Ayrıştırma Yöntemi
Laboratuvar ortamında hidrojen üretme metodu olan hidrit bileşiklerden ayrıştırma yönteminde, çeşitli doğal materyaller işlenerek hidrojen açığa çıkarılıyor.
5. Hidrojen Enerjisi Çevreye Zarar Verir mi?
“Geleceğin enerjisi” olarak kabul edilen hidrojen enerjisi hem fosil hem de yenilenebilir kaynaklardan üretilebiliyor. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen yeşil hidrojen çevreye zarar vermiyor ve yarınlara tertemiz bir doğa bırakmayı mümkün kılıyor. Bu noktada Enerjisa Üretim olarak, yeşil hidrojen üretimi ile çevre kirliliği ve küresel iklim değişikliği gibi konularda üzerimize düşen sorumluluğu üstleniyoruz.
Yarınları sadece bir söylem değil, gerçek bir sorumluluk olarak görüyor; tüm faaliyetlerimizi bu bilinçle şekillendiriyoruz. Bizler, Enerjisa Üretim’de çocuklarımıza miras bırakacağımız bir dünya için çalışıyoruz. Yatırımlarımızı planlarken sadece hidroelektrik, güneş ve rüzgar enerjisi değil; yeşil hidrojen kullanımı konusunda da kapsamlı çalışmalar yürütüyoruz. Bu alandaki tecrübelerimiz doğrultusunda ana paydaşlarından olduğumuz “Güney Marmara Hidrojen Kıyısı” platformu ile Türkiye’nin ilk Hidrojen Vadisi’ni hayata geçirmenin gururunu yaşıyoruz!
Güney Marmara Hidrojen Kıyısı projesi kapsamında, Balıkesir Bandırma’daki kombine enerji üssümüzde yıllık 500 ton yeşil hidrojen üretimi yapılması hedefleniyor. Bu proje ile yeşil hidrojenin yanı sıra amonyak ve metanol gibi hidrojen türevlerinin de yeşil yöntemlerle üretilmesi için fizibilite çalışmaları yapılıyor.
6. Hidrojen Çeşitleri Nelerdir? En Temiz Hidrojen Çeşidi Hangisidir?
Hidrojen enerjisi üretildiği kaynağa, üretim yöntemine ve karbon salınımına göre farklı sınıflara ayrılıyor. Renklerle ifade edilen ve her biri farklı özellikte olan hidrojen çeşitleri aşağıdaki şekilde çeşitleniyor:
- Kahverengi hidrojen
- Gri hidrojen
- Mavi hidrojen
- Turkuaz hidrojen
- Yeşil hidrojen
6.1. Kahverengi/Gri Hidrojen
Kahverengi/gri hidrojen fosil yakıtlardan elde edilen hidrojen enerjisidir. Üretim esnasında atmosfere karbondioksit salınımı yapan bu türde “kahverengi” linyit kömüründen elde edilen hidrojen enerjisini; “gri” ise doğal gazdan üretilen hidrojen enerjisini ifade eder.
6.2. Mavi Hidrojen
Mavi hidrojen de gri hidrojen ile aynı şekilde doğal gazdan üretilir. Tek fark, mavi hidrojenin yer altında depolanmasıdır. Buhar reformasyonu yöntemi ile ortaya çıkan karbondioksit yüksek oranda yakalanır ve hidrojen yer altında depolanır. Mavi hidrojen, düşük karbon emisyonlu olmasıyla karbonsuzlaşma süreci için bir çözüm sunabilmektedir.
6.3. Turkuaz Hidrojen
Mavi hidrojene benzer özellikte olan turkuaz hidrojen, doğal gazdan piroliz yöntemi ile üretilir. Üretim sürecinde katı karbon ortaya çıkaran bu hidrojen türü, düşük karbonlu hidrojen çeşitleri arasındadır.
6.4. Yeşil Hidrojen
Yeşil Hidrojen, yenilenebilir kaynaklardan üretilen hidrojen enerjisidir. Küresel karbonsuzlaşma hedefleri doğrultusunda üretilen ve kullanılan yeşil hidrojen, üretimi için gerekli olan tüm kaynağı yenilenebilir kaynaklardan karşılar. Bu sayede çevreye karbon salınımı yapmaz. Temiz, verimli ve sürdürülebilir bir enerji çeşidi olan yeşil hidrojen, ekosistem üzerinde hiçbir olumsuz etki bırakmaz. Çevre dostu bir hidrojen çeşidi olan bu hidrojen çeşidi güneş, rüzgar, biyokütle, jeotermal ve okyanus enerjisi gibi kaynaklar yoluyla üretilir.
7. Dünyanın Umudu, Türkiye’nin Geleceği: Yeşil Hidrojen
Son yıllarda boyutu katlanarak artan ve sıklıkla gündeme gelen iklim krizi, hidrojen enerjisi üretimini küresel çapta güçlü bir çözüm haline getiriyor. Avrupa Birliği sınırları içerisinde önümüzdeki süreçte 130 milyar dolarlık hidrojen enerjisi projesinin hayata geçirilmesi bekleniyor. Avrupa Birliği liderlerinin ayrıca, 2050 yılındaki sıfır emisyon hedefini hidrojen enerjisiyle gerçekleştirmek için 1 trilyon avroluk bir bütçe konusunda anlaştıkları biliniyor.
Türkiye’deki çeşitli devlet kurumları ve uluslararası iş ortaklarıyla yürüttüğümüz “ilk hidrojen vadisi” ve “yeşil hidrojen üretimi” çalışmalarımızla, bizler de ülkemizin gelecek nesilleri için el birliğiyle kalıcı bir refah yaratmanın peşindeyiz!
Yerli ve yabancı 16 paydaşın yer aldığı 36,8 milyon avro bütçeli Güney Marmara Hidrojen Kıyısı Platformu Güdümlü Projesi’yle, Türkiye’nin ilk hidrojen vadisini kurmak için çalışmalarımıza hız kesmeden devam ediyoruz. Proje kapsamında yıllık minimum 500 ton yeşil hidrojen üretimi hedefinin yanı sıra, hidrojen depolama alanında ülkemizin en yüksek rezervli madeni varlıklarından olan bor mineralini de en doğru ve etkin şekilde değerlendirmeyi hedefliyoruz.
Tüm yenilenebilir enerji yatırımlarımızın detaylarına ulaşmak için Enerji Üretimi sayfamızı ziyaret edebilirsiniz!