Hidrojen Ekonomisi Mantıklı mı? Bölüm-2
Hidrojen Ekonomisi Mantıklı mı?
Bölüm-2
Ulf Bossel, Ph.D.
2005 Yılında İsviçre'de gerçekleştirilen European Fuel Cell Forum (EFCF) 'de yayınlanmış olan "Hidrojen Ekonomisi Mantıklı mı?" konulu çok önemli yazıyı ETP Portalımızda yayınlıyor ve 18 yıl sonra bu konudaki değişiklikleri okuyucularımız yorumlarına bırakıyoruz.
ETP Portalımız okuyucuları yazı ile ilgili görüşlerini ve bu konudaki yazılarını " iletisim@etp.com.tr " e-posta adresine gönderebilirler.
ETP Portalımızda "Hidrojen Ekonomisi Mantıklı mı?" makalesinin yayın iznini veren yazarı Sn. Ulf Bossel'e içtenlikle teşekkür ederiz.
"Hidrojen Enerjisi" Efsanesi
Hidrojen yeni bir enerji kaynağı olarak tanıtılmaktadır (örneğin [1]). Açık olmak gerekirse bu kesinlikle saçmalıktır. Hidrojenin evrenimizde en bol bulunan element olduğu doğrudur, ancak sadece su, fosil yakıtlar veya canlı biyokütle gibi kimyasal bileşiklerde bulunur. Dahası, hidrojenin bolluğu bir satış argümanı olamaz, çünkü hidrojen atomları enerjik kullanımlarıyla yok olmazlar. Gaz, elektrik enerjisi yardımıyla suyun hidrojen ve oksijene ayrıştırılmasıyla elde edilir. Harcanan enerji daha sonra, ne yazık ki sadece kısmen, hidrojen ve oksijen yeniden birleştiğinde ve orijinal su miktarı yeniden kazanıldığında geri kazanılır. Hidrojen bir enerji kaynağı değil, tıpkı hidronik ısıtma sistemindeki su gibi bir enerji taşıyıcısıdır.
Hidrojen Elde Etme Yöntemleri
Hidrojen yeni bir enerji kaynağı olarak tanıtılmaktadır (örneğin [1]). Açık olmak gerekirse bu kesinlikle saçmalıktır. Hidrojenin evrenimizde en bol bulunan element olduğu doğrudur, ancak sadece su, fosil yakıtlar veya canlı biyokütle gibi kimyasal bileşiklerde bulunur. Dahası, hidrojenin bolluğu bir satış argümanı olamaz, çünkü hidrojen atomları enerjik kullanımlarıyla yok olmazlar. Gaz, elektrik enerjisi yardımıyla suyun hidrojen ve oksijene ayrıştırılmasıyla elde edilir. Harcanan enerji daha sonra, ne yazık ki sadece kısmen, hidrojen ve oksijen yeniden birleştiğinde ve orijinal su miktarı yeniden kazanıldığında geri kazanılır. Hidrojen bir enerji kaynağı değil, tıpkı hidronik ısıtma sistemindeki su gibi bir enerji taşıyıcısıdır.
Hidrojen Elde Etme Yöntemleri
Şekil 2: Elektroliz ve reformlama yoluyla hidrojen üretimi
Hidrojen doğal gazdan buhar reformu yoluyla veya sudan elektroliz yoluyla elde edilebilir (Şekil 2) Her iki durumda da, hidrojeni kimyasal bağlarından kurtarmak için enerji taşıyıcısını oksitleyerek enerji salınımı için geri kazanılabileceğinden daha fazla enerjiye ihtiyaç vardır. Denklem: "Hidrojen artı hava = enerji artı içme suyu" meslekten olmayanların basitleştirilmiş görüşlerini yansıtmaktan ibarettir.
Hidrojen üretimi ve kullanımının enerji temelinin, süregelen hidrojen tartışmalarında gerektiği gibi dikkate alınmadığı görülmektedir. Hidrojen yapmak için enerji nereden geliyor?
Hidrojen Ekonomisi İçinde Enerji Kayıpları
Optimize edilmiş ve verimli elektrik şebekelerinin (dünyanın çoğu yerinde henüz kurulmamıştır) enerji kayıpları tolere edilebilir düzeydedir. Mütevazı dağıtım mesafeleri için üretilen elektriğin yaklaşık %90'ı son kullanım için mevcuttur.
Hidrojen ekonomisinin tüm önemli aşamalarındaki enerji kayıpları yazar ve meslektaşları tarafından yakın zamanda analiz edilmiştir [2] ("The Future of the Hydrogen Economy: Bright or Bleak", www.efcf.com/reports). En önemli sonuçlar aşağıda sunulmuştur.
Bir hidrojen ekonomisi, elektrolizör ve yakıt hücresi gibi iki belirgin dönüşüm sürecinden daha fazla aşama içerir. Su hidrojen ve oksijene ayrılmadan önce bile yüksek gerilimli alternatif akımın ( a.a. /AC) düşük gerilimli doğru akıma (d.a./DC) dönüştürülmesi, suyun temizlenmesi, demineralize edilmesi, damıtılması, pompalanması ve basınçlandırılması gerekir. Elektroliz önemli enerji kayıpları içerir. Üretilen hidrojenin pazarlanabilir hale getirilmesi için sıkıştırma, sıvılaştırma veya kimyasal işlemlerle paketlenmesi gerekir. Daha sonra sentetik kimyasal enerji taşıyıcısının karayolu, demiryolu veya geminin yanı sıra boru hatlarıyla kullanıcıya taşınması gerekir. Hidrojen sızıntılar nedeniyle de kaybolabilir.
Hidrojenin fiziksel özellikleri nedeniyle, tüm bu aşamalar sıvı yakıtların tüketicilere dağıtımı için gerekenden çok daha fazla enerji gerektirir. Hidrojenin özellikle sıvı halde depolanması ve araç tanklarına aktarılması da enerji gerektirir. Son olarak, hidrojenin DC elektrik yakıt hücrelerine yeniden dönüştürülmesi ve müteakip DC/AC dönüşümü ağır enerji kayıplarıyla ilişkilidir. Bu süreçler ek araştırma ve geliştirmelerle çok daha verimli hale getirilemez.
Ana kayıplar hidrojenin fiziğini yansıtmaktadır. Orijinal yenilenebilir elektriğin sadece küçük bir kısmı verimli hidrojen yakıt hücreleri ile tüketiciler tarafından geri kazanılabilir.
Atıfta bulunulan raporun [2] sonuçları altı önemli aşama için sunulmuştur. Enerji kayıpları veya asalak (parazitik) enerji tüketimi, teslim edilen hidrojenin Yüksek Isıtma Değeri HHV'nin yüzdesi olarak sunulmuştur. Ayrıca, bu mühendislik analizinin sonuçları, okuyucuların kendi seçtikleri parametreler için cevaplar bulabilmelerini sağlamak amacıyla eğriler halinde sunulmuştur. Varsayımlar ve denklemler orijinal çalışmada yer aldığından, burada yalnızca en önemli grafikler sunulmuştur.
Hidrojen üretimi ve kullanımının enerji temelinin, süregelen hidrojen tartışmalarında gerektiği gibi dikkate alınmadığı görülmektedir. Hidrojen yapmak için enerji nereden geliyor?
Hidrojen Ekonomisi İçinde Enerji Kayıpları
Optimize edilmiş ve verimli elektrik şebekelerinin (dünyanın çoğu yerinde henüz kurulmamıştır) enerji kayıpları tolere edilebilir düzeydedir. Mütevazı dağıtım mesafeleri için üretilen elektriğin yaklaşık %90'ı son kullanım için mevcuttur.
Hidrojen ekonomisinin tüm önemli aşamalarındaki enerji kayıpları yazar ve meslektaşları tarafından yakın zamanda analiz edilmiştir [2] ("The Future of the Hydrogen Economy: Bright or Bleak", www.efcf.com/reports). En önemli sonuçlar aşağıda sunulmuştur.
Bir hidrojen ekonomisi, elektrolizör ve yakıt hücresi gibi iki belirgin dönüşüm sürecinden daha fazla aşama içerir. Su hidrojen ve oksijene ayrılmadan önce bile yüksek gerilimli alternatif akımın ( a.a. /AC) düşük gerilimli doğru akıma (d.a./DC) dönüştürülmesi, suyun temizlenmesi, demineralize edilmesi, damıtılması, pompalanması ve basınçlandırılması gerekir. Elektroliz önemli enerji kayıpları içerir. Üretilen hidrojenin pazarlanabilir hale getirilmesi için sıkıştırma, sıvılaştırma veya kimyasal işlemlerle paketlenmesi gerekir. Daha sonra sentetik kimyasal enerji taşıyıcısının karayolu, demiryolu veya geminin yanı sıra boru hatlarıyla kullanıcıya taşınması gerekir. Hidrojen sızıntılar nedeniyle de kaybolabilir.
Hidrojenin fiziksel özellikleri nedeniyle, tüm bu aşamalar sıvı yakıtların tüketicilere dağıtımı için gerekenden çok daha fazla enerji gerektirir. Hidrojenin özellikle sıvı halde depolanması ve araç tanklarına aktarılması da enerji gerektirir. Son olarak, hidrojenin DC elektrik yakıt hücrelerine yeniden dönüştürülmesi ve müteakip DC/AC dönüşümü ağır enerji kayıplarıyla ilişkilidir. Bu süreçler ek araştırma ve geliştirmelerle çok daha verimli hale getirilemez.
Ana kayıplar hidrojenin fiziğini yansıtmaktadır. Orijinal yenilenebilir elektriğin sadece küçük bir kısmı verimli hidrojen yakıt hücreleri ile tüketiciler tarafından geri kazanılabilir.
Atıfta bulunulan raporun [2] sonuçları altı önemli aşama için sunulmuştur. Enerji kayıpları veya asalak (parazitik) enerji tüketimi, teslim edilen hidrojenin Yüksek Isıtma Değeri HHV'nin yüzdesi olarak sunulmuştur. Ayrıca, bu mühendislik analizinin sonuçları, okuyucuların kendi seçtikleri parametreler için cevaplar bulabilmelerini sağlamak amacıyla eğriler halinde sunulmuştur. Varsayımlar ve denklemler orijinal çalışmada yer aldığından, burada yalnızca en önemli grafikler sunulmuştur.
Şekil 3: Elektroliz yoluyla hidrojen üretiminin enerji kayıpları.
Enerji kayıpları bir elektrolizörün çalışma parametreleriyle doğrudan ilişkilidir. Dahili Ohmik ("IR") kayıplar elektrik akımıyla orantılıdır. Cm2 başına bir ila iki Amper arasındaki akım yoğunlukları standarttır ve güç kayıplarında %30 'luk bir artışa neden olur. Daha düşük akım yoğunlukları ve daha düşük çıkış için daha yüksek verimlilikler elde edilebilir. Elektrolizör optimizasyonu bir fizik değil ekonomi meselesidir.
Şekil 4:Hidrojen gazının sıkıştırılması
Düşük moleküler ağırlığı nedeniyle hidrojenin sıkıştırılması, doğal gazın sıkıştırılmasından sekiz kat, havanın sıkıştırılmasından ise 15 kat daha fazla enerji gerektirir. Hidrojeni ideal izotermal sınıra yakın sıkıştırmak için ara soğutuculu çok kademeli kompresörlere ihtiyaç vardır. Yine de nihai basınca bağlı olarak ihtiyaç duyulan sıkıştırma enerjisi, hidrojen gazında bulunan enerjinin %8 ila 15'ine denk gelmektedir.
Şekil 5: Hidrojen gazının sıvılaştırılması
Hidrojeni sıvılaştırmak için çok fazla elektrik enerjisi gereklidir. Yaklaşık 20K'lik düşük sıcaklığa çok kademeli karşı akış genleşmesi (counter flow expansion) ile ulaşılır. Ancak hidrojen gazının önce sıvı nitrojen ile Joule Thompson noktasının altındaki sıcaklıklara soğutulması gerekir. Hidrojen sıvılaştırma her zaman enerji yoğun bir süreç olarak kalacaktır.
Şekil 6: Hidrojenin karayoluyla taşınması
40 tonluk bir hidrojen taşıyıcısı 200 barda (3.500 psi) yaklaşık 350 kg hidrojen gazı veya 20K kriyojenik sıcaklıkta 3.500 kg sıvı hidrojen taşır. Aynı brüt ağırlıktaki tek bir benzin tankerinde bulunan enerjiyi taşımak için 22 tüp treyler (200 bar) veya 4,5 sıvı hidrojen kamyonu gerekir
Şekil 7: Hidrojenin boru hatları aracılığıyla uzun mesafeli taşınması
Şekil 8: Dolum istasyonlarında elektroliz yoluyla yerinde hidrojen üretimi
Bu seçenek sadece su hazırlama, elektroliz, gaz sıkıştırma ve aktarma için çok fazla enerji değil, aynı zamanda yerel elektrik ve su mevcudiyeti de gerektirmektedir. Günde 1.000 araca hizmet vermek için, günde 110 m3 su tüketiminde en az 30 MW'lık sürekli elektrik gücüne ihtiyaç vardır. Bu koşulların karşılanamadığı birçok otoyol sahası bulunmaktadır.
Devam eden hidrojen tartışmaları için, temsili operasyonel parametrelerin bir seçimi için aşağıdaki sonuçlar sunulmuştur:
Devam eden hidrojen tartışmaları için, temsili operasyonel parametrelerin bir seçimi için aşağıdaki sonuçlar sunulmuştur:
Bu rakamların ilk kez yayınlanması hidrojen destekçileri arasında rahatsızlık yaratmıştır. Ancak, analizimiz tanınmış kurumlar tarafından kontrol edilmiş ve tüm eleştirilere dayanmıştır. Aslında, çalışmamızın sonuçları, hidrojen gruplarına ilişkin yayınlanmış kapsamlı çalışmaların bulgularını doğrulamaktadır. Tek fark, biz gelecekteki hidrojen ekonomisini gelecekteki elektron ekonomisiyle karşılaştırırken, eleştirmenlerimiz gelecekteki hidrojen ekonomisini mevcut fosil yakıt durumuyla karşılaştırmaktadır. Söylemeye gerek yok ki, karbon her iki alternatifte de yer almadığı için bizim çalışmamızda sera gazı emisyonlarının azaltılması ele alınmamaktadır.
Detaylı olarak incelediğimizde yenilenebilir enerjinin elektron ile taşınmasının hidrojene kıyasla ne kadar verimli olduğu görülebilmektedir (Şekil 9).
Detaylı olarak incelediğimizde yenilenebilir enerjinin elektron ile taşınmasının hidrojene kıyasla ne kadar verimli olduğu görülebilmektedir (Şekil 9).
Şekil 9: Yenilenebilir elektriğin elektronlar ve hidrojen ile taşınması.
Orijinal enerjinin %25'i hidrojen yolu için faydalı hale gelir.
Modern elektrik şebekeleri ile mütevazı mesafelerde dağıtım yaklaşık %90 verimlilik sağlayabilirken, hidrojen taşıma aracı olarak kullanıldığında sadece %20 ila 25'i kullanılabilir. Bu durum, sürdürülebilir bir enerji geleceğinin verimlilik ilkesiyle kesinlikle çelişmektedir. Hidrojeni destekleyenler, hidrokarbonların mevcut kullanımının da aynı derecede verimsiz olduğuna işaret etmektedir. Ancak bu, gelecekteki bir hidrojen ekonomisinin düşük verimliliğini günümüz enerji teknolojilerinin eşit derecede düşük verimliliği ile karşılaştırdığı için yanıltıcı bir iddiadır. Yine de karşılaştırma, kaynak taşıyıcı olarak kimyasal enerji kullanıldığında yüksek verim elde edilemeyeceğini ortaya koymaktadır.Sürdürülebilir bir enerji geleceğinde kimyasal hidrojen fiziksel elektronlarla rekabet etmek zorundadır. Çalışmamızın sonuçları kazananı belirliyor. Hidrojen asla kendi enerji kaynağı olan elektrikle rekabet edemez.
Bu açıklama, enerji akışı yolu boyunca Ohmik direnç nedeniyle gerilimin dfüştüğü elektrik sistemlerinin enerji devrelerinden alınmıştır. Hidrojen durumu daha karmaşıktır, ancak şematize edilmesi zordur. Gaz sızdırmaz bir sistemde, taşınan hidrojenin bir kısmı hidrojen taşıyıcılarını itmek veya boru hattı sistemlerindeki kompresörlere enerji vermek için kullanılmadığı sürece, hidrojen akışı elektrolizör ve yakıt hücresi arasında değişmeden kalır. Elektrolizör ve yakıt hücresi arasında, hidrojeni kullanıcıya ulaştırmak için sıvılaştırma tesislerine, kompresörlere, pompalara, yakıt dağıtım kamyonlarına vb. güç sağlamak üzere enerji sağlanmalıdır.
Seçilen dağıtım teknolojisine bağlı olarak, güç gereksinimleri, hattın sonunda yakıt hücresine teslim edilen hidrojenin enerji içeriğinin (daha yüksek ısıtma değeri HHV) %50'sine veya daha fazlasına karşılık gelebilir. Buna ek olarak, hidrojenin tüketiciye ulaştırılması için elektrik şebekesinin genişletilmesi gerekmektedir. Hidrojenin uzun mesafelere taşınması hiçbir zaman kârlı olmayabilir. Özellikle sıvı hidrojenin kıtalararası okyanus taşımacılığı o kadar çok enerji gerektirir ki küresel bir hidrojen ekonomisi asla ortaya çıkmayabilir. Hidrojen destekçilerinin Patagonya'daki güçlü ve sürekli rüzgarlardan hidrojen elde etme önerisi sonsuza kadar bir hayal olarak kalabilir. Horn Burnu'nda kriyojenik konteynırlara doldurulan hidrojenin sadece küçük bir kısmı, sonunda Kuzey Amerika ya da Avrupa'daki enerji piyasalarına da ulaşacaktır, bu da kesinlikle uygulanabilir bir enerji işi için yeterli değildir.
Yanıtlanması Gereken İki Soru
Elektronlar ve hidrojen yoluyla enerji dağıtımı arasındaki fark o kadar çarpıcıdır ki, iki sorunun daha ele alınması gerekmektedir. Birincisi, tüketiciler hidrojen yolu üzerinden orijinal elektriğin dörtte birinden fazlasını alamadıklarından, elektronlarla verimli bir enerji dağıtımı için gerekenden yaklaşık dört kat daha fazla yenilenebilir enerji üretilmelidir. Dört yenilenebilir enerji jeneratöründen sadece biri faydalı elektrik üretirken, diğer üçü kayıpların üstesinden gelmek ve dağıtım sistemine güç sağlamak için gereklidir. Dört sayısı %50'lik bir yakıt verimliliğine dayanmaktadır. Daha az verimli hidrojen dönüşüm cihazları için bu oran daha yüksek olacaktır. Aşağıdaki örnekte, Hollanda'nın tarihi rüzgar değirmenleri konuya açıklık getirmek için kullanılmıştır. Rüzgar kesinlikle iyi bir seçenektir, ancak daha önce de belirtildiği gibi, yenilenebilir elektrik güneş, hidro, okyanus, jeotermal veya biyokütle enerji kaynaklarından da elde edilebilir.
Elektronlar ve hidrojen yoluyla enerji dağıtımı arasındaki fark o kadar çarpıcıdır ki, iki sorunun daha ele alınması gerekmektedir. Birincisi, tüketiciler hidrojen yolu üzerinden orijinal elektriğin dörtte birinden fazlasını alamadıklarından, elektronlarla verimli bir enerji dağıtımı için gerekenden yaklaşık dört kat daha fazla yenilenebilir enerji üretilmelidir. Dört yenilenebilir enerji jeneratöründen sadece biri faydalı elektrik üretirken, diğer üçü kayıpların üstesinden gelmek ve dağıtım sistemine güç sağlamak için gereklidir. Dört sayısı %50'lik bir yakıt verimliliğine dayanmaktadır. Daha az verimli hidrojen dönüşüm cihazları için bu oran daha yüksek olacaktır. Aşağıdaki örnekte, Hollanda'nın tarihi rüzgar değirmenleri konuya açıklık getirmek için kullanılmıştır. Rüzgar kesinlikle iyi bir seçenektir, ancak daha önce de belirtildiği gibi, yenilenebilir elektrik güneş, hidro, okyanus, jeotermal veya biyokütle enerji kaynaklarından da elde edilebilir.
Şekil 10:
Elektronlarla enerji taşınması için gereken yenilenebilir enerji santralleri ve hidrojen.
Elektrik şebekesinin gereken şekilde genişletilmesi gösterilmemiştir.
İkinci soru, enerjinin tüketici maliyetiyle ilgilidir. Bugün uygulandığı gibi iletim kayıplarının müşteriden tahsil edildiği varsayılmalıdır. Hidrojenden elde edilen elektrik, ister sabit, ister mobil ya da taşınabilir uygulamalar için olsun, şebekeden elde edilen enerjiden en az dört kat daha pahalı olacaktır. Sermaye amortismanı ve işletme maliyeti de dahil edilirse, bu faktör çok daha yüksek olabilir. Elektrik çok daha ucuzken kim pahalı hidrojen için ödeme yapmak ister? Yine, yapay bir enerji taşıyıcısı olan hidrojen kendi enerji kaynağı ile rekabet edemez. Sürdürülebilir bir enerji geleceğinde yenilenebilir elektrikten elde edilen hidrojene yenilenebilir elektriğin kendisi meydan okur. Artık fosil yakıtlarla rekabet etmiyor, ancak enerji taşıma ortamı rekabetinde elektronlara karşı yarışıyor.
Tüketici Tepkisi
Enerji dağıtım kayıpları müşteriden tahsil edileceğinden, aşağıdaki fiyat yapısı fizikten türetilebilir:
• Hidrojen şeklinde satın alınan enerji, şebeke tarafından sağlanan enerjiye göre en az iki kat daha pahalı olacaktır.
• Sabit veya mobil uygulamalarda yakıt hücreleri ile hidrojenden elde edilen elektrik, şebekeden elde edilen enerjiden en az dört kat daha pahalı olacaktır.
Birçok taşınabilir uygulama için hidrojen türevi elektrik, bataryalardan elde edilen elektrikle rekabet etmek zorundadır. Bu durum bu bağlamda genelleştirilemez.
Tüketiciler ucuzluk aramaya devam edecektir. Önemli fiyat farklılıkları göz önüne alındığında aşağıdakileri beklemek gerçekçi olacaktır:
• Doğal gazdan hidrojene geçmek yerine, ev sahipleri aktif ve pasif yollarla evlerinin enerji tüketimini azaltacaktır. Kalan ısıtma ve soğutma ihtiyaçlarını karşılamak için elektrikli ısıtıcı veya elektrikli ısı pompaları kurmaları muhtemeldir.
• İşe gidip gelme ve yerel sürüş için küçük, basit, verimli ve ucuz elektrikli otomobiller, karmaşık ve pahalı hidrojen yakıt hücreli araçlara tercih edilecektir.
• Biyokütleden elde edilen sıvı sentetik yakıtlar uzun mesafeli sürüş, kamyon, hava ve okyanus taşımacılığı için kullanılacaktır, çünkü sentetik hidrojen sadece biyokütleden elde edilen sıvı yakıtlardan daha pahalı olmakla kalmayacak, aynı zamanda uzun mesafeli seyahat için gerekli miktarlarda ekonomik olarak depolanamayacaktır.
Ortaya atılan bu argümanların çoğu hidrojenin fiziksel özelliklerinden ve hidrojen ekonomisinin temel süreçlerini yöneten fizik kanunlarından türetilmiştir. Ne hidrojenin doğası ne de ilgili fizik kuralları daha fazla araştırmayla, komitelerin çoğunluk oylarıyla, parlamentoların yasalarıyla ya da siyasi liderlerin inisiyatifleriyle değiştirilemez. Enerji sorunlarımıza sürdürülebilir bir çözüm olarak hidrojen ekonomisinin kurulmasına ilişkin spekülasyonlara bir an önce son verilmelidir.
Peki hidrojen sürdürülebilir bir pazar bulabilecek mi? Dürüst cevap hayır. Bununla birlikte, hidrojen yerel veya bölgesel niş uygulamalarda kullanılabilir. Ancak hidrojen ekonomisini destekleyenlerin öngördüğü gibi hiçbir zaman benzin gibi ticari bir enerji metası haline gelmeyebilir.
Şimdi'den Sürdürülebilirliğe
Siyasi şoklar, savaş ya da OPEC kararları nedeniyle olmadığı sürece enerji sektöründeki değişiklikler yavaş ilerler. Ancak eğilimler belirgin ve süreklidir, belki yıllık enerji istatistiklerinde fark edilemeyecek kadar küçüktür, ancak yıllar içinde biriken değişiklikler vardır. Bunlar arz ve talepten, yeni enerji teknolojilerinden, güçlü ekonomilerin (örneğin Çin ve Hindistan) ortaya çıkmasından, kaynakların tükenmesinden, hava kalitesi mevzuatından ve benzeri gelişmelerden kaynaklanmaktadır.
Artan talep ve azalan kaynaklar, aşağıdaki belirgin etkilerle birlikte enerji fiyatlarının yükselmesine yol açmıştır:
Sabit sektörde, ısıtma yakıtlarına olan talep aşağıdaki nedenlerden dolayı azalmaktadır
• Binaların ısı yalıtımının iyileştirilmesi,
• Daha verimli HVAC cihazları
• Odun, talaş ve pelet gibi biyoyakıtların kullanımı,
• Doğrudan ısıtma ve ısı pompaları için elektrik kullanımı.
Mobil sektörde toplam yakıt tüketimi, yollardaki artan sayıda ve daha güçlü araçların bir sonucu olarak büyümeye devam etmektedir. Ancak, galon başına yolcu mili olarak ifade edilen yakıt tüketimi, aşağıdaki nedenlerden dolayı azalmaktadır
• İçten Yanmalı Motorların (İYM/IC) verimliliğinin artırılması,
• Hibrit elektrikli araçların tanıtımı,
• Fosil yakıtların sentetik hidrokarbonlar veya biyogaz ile ikame edilmesi,
• İşe gidip gelmek için küçük akülü elektrikli arabalar ve scooterların yaygılaştırılması
Enerji sistemimizin genel verimliliği şu şekilde artırılır
• Enerji santrallerinin veya İçten Yanmalı Motorların (İYM/IC) daha yüksek dönüşüm verimliliği,
• Elektrik enerjisi dağıtım sisteminin daha yüksek verimliliği,
• Artan enerji bilinci ve tüketici davranışlarındaki değişim,
• Yenilenebilir kaynaklardan artan elektrik arzı.
Elektriğe geçiş süreci halihazırda devam etmektedir. Elektrik, fosil yakıtlara karşı pazar payı kazanıyor. Elektrik kabul görmeye başlamıştır. Bir "hidrojen ekonomisi", "elektron ekonomisine" devam eden geçişi asla yakalayamayabilir.
Sonuçlar
Sürdürülebilir bir enerji geleceğinin kurulması için mevcut enerji sisteminin sadece küçük uyarlamalar veya modifikasyonlardan değil, önemli değişikliklerden geçmesi gerekmektedir. Kilit nokta, fosil yakıtlara dayalı kimyasal enerji temelinden, ağırlıklı olarak yenilenebilir kaynaklardan elde edilen elektriğe dayalı fiziksel enerji temeline geçiştir. Bu geçiş fizik kanunları tarafından önceden belirlenmiştir.Bu durumdan kaçınılamaz veya politika nedeniyle ertelenmiştir. Ancak, tüm oyuncular aynı yönde hareket etmeyi kabul ederse geçiş daha sorunsuz bir şekilde ilerleyecektir.
En ufak bir şüphe olmaksızın, hidrojen ekonomisine yönelik teknoloji mevcuttur veya uygun bir süre içinde geliştirilebilir. Ayrıca, hidrojen belirli uygulamalar için uygun bir enerji taşıyıcısıdır veya tersinir yakıt hücreleri ile elektrik depolamada önemli bir araç haline gelebilir. Ancak hidrojen hiçbir zaman baskın bir enerji taşıyıcısı olarak kendini kabul ettiremez. Çok değerli enerjiden üretilmesi ve pazarda çok değerli enerjiyle rekabet etmesi gerekir. Hidrojen kendi enerji kaynağına karşı bu savaşı kazanamaz.
Bu nedenle, sorunun cevabı: "Hidrojen Ekonomisi Mantıklı mı?" sorusunun cevabı koşulsuz bir "ASLA "dır. Küresel bir hidrojen ekonomisinin geçmişi, bugünü veya geleceği yoktur!
Tüketici Tepkisi
Enerji dağıtım kayıpları müşteriden tahsil edileceğinden, aşağıdaki fiyat yapısı fizikten türetilebilir:
• Hidrojen şeklinde satın alınan enerji, şebeke tarafından sağlanan enerjiye göre en az iki kat daha pahalı olacaktır.
• Sabit veya mobil uygulamalarda yakıt hücreleri ile hidrojenden elde edilen elektrik, şebekeden elde edilen enerjiden en az dört kat daha pahalı olacaktır.
Birçok taşınabilir uygulama için hidrojen türevi elektrik, bataryalardan elde edilen elektrikle rekabet etmek zorundadır. Bu durum bu bağlamda genelleştirilemez.
Tüketiciler ucuzluk aramaya devam edecektir. Önemli fiyat farklılıkları göz önüne alındığında aşağıdakileri beklemek gerçekçi olacaktır:
• Doğal gazdan hidrojene geçmek yerine, ev sahipleri aktif ve pasif yollarla evlerinin enerji tüketimini azaltacaktır. Kalan ısıtma ve soğutma ihtiyaçlarını karşılamak için elektrikli ısıtıcı veya elektrikli ısı pompaları kurmaları muhtemeldir.
• İşe gidip gelme ve yerel sürüş için küçük, basit, verimli ve ucuz elektrikli otomobiller, karmaşık ve pahalı hidrojen yakıt hücreli araçlara tercih edilecektir.
• Biyokütleden elde edilen sıvı sentetik yakıtlar uzun mesafeli sürüş, kamyon, hava ve okyanus taşımacılığı için kullanılacaktır, çünkü sentetik hidrojen sadece biyokütleden elde edilen sıvı yakıtlardan daha pahalı olmakla kalmayacak, aynı zamanda uzun mesafeli seyahat için gerekli miktarlarda ekonomik olarak depolanamayacaktır.
Ortaya atılan bu argümanların çoğu hidrojenin fiziksel özelliklerinden ve hidrojen ekonomisinin temel süreçlerini yöneten fizik kanunlarından türetilmiştir. Ne hidrojenin doğası ne de ilgili fizik kuralları daha fazla araştırmayla, komitelerin çoğunluk oylarıyla, parlamentoların yasalarıyla ya da siyasi liderlerin inisiyatifleriyle değiştirilemez. Enerji sorunlarımıza sürdürülebilir bir çözüm olarak hidrojen ekonomisinin kurulmasına ilişkin spekülasyonlara bir an önce son verilmelidir.
Peki hidrojen sürdürülebilir bir pazar bulabilecek mi? Dürüst cevap hayır. Bununla birlikte, hidrojen yerel veya bölgesel niş uygulamalarda kullanılabilir. Ancak hidrojen ekonomisini destekleyenlerin öngördüğü gibi hiçbir zaman benzin gibi ticari bir enerji metası haline gelmeyebilir.
Şimdi'den Sürdürülebilirliğe
Siyasi şoklar, savaş ya da OPEC kararları nedeniyle olmadığı sürece enerji sektöründeki değişiklikler yavaş ilerler. Ancak eğilimler belirgin ve süreklidir, belki yıllık enerji istatistiklerinde fark edilemeyecek kadar küçüktür, ancak yıllar içinde biriken değişiklikler vardır. Bunlar arz ve talepten, yeni enerji teknolojilerinden, güçlü ekonomilerin (örneğin Çin ve Hindistan) ortaya çıkmasından, kaynakların tükenmesinden, hava kalitesi mevzuatından ve benzeri gelişmelerden kaynaklanmaktadır.
Artan talep ve azalan kaynaklar, aşağıdaki belirgin etkilerle birlikte enerji fiyatlarının yükselmesine yol açmıştır:
Sabit sektörde, ısıtma yakıtlarına olan talep aşağıdaki nedenlerden dolayı azalmaktadır
• Binaların ısı yalıtımının iyileştirilmesi,
• Daha verimli HVAC cihazları
• Odun, talaş ve pelet gibi biyoyakıtların kullanımı,
• Doğrudan ısıtma ve ısı pompaları için elektrik kullanımı.
Mobil sektörde toplam yakıt tüketimi, yollardaki artan sayıda ve daha güçlü araçların bir sonucu olarak büyümeye devam etmektedir. Ancak, galon başına yolcu mili olarak ifade edilen yakıt tüketimi, aşağıdaki nedenlerden dolayı azalmaktadır
• İçten Yanmalı Motorların (İYM/IC) verimliliğinin artırılması,
• Hibrit elektrikli araçların tanıtımı,
• Fosil yakıtların sentetik hidrokarbonlar veya biyogaz ile ikame edilmesi,
• İşe gidip gelmek için küçük akülü elektrikli arabalar ve scooterların yaygılaştırılması
Enerji sistemimizin genel verimliliği şu şekilde artırılır
• Enerji santrallerinin veya İçten Yanmalı Motorların (İYM/IC) daha yüksek dönüşüm verimliliği,
• Elektrik enerjisi dağıtım sisteminin daha yüksek verimliliği,
• Artan enerji bilinci ve tüketici davranışlarındaki değişim,
• Yenilenebilir kaynaklardan artan elektrik arzı.
Elektriğe geçiş süreci halihazırda devam etmektedir. Elektrik, fosil yakıtlara karşı pazar payı kazanıyor. Elektrik kabul görmeye başlamıştır. Bir "hidrojen ekonomisi", "elektron ekonomisine" devam eden geçişi asla yakalayamayabilir.
Sonuçlar
Sürdürülebilir bir enerji geleceğinin kurulması için mevcut enerji sisteminin sadece küçük uyarlamalar veya modifikasyonlardan değil, önemli değişikliklerden geçmesi gerekmektedir. Kilit nokta, fosil yakıtlara dayalı kimyasal enerji temelinden, ağırlıklı olarak yenilenebilir kaynaklardan elde edilen elektriğe dayalı fiziksel enerji temeline geçiştir. Bu geçiş fizik kanunları tarafından önceden belirlenmiştir.Bu durumdan kaçınılamaz veya politika nedeniyle ertelenmiştir. Ancak, tüm oyuncular aynı yönde hareket etmeyi kabul ederse geçiş daha sorunsuz bir şekilde ilerleyecektir.
En ufak bir şüphe olmaksızın, hidrojen ekonomisine yönelik teknoloji mevcuttur veya uygun bir süre içinde geliştirilebilir. Ayrıca, hidrojen belirli uygulamalar için uygun bir enerji taşıyıcısıdır veya tersinir yakıt hücreleri ile elektrik depolamada önemli bir araç haline gelebilir. Ancak hidrojen hiçbir zaman baskın bir enerji taşıyıcısı olarak kendini kabul ettiremez. Çok değerli enerjiden üretilmesi ve pazarda çok değerli enerjiyle rekabet etmesi gerekir. Hidrojen kendi enerji kaynağına karşı bu savaşı kazanamaz.
Bu nedenle, sorunun cevabı: "Hidrojen Ekonomisi Mantıklı mı?" sorusunun cevabı koşulsuz bir "ASLA "dır. Küresel bir hidrojen ekonomisinin geçmişi, bugünü veya geleceği yoktur!
Kaynaklar:
[1] "The Hydrogen Economy", Jeremy Rifkin, Penguin Putman, 2002
[2] "Hidrojen Ekonomisinin Geleceği, Parlak mı Kasvetli mi?" Ulf Bossel Baldur Eliasson ve Gordon Taylor, Nisan 2003, www.efcf.com/reports)
Yazar:
Ulf Bossel
[1] "The Hydrogen Economy", Jeremy Rifkin, Penguin Putman, 2002
[2] "Hidrojen Ekonomisinin Geleceği, Parlak mı Kasvetli mi?" Ulf Bossel Baldur Eliasson ve Gordon Taylor, Nisan 2003, www.efcf.com/reports)
Yazar:
Ulf Bossel
1936 yılında Almanya'da doğdu, Darmstadt (Almanya) ve Zürih'teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'nde Makine Mühendisliği okudu ve 1961 yılında Diploma Derecesini (akışkanlar mekaniği, termodinamik) aldı. Brown Boveri'de kısa bir çalışma döneminin ardından Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi'nde lisansüstü eğitimine devam etti ve 1968 yılında uzay aerodinamiği alanındaki deneysel araştırmalarıyla doktora derecesini aldı. Syracuse Üniversitesi'nde iki yıl Yardımcı Doçent olarak çalıştıktan sonra Göttingen'deki DLR'de serbest moleküler akış araştırma grubunu yönetmek üzere Almanya'ya döndü. 1976'da güneş enerjisi için bu alandan ayrıldı, Alman Güneş Enerjisi Derneği'nin kurucusu ve ilk başkanı oldu ve yenilenebilir enerji teknolojileri için kendi Ar-Ge danışmanlık firmasını kurdu. 1986 yılında Brown Boveri, İsviçre'deki yeni teknoloji grubuna katılmasını istedi. 1987'de yakıt hücrelerine dahil oldu ve daha sonra ABB'nin dünya çapındaki yakıt hücresi geliştirme çabalarının direktörlüğünü yaptı.ABB'nin kaynaklarını daha geleneksel enerji teknolojilerinin geliştirilmesine yoğunlaştırma kararından sonra, serbest yakıt hücresi danışmanı olarak çalışmaya başladı,1994'te Ulf Bossel, Lucerne'de yıllık uluslararası toplantıları olan, oldukça tanınan bir uluslararası konferans serisi olan Avrupa Yakıt Pili Forumu'nu yarattı. 13 başarılı etkinliğin ardından, 2010 yılında konferans sorumluluklarını İsviçreli yakıt hücresi bilim adamlarından oluşan daha genç bir ekibe devretti. Şu anda tamamen ALMUS AG'de yakıt hücresi ürünlerinin geliştirilmesiyle ilgileniyor.
E-Posta info@almus-ag.ch, ubossel@bluewin.ch
E-Posta info@almus-ag.ch, ubossel@bluewin.ch
Paylaş:
SON YAZILAR
Krizlerde Çalışanların İşten Çıkarılmasındaki Öncelikler
07 Kasım 2024
29 Ekim Cumhuriyet Bayramımız Kutlu Olsun
29 Ekim 2024
E-BÜLTEN KAYIT
Güncel makalelerimizden haberdar olmak için e-bültene kayıt olun!
Güncel makalelerimizden haberdar olmak için e-bültene kayıt olun!