Hidrojen kullanmak için 6 sebep

PARA ENERJİ/ ALEV RİGEL Dünyanın enerji kaynaklarının, özellikle petrolün ve doğal gazın giderek daha pahalanması, savaşlar, düşmanlıklar, para hırsı gibi sebeplerle vanaların kısılması ya da kapatılması, milyonlarca insanın kışın soğukta bırakılmasına, sanayi üretiminin kösteklenmesine ve fiyatların artmasına yol açıyor. Güneş, rüzgar gibi alternatif kaynaklar ise yeterli olmuyor.

Bir gün petrol bitecek. Ama yenilenebilir kaynaklar insanlığı enerjisiz bırakmayacak. Bu nedenle geleceğin enerji gücü olarak hidrojenin gösterilmesi yersiz değil. Hidrojeni 17'nci yüzyıldan beri biliyoruz. Geleceğin yenilenebilir ve hayati enerji kaynağı olarak hidrojenin ön plana çıkması için altı sebep bulunuyor. Bilim insanları, bu sebepleri şöyle sıralamış:

(1) Karbondioksit emisyonu yok

Hidrojen kullanıldığında ya da yakıldığında "artık madde" olarak karbondioksit (CO2) çıkmıyor. Oksijenle tepkimeye girdiğinde elektrik, su ve sıcaklık üretiyor. Bu formülde insanlık için zararlı hiçbir madde yok. İnsanlık, karbondioksitten çok çekti. Hala çekiyor. Havamızı kirletiyor, hastalıklara ve ölümlere yol açıyor, atmosferin dolayısıyla dünyamızın fazla ısınmasına neden oluyor. Fosil yakıtlardan hidrojene geçtiğimizde, bu temiz enerji kaynağını her alanda kullanacağız ve havamızı hiç kirletmeyeceğiz. Japonya'da fabrikaların hidrojenle üretime geçmesi için çalışmalar yapılıyor. Ama geçiş, kademeli olacak ve zaman alacak. Japonya, petrol üreticisi bir ülke değil.

(2) Yüksek enerji yoğunluğu

Hidrojen çok çabuk yanar ve kısa zamanda çok yüksek ısılara ulaşır. Oksijenle yakıldığında ortaya su ve ısı çıkar. Uzun vadeli enerji ihtiyacımızı hidrojenle karşılayabiliriz. İki yanıcı maddeden ortaya su çıkması, tam bir mucize. Oksijenin yanıcı madde olmadığını mı düşünüyorsunuz? Havada yüzde 21 oranında oksijen soluruz. Yüzde 100 oranında oksijen solusaydık ciğerlerimiz yanardı.

(3) Bol bulunan gaz

Hidrojen, en bol bulunan element. Evrende ve dünyamızda. Ama dünyamızda su formunda bulunuyor. Saf olarak değil. Dolayısıyla hidrojeni ayrıştırarak elde ediyoruz. Biyolojik artıklardan ve fosil yakıtlardan da hidrojen elde etmek mümkün. Amaç; bu gazı en güvenli ve en hesaplı şekilde elde etmenin yollarını bulmak.

(4) Depolama kolaylığı

Yenilenebilir enerji kaynakları derken güneşi ve rüzgarı en başta saydık. Ama geceleri güneşten yoksunuz. Hava şartlarına göre her zaman rüzgar da olmuyor. Fakat hidrojen üretmek için hiçbir engel yok. Ayrıca güneş ve rüzgar enerjisini biriktiremezsiniz. Hidrojeni istediğiniz büyüklükteki depolarda saklayabilirsiniz. Bu da bir enerji akışı olarak hidrojene musluk takabileceğiniz anlamına geliyor. Üstelik hidrojeni depolarda istediğiniz süre saklayabilirsiniz. Yok denecek kadar az firesi var.

(5) Sanayinin en iyi yakıtı

Hidrojen, sanayide kullanılan en uygun enerji türü. Özellikle metal işleme ve cam yapımı gibi alanlarda son derece ideal. Hidrojen kullanan tesisler var. Bunların çok kısa sürede çoğalması mümkün. Önümüzdeki birkaç yılda hidrojenle çalışan fabrika ve üretim tesislerinin yüzde 40'ının hidrojeni, enerji kaynağı olarak seçmesi de bir hayal değil.

(6) Güçlü ve ekonomik yatırımlar

2021'de hidrojen kullanımı, bir önceki yıla oranla üç kat arttı. Yeterli mi? Şimdilik hayır. Uluslararası Enerji Ajansı IEA, "yeşil hidrojen" piyasasının bir yılda 676 milyon dolardan dört milyar dolara çıktığını açıkladı. 2027'de bu rakamın 7.5 milyar doları bulacağını tahmin ediyor. ABD'de "Enflasyonu Azaltma Yasası" çerçevesinde bütün sanayi tesisleri, hidrojen enerjisine yöneldi. Şirketler, hidrojenin bol ve uygun fiyatlı olması nedeniyle yeni yatırımlar yapıyor, tesislerinin temiz enerjiyle çalışması için altyapıyı hazırlıyor. Utah eyaletinde bir hidrojen depolama ve dağıtım tesisi kuruluyor. 2025'te hizmete girecek olan tesisler, ülkenin enerji sorununu çözemese de hafifletecek. Özellikle ABD'nin batı eyaletlerine biraz olsun nefes aldıracak olan bu proje, Japon şirketlerin işbirliğiyle gerçekleştiriliyor. Her şey, "karbonsuzlaştırma" çabalarını desteklemek için.

RENGARENK HİDROJEN

* Mavi hidrojen

Doğal gazın ayrıştırılması ile ortaya çıkar. Yanı sıra karbondioksit (CO2) de elde edilir. Ama bizim bu gaza hiç mi hiç ihtiyacımız yoktur. Zaten bu gaz yüzünden yerküremiz ısınıyor. Onu depolayıp zararsız hale getirirler.

* Yeşil hidrojen

Suyu ayrıştırdığınızda açığa çıkan hidrojendir. Bu yöntem, hidrojenle birlikte oksijen de oluşturur. Hidrojeni kullandığımızda atmosferimize hiçbir olumsuz etkisi olmayacaktır. Yeşil hidrojen, en temiz tercihtir.

* Gri hidrojen

Mavi hidrojene yapılan işleme çok benzer. Ama karbondioksit depolarda toplanmaz. Önemsiz bir miktar olduğu için atmosfere salınır.

* Pembe hidrojen

Yeşil hidrojene benzer biçimde ayrıştırılan hidrojendir. Farklı olan, bu işlem sırasında nükleer enerji kullanılmasıdır.

* Sarı hidrojen

Sudaki hidrojeni ayrıştırma işlemi sırasında güneş enerjisi kullanılırsa, ortaya çıkan hidrojene sarı hidrojen adı verilir.

MUCİZEVİ GAZ

* Hidrojen, evrende en bol bulunan, en basit elementtir. Evrende bütün kütlelerin yüzde 75'ini hidrojen oluşturur. Fakat dünyamızda nadiren bulunur. Renksiz ve kokusuz bir gazdır. Aşırı düşük sıcaklıklarda (-252.7 santigrad derecede) ve yine aşırı yüksek basınçlarda katı hale gelir.

* Yıldızların büyük çoğunluğu, hidrojenin yanması sonucu parlar. Güneşimizin de yaklaşık yüzde 73'ünün hidrojen olduğu tahmin edilmektedir. Büyük Patlama'dan sonra oluşan ilk gazdır. Soluduğumuz havanın sadece yüz binde 5'i hidrojendir.

* Hidrojen ve hidrojen türevleri, birer enerji kaynaklarıdır ve depolanabilir. Geçen yıl 43 bine yakın araç, hidrojenle çalışmıştır. Ama dünyadaki motorlu araç sayısına bakıldığında bu oran, yok denecek kadar azdır. Hidrojenin kolay yanan bir gaz olması, depolanması halinde de patlama ihtimalinin bulunması, onu korkulan bir enerji kaynağı yapar. Bu nedenle fabrikalardan, tamamen hidrojen enerjisiyle çalışan otomobiller çıkmaz. En güvenilir kullanım alanı, yakıt hücreleridir (fuel cell). Yine de ana kaynağın hidrojen olması, insanları böyle araçlardan uzak tutuyor. Oysa benzinli aracınızın bir çarpışma halinde yakıt deposunun patlama olasılığı, hidrojen tankının patlama olasılığıyla aynıdır.

* Hidrojen, forkliftler için son derece uygun bir yakıttır. Bugün küresel olarak 50 binden fazla forkliftin yakıt olarak hidrojen kullandığı tahmin edilmektedir. Mazot, benzin, LPG veya aküyle çalışabilen forkliftler, artık hidrojen yakıt hücreleriyle kullanılıyor. Çünkü yakıt hücreleri, soğuk hava depolarında düşük sıcaklıktan etkilenmezler. Tankı da üç dakikada doldurulabilir.

* Hidrojenin diğer yakıtlardan önemli bir farkı, sudan üretilebilmesi ve kullanıldığında tekrar suya dönüşebilmesidir. Bu özellik hidrojenin, herkesin kullanımına açık bir yakıt olmasını sağlar.

* Ana yakıtın hidrojen olduğu ilk yakıt hücreli aracı, Amerikan General Motors firması 1966 yılında yapmıştı. "Chevrolet Electrovan" adıyla piyasaya tanıtıldı. Aslında bir minibüstü. 190 km menzili vardı. Hızı saatte 110 km'ydi. Minibüstü ama sadece iki kişilikti. Minibüsün geri kalanını, hidrojen tankı kaplıyordu. Seri üretimi olmadı. İlk ticari hidrojen yakıt hücreli otomobili ise Hyundai piyasaya sürdü. Tucson FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle – Yakıt Hücreli Elektrikli Araç), 2013'te satışa çıktı. Tucson, 5.6 kiloluk hidrojen tankıyla 600 km yol yapabiliyordu.

* Hidrojenin ağırlığına oranla çok yüksek bir enerji verimliliği vardır. Suda, hidrokarbonlarda ve diğer organik maddelerde büyük oranlarda bulunur. Vücudumuzun yüzde 10'u hidrojendir.

* İsviçreli doktor ve kimyager Paracelsus 1520'de, hidrojenin varlığını ortaya çıkardı ama bu gaza bir ad veremedi. 1650'de yine bir İsviçreli bilim insanı Theodore Turquet de Mayerne, yaptığı deneylerde hidrojenin yanıcı bir gaz olduğunu ispatladı ama o da yeni bir element bulduğunu fark edemedi. 1766'da İngiliz bilim insanı Henry Cavendish, ilk bulunuşundan yaklaşık 250 yıl sonra hidrojenin varlığını ispatladı ve adına da "yanan hava" dedi.

* Modern kimyanın babası Fransız Antoine-Laurent Lavoisier 1783'te, gaza "hidrojen" adını koydu. Yunanca'da "su oluşturan" demektir. Oksijenle birleştiğinde suya (H2O) dönüşür. Ne yazık ki Lavoisier, Fransız Devrimi'nin kargaşası içinde yanlışlıkla giyotine gönderildi. Onu idam ettiren hakimin de üç ay sonra giyotinde kafası kesildi.

* Hidrojen günümüzde gübreden nükleer silah yapımına kadar çok geniş bir yelpazede kullanılıyor. Atom bombasından çok daha güçlü hidrojen bombası yapımı gibi. ABD'nin Büyük Okyanus'taki Marshall Adaları'nda 1954'te ilk kez denediği hidrojen bombası, İkinci Dünya Savaşı sırasında 1945'te Japonya'nın Nagazaki ve Hiroşima kentlerine atılan atom bombalarından bin kat daha güçlüydü.

* Bir birim hidrojen; 2.1 birim doğal gaz veya 2.8 birim petrolün sahip olduğu enerjiye sahiptir. Sıvı hidrojenin hacmi gaz halindeki hacminin sadece 1/700'ü kadardır. Bu nedenle hidrojen gemilerde sıvı halde taşınır.

* Balonları ve hava gemilerini (zeplinler) uçurmakta hidrojenden yararlanıldı. 1783'te Fransız Alexandre Charles, ilk kez hidrojen balonuyla havalanmıştı. Çünkü havadan 14 kez daha hafifti. Böylece balonların, sıcak havayla ısıtılmasına gerek kalmamıştı. Ancak sıcak hava balonları daha tehlikesizdi. Almanların Hindenburg Zeplini, 6 Mayıs 1937'de New Jersey eyaletindeki Lakehurst hava kuvvetleri üssüne inerken yanıp 36 kişinin ölümüne neden olunca hidrojen yerine helyum kullanmaya başladılar. Helyumun kaldırma gücü daha azdır ama çok daha güvenlidir. Yanıcı veya patlayıcı özelliği yoktur.

* İçeriğinde hidrojen bulunan bataryalar, ilk kez 1977'de uydularda kullanıldı. Uyduların elektrik üreten güneş panelleri vardı ama Dünya'nın gölgesinde kaldıkları zaman bataryaları kullanmak zorundaydılar.

* Hidrojen denince akla, bilim adamımız Turhan Nejat Veziroğlu gelir. ABD'de hidrojenle ilgili çalışmalarıyla tanınmıştır. Miami Üniversitesi'nde "emeritus" profesördür (Emeritus, emeklilik yaşına gelmiş ancak bilgisi, birikimi, uluslararası saygınlığı ve ilişkileriyle daha uzun yıllar hem akademisyen hem de öğrencilere yol göstermesi bir kazanım olacak hocaların statüsüdür). Amerikalılar kendisini "TN Veziroglu" olarak tanımaktadır.