‘Yeşil hidrojen, gri hidrojenin temiz olan alternatifi’

Zirve’nin ilk günü düzenlenen “Bölgesel Liderlik İçin Yeni Fırsat: Yeşil Hidrojen Ekonomisi” başlıklı oturumun moderatörlüğünü Habibe Ajderoğlu üstlendi. Oturumda BCS Enerji Genel Müdürü Aziz Kılıç, TEKSIS İleri Teknolojiler Genel Müdürü Hüseyin Devrim ve Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Öğretim Üyesi Prof. Dr. Selmiye Alkan Gürsel konuşmacı olarak yer aldı.

‘Bugün üretilen hidrojenin yaklaşık yüzde 4’ü yeşil hidrojendir’

Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Öğretim Üyesi Prof. Dr. Selmiye Alkan Gürsel

Yeşil hidrojen, son dönemde popülerlik kazanan bir konu. Aslında uzun süredir bildiğimiz hidrojen türü gri hidrojendir. Metan ya da doğal gazdan, yüksek sıcaklıklarda uygulanan buhar reformasyonu yöntemiyle üretilir. Nispeten ucuz olduğu için de sanayide yaygın olarak kullanılan hidrojen türü gri hidrojendir. Ancak önemli bir dezavantajı vardır: üretim sürecinde karbondioksit açığa çıkar.

“YEŞİL HİDROJEN, BİRÇOK SORUNA ÇÖZÜM SUNABİLECEK ÖNEMLİ BİR TEKNOLOJİDİR”

Yeşil hidrojene yönelmemizin temel motivasyonlarından biri de karbondioksit salımlarını azaltmaktır. Bu nedenle yeşil hidrojeni, gri hidrojenin temiz alternatifi olarak tanımlayabiliriz. Rakam vermek gerekirse, dünyada üretilen hidrojenin yaklaşık yüzde 95’i gri hidrojen formundadır. Yeşil hidrojen ise sudan elde edilir. Su, yenilenebilir elektrik kullanılarak hidrojen ve oksijene ayrıştırılır. Bu süreçte herhangi bir karbondioksit salımı gerçekleşmez. Son derece temiz bir teknolojidir. Ancak bugün üretilen hidrojenin yalnızca yaklaşık yüzde 4’ü yeşil hidrojendir. Bunun temel nedeni, yeşil hidrojenin halen pahalı bir üretim yöntemi olmasıdır.

Şunu da belirtmek gerekir ki hidrojen renksiz ve kokusuz bir gazdır. Biz bu renk tanımlamalarını yalnızca üretim yöntemlerini birbirinden ayırmak için kullanıyoruz. Yeşil hidrojen, özellikle karbonsuzlaşma hedeflerinin öne çıktığı bu dönemde birçok soruna çözüm sunabilecek önemli bir teknolojidir. Karbon salımının yüksek olduğu çelik, çimento ve kimya gibi sektörlerde hâlen gri hidrojen kullanılmaktadır. Bu alanlarda yeşil hidrojene geçiş mümkündür ancak şu aşamada fiyat önemli bir kısıt oluşturmaktadır.

Hidrojen teknolojilerinin geldiği noktaya baktığımızda, hidrojeni ürettiğimiz sistemlere elektrolizör adını veriyoruz. Bu sistemler, suyu hidrojen ve oksijene ayıran yapılardır ve teknik olarak oldukça karmaşıktır. Yaklaşık yirmi yıldır bu sistemler üzerine çalışmalar yapılıyor. Elektrolizör teknolojilerinin farklı türleri bulunuyor. En olgun teknoloji alkali elektrolizörlerdir. Daha yüksek saflıkta hidrojen elde etmek istendiğinde ise PEM elektrolizörler öne çıkmaktadır. PEM teknolojisi hidrojen saflığı açısından avantajlıdır ancak pahalı katalizör metallere ihtiyaç duyması önemli bir dezavantajdır. Buna rağmen PEM teknolojisi hızla gelişmektedir. Ayrıca yüksek sıcaklıkta çalışan katı oksitli elektrolizörler de mevcuttur.

Dolayısıyla elektrolizör teknolojileri bugün oldukça olgun bir seviyeye ulaşmıştır. Yakıt hücreleri tarafına baktığımızda da benzer bir durum söz konusudur. Elektrolizörün çalışma prensibini tersine çevirdiğinizde, hidrojenden elektrik üreten sistemler elde edersiniz ve bu teknolojiler de son derece olgundur. Bu noktada şu soru ortaya çıkıyor: Bataryaları neden bu kadar çok konuşuyoruz? Neden yollarda hidrojenle çalışan araçları yeterince görmüyoruz?

“HİDROJENİN TAŞINMASI, DEPOLANMASI VE BORU HATLARINA ENTEGRASYONU UNSURLARI HALEN TAMAMLANABİLMİŞ DEĞİL”

Buradaki temel sorun, hidrojenin değer zinciridir. Hidrojeni üretme ve elektriğe dönüştürme teknolojilerine sahibiz ancak değer zincirinin diğer halkaları yeterince gelişmiş değil. Hidrojenin güvenli biçimde taşınması, depolanması, dolum istasyonlarının kurulması ve boru hatlarına entegrasyonu gibi altyapı unsurları hâlen tamamlanabilmiş değil. Buna ek olarak, yeşil hidrojenin gri hidrojene kıyasla pahalı olması da önemli bir engel oluşturuyor. Özetle, teknolojiler büyük ölçüde hazır ancak değer zincirini bütüncül biçimde tamamlayamıyoruz.

Avrupa’yı bu açıdan yakından takip ediyorum. Birçok Avrupa ülkesi hidrojen ekosistemini oluşturma konusunda örnek uygulamalar geliştiriyor. Doğal gaz hatlarına belirli oranlarda hidrojen karıştırılıyor ve hidrojenli araçlar destekleniyor. Japonya da uzun yıllardır hidrojen teknolojilerine yatırım yapan ve bu alanda ciddi ilerleme kaydeden ülkelerden biri. Bizim de bu ülkelerin deneyimlerinden öğreneceğimiz çok şey var.

‘Hidrojenin önündeki en büyük engel finansal sorunlar’

BCS Enerji Genel Müdürü Aziz Kılıç

Yeşil hidrojenin önündeki en büyük engel, kuşkusuz finansal zorluklardır. Mevcut ekonomik koşullarda, yeşil hidrojen üretimi için gereken enerji miktarı oldukça yüksektir ve bu durum maliyetleri artırmaktadır. Alternatif yakıtlarla kıyaslandığında, sanayide kullanılmak istendiğinde katmanlı hesaplamalarla yaklaşık 15–16 kW’lık bir enerji ihtiyacı ortaya çıkmaktadır. Bu enerjinin de mutlaka yeşil kaynaklardan sağlanması gerekir.

Bu ölçekte yatırımlar, küresel ekonominin sıkışık olduğu bir dönemde kolay değildir. Ancak bu tabloyu tamamen karamsar bir çerçevede değerlendirmemek gerekir. Dünya, Paris İklim Anlaşması’yla birlikte bu yolda ilerleme kararı almıştır. SKDM gibi mekanizmalar devreye girmekte, firmalar çözüm üretmek zorunda kalmaktadır.

Türkiye’de de hidrojen alanında önemli çalışmalar yürütülmektedir. Firmaların karşılaştığı en büyük sorunlardan biri, belirsizliklerin devam etmesidir. Bu belirsizlikler, hidrojen yatırımlarına ilişkin takvimlerin sürekli ötelenmesine yol açmakta ve şirketlerin strateji belirlemesini zorlaştırmaktadır.

Bu süreci sıklıkla COVID dönemine benzetiyorum. O dönemde maske ve aşı zorunluydu. Bu yatırımları yapanlar sürecin kazananları oldu. Hidrojen de benzer şekilde, gelecekte zorunlu hâle gelecek bir dönüşüm alanıdır. Bugün fizibil görünmeyen yatırımlar, yarın çok daha yüksek maliyetlerle karşımıza çıkacaktır.

Bu nedenle, devlet destekli, mega ve giga ölçekli yeşil hidrojen projeleri büyük önem taşıyor. Dünyanın birçok ülkesinde bu tür projeler hayata geçiriliyor. Hidrojenin taşınma zorlukları nedeniyle, büyük ölçekli projelerde yalnızca hidrojen üretimi yeterli olmuyor; hidrojenin amonyak veya metanol gibi türevlerine dönüştürülmesi de gerekiyor. Zaten küresel ölçekte yürütülen büyük projelerin tamamı bu yaklaşımı benimsiyor. Özellikle Çin, Malezya ve Endonezya gibi ülkelerde, yeşil hidrojenin yeşil amonyak ve metanol olarak ticarileştirildiği çok kapsamlı projeler hızla hayata geçiriliyor.

‘Elektrifikasyon varsa, hidrojeni konuşmamak mümkün değil’

TEKSIS İleri Teknolojiler Genel Müdürü Hüseyin Devrim

Hidrojen konusu tartışıldığında, çoğu zaman “Hidrojen neden şimdi değerli?” veya “Nerelerde kullanılacak?” soruları gündeme geliyor. Bu sorular üzerinden Türkiye’de atılması gereken adımlara da doğal olarak geliyoruz.

Artık enerji alanında elektrik çağını yaşamaya başladık. Bunun temel nedeni, karbonsuzlaşma hedefleridir. Karbonsuzlaşma bir tercih değil, bir zorunluluktur; aksi takdirde uzun vadede yaşanabilir bir dünyadan söz etmek mümkün olmayacaktır. Bu nedenle fosil yakıtlardan uzaklaşmamız gerekiyor. En yüksek karbon salımı yapan sektörleri karbonsuz hâle getirmenin yolu ise elektrifikasyondan geçiyor.

Elektrifikasyonu konuşuyorsak, hidrojeni dışarıda bırakmamız mümkün değil. Çünkü burada sözünü ettiğimiz elektrik, yeşil elektriktir. Kömür ya da doğal gaz yakarak üretilen elektrikle elektrifikasyondan söz edemeyiz. Elektrikli araç kullanıp elektriği termik santrallerden sağlıyorsak, bu da anlamını yitirir. Elektrifikasyonun gerçek anlamı, karbonsuz elektrik kullanımıdır.

Hidrojen bir enerji taşıyıcısıdır. Yeraltından elde edilen hidrojen kaynakları olduğu gibi, yeşil elektrik kullanarak hidrojen üretebildiğimiz teknolojilere de sahibiz. Elektriğin üretildiği noktadan bağımsız olarak, hidrojeni molekül hâline getirip taşıyabilir ve ihtiyaç duyulan noktada tüketebiliriz. Bu yönüyle hidrojen, özellikle sanayide doğal gazın çok güçlü bir alternatifi konumundadır. Doğal gazla aynı şekilde ikame edilebilir, hatta mevcut hatlara karıştırılarak kullanılabilir. Böylece karbon salımı da ortadan kaldırılmış olur.

Hidrojenin kullanım alanlarına baktığımızda iki temel amaç öne çıkıyor. Türkiye’de hidrojen teknolojilerine ilk giriş, savunma sanayii ihtiyaçları doğrultusunda oldu. Hidrojen, stratejik bir teknoloji olarak değerlendiriliyor ve belirli güç seviyelerinin üzerindeki sistemler hâlen ihracat lisansına tabi. Bazı alanlarda devlet izni olmadan bu teknolojileri ithal etmek ya da kullanmak mümkün değil. Bu nedenle bu teknolojilerin yerli olarak geliştirilmesi büyük önem taşıyor.

Paris İklim Anlaşması’yla birlikte karbonsuzlaşma hedefleri netleşti. Elektrik, elektrifikasyon, yeşil elektrik ve yeşil hidrojen artık birbirinden ayrılmaz kavramlar hâline geldi. Hidrojeni ilk aşamada SKDM baskısı altındaki sektörlerde göreceğiz. Demir-çelik, çimento, gübre gibi alanlarda elektrifikasyonla çözülemeyen sorunlar hidrojenle çözülecek. Ardından mobilite alanında hidrojenli uygulamalar yaygınlaşacak. Konutlara ise çok daha sonraki aşamada, sınırlı ölçekte girecektir.

Hidrojen teknolojilerindeki en büyük sorun, değer zincirinin bütüncül olarak kurulması gerekliliğidir. Zincirin yalnızca bir halkasında güçlü olmak yeterli değildir; üretim, depolama, iletim ve kullanım aşamalarının tamamına eş zamanlı yatırım yapılması gerekir. Bu nedenle pratik çözümler olarak, yerinde üretim ve anında tüketim modelleri ön plana çıkıyor. Böylece depolama ve dağıtım gibi aşamalar devre dışı bırakılabiliyor. Ancak nihayetinde, herhangi bir teknolojinin yaygınlaşması, maliyetlerinin düşmesiyle mümkündür.