Alternatif Enerji Olarak Hidrojen

ALTERNATİF ENERJİ OLARAK HİDROJEN : 

1 ALTERNATİF ENERJİ OLARAK HİDROJEN M.Onur DEMİRCİ,Ahmet SAĞLAM

Slide 2: 

2 Latince adı hydrogenium olan hidrojenin anlamı ‘’ su oluşturan ‘’ demektir. 1500 lü yıllarda keşfedilmiş olup 1700 lü yıllarda yanabilme özelliğinin farkına varılmıştır. Doğada serbest halde bulunmaz, bileşikleri halinde bulunur. En çok bilinen bileşiği sudur. yaklaşık -252 C derecede sıvılaştırılabilir.

Slide 3: 

3 HİDROJENİN YAKIT OLARAK KULLANIM FİKRİ ‘’Su geleceğin kömürüdür.’’ Jules Verne 130 yıl önce, kömür rezervlerinin bir gün tükeneceğinin farkına varan ve hidrojenin elektroliz yoluyla sudan elde edilebileceğini bilen Jules Verne, ‘’su; geleceğin kömürüdür.’’ demiştir. Hidrojenin alternatif bir enerji kaynağı olarak kullanım fikri ilk olarak 1974 yılında Prof. Dr. Nejat Veziroğlu tarafından ortaya atılmıştır. Prof. Dr. Nejat Veziroğlu, bugün; alternatif enerji hakkındaki çalışmalarıyla Nobel’e aday gösterilen, Uluslar arası Hidrojen Enerjisi Konseyi Başkanı, BM enerji danışmanıdır ve 81 yaşındadır.

Slide 4: 

4 NEDEN HİDROJEN? Hidrojen bilinen tüm yakıtlar içinde birim kütle başına en yüksek enerji içeriğine sahiptir. Üst ısıl değeri 140,9 MJ/kg , alt ısıl değeri 120,7 MJ/kg dır. 1 kg hidrojen; 2,1 kg doğalgaz veya 2,8 kg petrolün sahip olduğu enerjiye sahiptir.

Slide 5: 

5 Hidrojenin belki de en önemli özelliği depolanabilir olmasıdır. Günümüzde büyük tutarlarda enerji depolamak için hala uygun bir yöntem bulunmuş değildir. Eğer bugün hidroelektrik santrallerinden elde edilen enerjinin depolanması mümkün olsaydı, enerji sorununu bir ölçüde çözmek mümkün olabilirdi. Ancak elektrik enerjisi için bilinen en iyi depolama yöntemi hala asitli akümülatörlerden başka bir şey değildir.

Slide 6: 

6 Yüksek miktarlarda Ucuz Sürdürülebilir üretim hidrojen ekonomisinin kriterleridir. HİDROJEN EKONOMİSİNİN PRENSİPLERİ

Slide 7: 

7 Bu ekonomi şu hususlar etrafında şekillenmelidir : Serbest hidrojen üretimi Hidrojenin depolanması ve güvenli dağıtımı Hidrojenden kontrol edilebilir enerji eldesi

Slide 8: 

8 HİDROJEN ÜRETİMİ Hidrojen enerji sisteminin yeni olmasına karşın hidrojen üretimi yeni değildir. Şu anda dünyada her yıl 500 milyar metreküp hidrojen üretilmekte, depolanmakta, taşınmakta ve kullanılmaktadır.

Slide 9: 

9 Alternatif enerji üretme şartlarına bağlı kalarak hidrojen üretmenin de çeşitli yolları mevcuttur. Ancak bu metotların her biri çözümlenmesi gereken problemler içermektedir. Yöntemlerden ilki; elektrik kullanılarak su molekülünün bünyesindeki hidrojeni oksijenden ayırmaya dayanan elektroliz metodudur. Burada kullanılacak elektrik de jeotermal ve hidrolik gibi temiz enerji kaynaklarından üretilmelidir.

Slide 10: 

10 Hidrojenin Depolanması Gaz olarak depolamada yüksek basınç nedeniyle tank ağırlıkları problem yaratmaktadır. Hidrojeni gaz olarak depolamanın en ucuz yöntemi; doğalgaza benzer şekilde yeraltında, tükenmiş petrol veya doğalgaz rezervuarlarında saklamaktır. Hacim unsuru başlıca problemdir.

Slide 11: 

11 Hidrojen petrolden 4 kat fazla hacim kaplar ancak sıvı hacmi gaz hacminden 700 kat küçüktür. Hidrojenin sıvı olarak depolanmasında ise yüksek basınç ve düşük sıcaklık gibi maliyeti artıran koşulların sağlanması gerekir. Günümüzde küçük ve orta ölçekli hidrojen depolanmasında kullanılan en yaygın yöntem budur ancak büyük miktarlarda depolama için maliyeti yüksek bir işlemdir.

Slide 12: 

12 Hidrojenin boru ile taşınmasına, Texas’da petrol sanayi tarafından kullanılmakta olan ve 80km uzunluğuna sahip boru şebekesi ile Almanya’da Ruhr havzasında 1938 yılında işletmeye açılan bugün 15 atmosfer basınç altında hidrojen taşımaya devam eden 204 km’lik boru hattı örnek olarak gösterilebilir. Basınçlı hidrojenin, çelik tüpler içine yerleştirilerek taşınması, bu güne kadar geliştirilen bir çok deneme amaçlı hidrojenle çalışan taşıtta kullanılan yöntem olmuştur. Burada görülen en büyük sorun çelik tüplerin kendi ağırlıklarıdır. Benzinli bir otomobil ortalama olarak 65 litre ( 47kg ) benzin almakta olup, bu da enerji olarak 17 kg hidrojene karşılık gelmektedir. Hidrojeni sıvı olarak depolamak ağırlık sorununu çözmekle birlikte, tank hacmi ve maliyeti artmaktadır. HİDROJENİN TAŞINMASI

Slide 13: 

13 HİDROJENDEN ENERJİ ELDESİ

Slide 14: 

14 Hidrojenden yakılmak suretiyle enerji elde edilebilir. Ancak bu işlem esnasında, oksijen yanma ortamına hızlı sokulursa nitrik oksitler gibi sera etkisine sebebiyet veren gazlar oluşabilmektedir. Aksi durumda, oksijen yavaş verilirse reaksiyondan çekilen enerji yani güç düşmekte, verim azalmaktadır.

Slide 15: 

15 Her ne kadar çalışma prensipleri benzer olsa da, çalışma koşulları ve uygulama alanları farklılık göstermektedir. Atık olarak su ve ısı elde edilmesi ve özellikle minimum seviyedeki emisyonları yakıt pillerini avantajlı kılmaktadır. İçten yanmalı motorlarda, toplam kontrol edilemeyen emisyonlar 2370ppm, gaz türbinli sistemlerde 120ppm olduğu halde, yakıt hücreli sistemlerde sadece 5ppm dir.

HİDROJEN ENERJİSİNİN DÜNYADAKİ DURUMU : 

16 HİDROJEN ENERJİSİNİN DÜNYADAKİ DURUMU Dünyada çeşitli ülkelerde hidrojen enerji araştırmaları yapılmaktadır. Brezilya ve Güney Amerika'da en büyük hidrogüç tesisi Haipu'dur. Burada elektrolitik hidrojen üretilir. Üretilen hidrojen gazdır. Japonya'da WE-NET (World Energy Network)projesi ile Tokyo metropolitan bölgesinde hidrojen kullanımı ile oluşacak azot oksit emisyonundaki azalma potansiyeli araştırılmaktadır. WE-NET Programı Japonya'nın Uluslar arası Ticaret ve Endüstri Bakanlığınca desteklenmektedir. Bu programda Japonya hidrojen enerji sisteminde ilerleme sağlamak üzere 2020 yılına kadar 4 milyar$ harcamayı planlamaktadır. Gelecekte de Pasifik denizinin ekvator bölgesinde yapay bir adada solar radyasyon kullanarak deniz suyundan elektrolizle hidrojen üretmeyi planlamaktadırlar.

Slide 17: 

17 Japonya 2020 yılına kadar tamamen hidrojene geçmeyi planlamaktadır. Bu amaç uğruna her yıl yaklaşık 220 milyon$ bütçe ayırmaktadır. İzlanda Hükümeti 2030 da sadece hidrojeni kullanmak için karar almıştır.

Slide 18: 

18 Vestel, dizüstü bilgisayarlar, cep telefonları için gerekli şarj aletlerinin prototiplerini üretmiştir. Airbus, 2015 yılında hidrojenin yakıt olarak kullanıldığı uçaklar üretmeyi planladığını duyurmuştur.

Slide 19: 

19 Zorlu Grubu 10 milyon dolarlık yatırımla evler için yakıt pili geliştirmiştir.30 dolar maliyetle üretilen piller, evlerdeki elektronik aletlerin tümünü çalıştırabilmektedir. Türk akaryakıt firması Aytemiz, ABD’li gaz şirketi Praxair ile hidrojen üretimi çalışmaları yürütmektedir.

Slide 20: 

20 Demirdöküm Genel Müdürü Lütfü Kızıltan, açıkladığı 5 yıllık stratejisinde; kurulan tek bir sistemle, evleri, bu cihazın ürettiği hidrojenle ısıtıp soğutmayı ve aynı enerjiden elektrik de üretmeyi planladıklarını belirtmiştir. Demirdöküm bu proje için 1,5 milyon dolar ayırmıştır.

Slide 21: 

21 Dünya, fosil yakıtların tükendiği tarihte hidrojen medeniyetine geçmiş olacak. Bu noktada Türkiye'nin önemli şansları var. Bunlardan birisi Hidrojen Enerjisi Merkezi'nin Türkiye'de olması. Bununla bir çok pilot projeyi, Türkiye'de uygulama şansı bulunabilecek. Ayrıca Türkiye'nin hidrojen kaynakları oldukça geniş. Güneydoğu ve Doğu Anadolu bölgelerinde hidrojen enerjisi elde etmek için güneş enerjisi, Ege ve Orta Anadolu bölgesinde de rüzgar ve jeotermal enerji kaynakları bol. Ayrıca Karadeniz'in 60 metre altında da hidrojen elde etmede kullanılan hidrojen sülfür oldukça yoğun”

Hidrojen yakıt pilleri gelecekte fosil yakıtlar ile rekabet etme gücü var mı? : 

22 Hidrojen yakıt pilleri gelecekte fosil yakıtlar ile rekabet etme gücü var mı? Hidrojen enerjisinin geleceği çok parlak , zaman petrolün aleyhine hidrojenin lehine işlemektedir. Bunu gören dünyanın en büyük petrol üreticisi Suudi Arabistan hükümeti en büyük hidrojen üretim tesisi kurmaktadır. Birde bizi yönetenler hidrojenin geleceğini görebilseler, bütün problemlerimiz kökten çözülmüş olacaktır.

SONUÇ : 

23 SONUÇ Bitkiler, su, kömür veya doğalgaz gibi kaynaklardan elde edilen hidrojen, enerji kaynağından çok bir enerji taşıyıcısı olarak düşünülmektedir. Hidrojen kolayca ve güvenli olarak her yere taşınabilen, taşınması sırasında az enerji kaybı olan, sanayide, evlerde ve taşıtlarda kullanılabilen bir yakıttır. Bu kullanımlarda hidrojen başlıca sıkıştırılmış gaz, karyojenik sıvı, metal hidrit ve karbon adsorpsiyon gibi tekniklerle depolanabilmektedir. Hidrojen enerjisi alanında çeşitli ülkelerin işbirliği sonucu hidrojenin üretim, dağıtım ve kullanım teknikleri üzerinde yoğunlaşılmış ve uluslararası programlar başlatılmıştır. Güvenlik sıralamasında propan ve metanın arasında olan hidrojenin güvenlik karakteri diğer yakıtlardan oldukça farklıdır. Ayrıca hidrojen diğer yakıtlara göre pahalıdır ancak hidrojen çağına adım atılmakla maliyetin hızla düşeceği beklenmektedir. Hidrojen kullanımı sonucunda sadece su oluştuğundan hidrojen (özellikle solar hidrojen) kullanımı ile çevresel ve iklimsel kalite iyileşecektir. Ancak bu iyileşmelerin olabilmesi için hidrojen kullanımına bir an önce geçilmesi gerekmektedir. Geçiş ne kadar erken olursa uzun dönemde ekonomi ve çevre açısından o kadar yararlı olacaktır.