Kıymetli TURAN Gazetesi okuyucuları bu hafta sizlere Mavi Hidrojenden Yeşil Hidrojene geçiş ile ilgili ayrıntılarından ve bazı tahminlerden bahsetmek istiyorum.
Hidrojen 1766’da yılında keşfedilmiş, suyun (hidro-) yaratıcısı (-gen) anlamına gelir ve yanması sadece su açığa çıkarır. Evrende en çok bulunan element olup ilk endüstriyel su katalizörü yani ilk sudan ayrıklaştırma işlemi 1888’de geliştirilmiştir.
Hidrojen yazımıza konu olan mavi ve yeşil renklerden başka gri ve turkuaz renk terminolojisi ile de kullanılır. Gri hidrojen, fosil yakıtlarla (yani metandan buhar metan reformlama veya kömür gazlaştırma kullanılarak üretilen hidrojen) ile üretilir. Gri hidrojenin kullanımı CO2 emisyonu salımı yapar bu ise bu tür hidrojen teknolojilerini net sıfır emisyona doğru bir yol için uygunsuz kılmaktadır. Enerji geçişinin ilk aşamalarında, mavi hidrojen (karbon yakalama ve depolamalı gri hidrojen) kullanımı, bir hidrojen piyasasının büyümesini kolaylaştırabilir. Turkuaz hidrojen ise piroliz süreci boyunca, metan içindeki karbon katı karbona dönüşmektedir. Katı karbon gaz halindeki karbon dioksitten daha kolay depolanabilir. Bu renk skalası halen ilk aşamalardadır. Yeşil hidrojen de yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilen hidrojen anlamına gelir ve tamamen sürdürülebilirdir. Bu renk skalasındaki hidrojen üretimi daha çok yenilenebilir enerji kaynakları ile suyun elektrolizidir.
Hidrojen bugün bir enerji taşıyıcısı olarak önemsiz görünebilir, ancak 2030’lardan itibaren imalatta kömür ve gaz kullanımının bir kısmının yerini almaya başlayacaktır. 2040’larda nakliyede amonyak ve havacılıkta e-yakıt alımını sık sık göreceğiz. Toplamda, hidrojen ve türevleri 2050’de % 6’lık bir paya sahip olacak diye tahminler yapılmaktadır. Çin’deki üretim ağırlıklı olarak özel yenilenebilir enerji kaynaklarından güç alan elektroliz yoluyla üretilen yeşil hidrojen olacak. Ayrıca, bugün kömürün gazlaştırılmasından gelecekte elektrolizörlerden yeşil hidrojene kadar, endüstriyel hammadde olarak kullanılmak üzere hidrojenin nasıl üretildiği konusunda büyük bir değişim olacak.
Yenilenebilir ve düşük karbonlu hidrojen, azaltılması zor sektörlerin karbondan arındırılması ve Paris İklim Anlaşması hedeflerine ulaşılması için çok önemlidir. Paris hedeflerine ulaşmak için, hidrojenin yüzyılın ortasına kadar dünya enerji talebinin yaklaşık %15’ni karşılaması gerekecektir.
Tahminlere göre, Paris İklim Antlaşmasına uyum hidrojen enerjisi açısından düşük kalacaktır. 2030 yılında küresel nihai enerji karışımının % 0,5’ine ve 2050 yılında ise % 5’ine ulaşan küresel hidrojen alımının, Paris Anlaşması gerekliliklerine göre çok düşük ve geç olduğunu, ancak bazı dünya bölgelerinin enerji karışımındaki hidrojen payını bu yüzdelerin iki katına çıkaracağı açıklamalar da mevcuttur.
Küresel enerji talebinin % 5’inde bile, önümüzdeki 30 yıl içinde hidrojendeki gelişmeler önemli olacak ve bazı durumlarda endüstriyi değiştirecektir. Şu andan itibaren 2050’ye kadar enerji amaçlı hidrojen üretimi için küresel harcama 6,8 trilyon ABD doları olacak, buna ek olarak hidrojen boru hatlarına 180 milyar ABD doları ve amonyak terminallerinin inşası ve işletilmesi için de 530 milyar ABD doları harcanacağı tahmin edilmektedir.
Bir enerji taşıyıcısı olarak hidrojene olan talep, bugün ihmal edilebilir seviyelerden 2050 yılına kadar yılda 250 C (H2) oldukça üzerine çıkacak ve o zamana kadar talep hızla artacaktır. Hidrojenin son kullanımının büyük bir kısmı imalat (% 61), ardından ulaşım (% 17) ve binalar (% 14) için kullanılacak ve geri kalanı elektrik üretimi ve diğer kullanımlara gidecektir.
Mavi hidrojenin maliyet ve birikme hızı, üretim yollarının tedarik karışımındaki paylarını belirleyen ana faktörler olarak karşımıza çıkacaktır. Şu anda, ortalama olarak en ucuz düşük karbonlu hidrojen üretim rotası, 2020’de ortalama maliyeti 3 USD/kgH2’nin hemen altında olan, genellikle mavi hidrojen olarak anılan karbon yakalama sistemi ile metan reformasyonudur. Karbon yakalama sistemi hala gelişmekte olan bir teknolojidir ve uzun vadeli depolama alanları, gelecekteki maliyetlere ilişkin belirsizlikler ve ölçek ekonomilerinden elde edilen yalnızca marjinal faydalar, konuşlandırma hızını sınırlamaktadır.
% 90'ın üzerindeki CO₂ yakalama oranları ekonomik olmayacak ve diğer düşük karbonlu, yenilenebilir alternatiflerle karşılaştırıldığında mavi hidrojen için daha zayıf bir destekle sonuçlanacaktır. Amonyak üretimi için karbon yakalama maliyeti, ticari hidrojen için karbon yakalama maliyetinden daha düşüktür. 2050’de karbon yakalama sistemi ile metan reformasyonundan küresel olarak üretilen 78 MtH₂/yılın (küresel hidrojen arzının % 24’ünü oluşturacak), 68 MtH2/yıl, amonyakta tüketildiği aynı tesiste üretilen tutsak hidrojen olacaktır.
Yeşil hidrojenin özel yenilenebilir enerji kaynakları bazlı elektroliz maliyeti; 2020’de küresel ağırlıklı ortalama 5 USD/kgH2 olması nedeniyle şu anda da çok pahalı bir sistemdir. Bu trendin ana itici gücü, güneş paneli maliyetlerinde % 40 ve türbin maliyetlerinde % 27 azalma olacaktır. Türbin boyutlarında ve güneş paneli teknolojilerinde devam eden iyileştirmelerle, yıllık çalışma saatleri, teknolojiler ve bölgelere göre değişmekle birlikte eş zamanlı olarak % 10-30 oranında artacaktır. Ayrıca, algılanan finansal risk düşmeye devam ettikçe, her türlü elektrolizör için sermaye maliyetinde % 25-30 azalma görülecektir. Şebekeye bağlı elektrolizörler için en büyük maliyet bileşeni elektrik maliyeti, özellikle de ucuz elektriğin mevcudiyetidir. Uzun vadede, değişken yenilenebilir enerji kaynaklarının güç sistemlerindeki payı, gelecekteki elektrik fiyat dağılımının belirlenmesinde ana faktör olacak; daha fazla değişken yenilenebilir enerji kaynakları çok ucuz (hatta bedava) elektrikle daha fazla saat demektir. Bununla birlikte, 2030’dan önce güç sistemlerindeki değişken yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelim, elektrik fiyat dağılımı üzerinde büyük etkiler yaratmak için yeterli olmayacaktır. Bu nedenle, bu on yılın geri kalan yıllarında şebekeye bağlı elektrolizörlerin maliyetinde gördüğümüz herhangi bir azalma, hükümetlerin sağladığı tüm desteklerle birlikte düşebilir. 2050’ye doğru, yıllık çalışma saatlerini etkileyen iki ana eğilim göreceğiz: alternatif hidrojen üretim yollarından artan rekabet ve ucuz elektrikle daha fazla saat. Sistemdeki artan değişken yenilenebilir enerji kaynakları ile birlikte, elektrikten elde edilen hidrojenin mavi hidrojenden daha ucuz olacağı saat sayısı 2050’ye doğru artıyor. Sonuç olarak, şebekeye bağlı yeşil hidrojen, toplam pazarda mavi hidrojen ile çok benzer bir paya sahip.
Kritik olarak, yarısı 2050 yılına kadar özel yenilenebilir kaynaklar tarafından üretilecek olan yeşil hidrojen yoluyla dolaylı elektrifikasyon, havacılık, deniz taşımacılığı ve imalatta yüksek ısı süreçleri gibi elektriklenmesi zor sektörlerin karbonsuzlaştırılmasına yardımcı olacaktır. 2050'ye doğru, elektroliz yoluyla yeşil hidrojen üretimine ayrılmış şebeke dışı rüzgâr kapasitesinde önemli bir büyüme olacaktır. Şebekeye bağlı olmayan özel tesisler olarak, bu tesisler hidrojen üretiminin özel görevi için tasarlanabilir ve ekonomik olarak optimize edilebilir ve bir miktar depolama kapasitesine ihtiyaç duyulacak olsa da fazla bir kamu altyapısı gerektirmez. 2030 yılına kadar, dünya çapında 110 GW şebeke dışı rüzgâr kapasitesi olacak ve 2040’ta 406 GW’a ve son olarak 2050’de 738 GW’a yükseleceği öngörülmektedir. Karadaki rüzgâr şebeke dışı kapasiteye hâkim olacak ve 2030’da dünya çapındaki karışımın % 69’unu oluşturacak ve 2050’de %77’ye yükselecektir.
Kıymetli okuyucularım elbette ki yeşil hidrojene geçiş aşamasında çeşitli engeller olacaktır. Bunlar; yüksek üretim maliyetleri, altyapı eksikliği, elde edilmesi sırasında yaklaşık % 25-30 dolaylarında enerji kayıplarının olması, tanınabilirlilik ve sürdürülebilirlik eksikliğidir. Yeşil hidrojene geçişte bazı ülkelerin mutabık olduğu yeşil finansman destekleri mevcuttur. Özelikle hidrojen eldesinden sonra ortaya çıkan taşıma sektörü teşvikleri söz konusudur.
SHURA Enerji Dönüşüm Merkezi’nin yayımladığı "Türkiye’nin Ulusal Hidrojen Stratejisi için Öncelikli Alanları" isimli rapora göre, ülkemizin 1,6 milyon ton yeşil hidrojen (4,6 milyon ton eşdeğer petrol) potansiyeline sahip olduğu belirtilmiştir. Pratikte bunun karşılığı ülkemizin yıllık enerji ihtiyacının % 5’inin bu kaynak tarafından karşılanmasıdır. Aynı zamanda bu potansiyel, yaklaşık 45 milyar dolarlık yatırım fırsatı sunacaktır.
Her hafta sizlere farklı bir enerji kaynağı veya gündemi ile ulaşmış olduğum yazılarımda, bu hafta da enerji dönüşümü konusunda çok önemli bir yer edinen yeşil hidrojen dönüşüm mevzusunu yazmak istedim. Umarım çok teknik bilgi ile konuyu dağıtmadan hidrojenin renk değişim terminolojisine değinerek özellikle fosil kaynaklardan elde edilen mavi hidrojenden yenilenebilir enerji ile elde edilen yeşil hidrojene geçişi sizlere anlatabildim. Ülkemizin yenilenebilir enerji kaynağı potansiyelinin fazlalığı ile yeşil hidrojen üretim potansiyeli artacak ve enerji çeşitlendirmesinde yeni bir hamleye neden olacaktır. Dolayısıyla enerji ithalatında ve enerjide dışa bağımlılığımızda azalım sağlayabilecek bir duruma gelmemiz kolaylaşacaktır. Ülkemizde yeşil hidrojen üretimin artması ile çoğu ülkenin altına imza attığı Paris İklim Anlaşmasının hem sıfır emisyon hedefine katkı sunulacak hem de bu sayede ortaya çıkabilecek yeni ihracat imkânı ile bölgemizdeki enerji jeopolitiğimizdeki pozisyonumuz güç kazanmış olacaktır.
ESEN kalınız…
