Geleceğin Hidrojen Ekonomisi: Parlak mı, Sıkıntılı mı? 
Bölüm-1


Ukf Bossel, Baldur Eliassoon, Gordon Taylor

 

Önsöz

(20 Ekim 2003)

Bu çalışmanın yazarlarının hepsi yenilenebilir kaynaklara dayalı temiz ve sürdürülebilir bir enerji ekonomisinin hevesli destekçileridir. Bazılarımız neredeyse 30 yıldır yenilenebilir enerji tartışmalarının ön saflarında yer almaktadır. Hepimiz temiz ve güvenli bir enerji geleceğinin kurulmasına katkıda bulunmak istiyoruz.

Ancak mühendisler ve fizikçiler olarak bizler de doğa kanunlarına, özellikle de enerji mühendisliği ve enerjinin korunumu ilkesine aşinayız. Fizik, coşku ya da siyasi kararlarla çarpıtılamaz. Enerji sorununun nihai çözümleri, siyasi organların çoğunluk oylarına değil, fiziğin sağlam temellerine dayanacaktır.

Görünen o ki son zamanlarda "hidrojen ekonomisine" yönelik ilgi artışı, somut gerçeklerden ziyade vizyonlara dayanıyor. Hidrojene karşı değiliz, ancak sentetik enerji taşıyıcısı hakkındaki tartışmanın gerçeklere ve fiziğe dönmesini istiyoruz. Umarız bu çalışma hidrojen ekonomisinin şansını ve sınırlarını belirlemeye yardımcı olur.

Doğanın kanunu gereği enerji ne yaratılabilir ne de yok edilebilir. Sadece bir formdan diğerine dönüştürülebilir. Ayrıca, her dönüşüm adımında çevreye yüksek bir miktar yüksek  enerji kaybı oluşur. 

İnsanlık, fosil enerji rezervlerinin tükenmesiyle karşı karşıyadır. Yeni enerji kaynaklarından faydalanarak, tüketicinin enerji kullanımını iyileştirerek ve enerji dağıtım sistemindeki kayıpları en aza indirerek bir enerji krizi önlenebilir. Bu, gereksiz enerji dönüşüm adımlarından kaçınmayı da içerir.

Yakıt hücreleri enerji dönüştürücüleridir. Güvenli bir enerji geleceğine ancak geleneksel ısı motorlarıyla elektriğe dönüştürülebilecek orijinal fosil kaynaklı enerjiden elektrik üretmek için kullanıldıkları sürece katkıda bulunabilirler. Termik santraller, içten yanmalı motorlar ve gaz türbinleri ile karşılaştırıldığında yakıt pilleri daha verimli, daha temiz, daha kullanışlı ve daha ucuz olmayı vaat etmektedir. Bu argümanlar doğal gaz, benzin, dizel, metanol, etanol vb. ile çalışan yakıt pilleri için geçerlidir.

Elektrik üretildikten sonra kullanıcıya iletilebilir ve yüksek verimlilikle enerji hizmetlerine dönüştürülebilir. İki metal elektrik teli, elektriği santralden mevcut bir enerji iletim altyapısı üzerinden %90'ın üzerinde bir verimlilikle kullanıcıya ulaştırmak için yeterlidir. Başka hiçbir enerji taşıyıcısı verimlilik ve çevre dostu olma açısından elektrik şebekesini geçemez. Sonuç olarak, elektrik enerjisi son kullanımına kadar elektrik enerjisi olarak kalmalıdır.

Hidrojen yeni bir enerji kaynağı değildir. Sadece elektrik enerjisinin bir başka taşıyıcısıdır. Elektrik, elektroliz yoluyla hidrojenin kimyasal enerjisine dönüştürülür ve sentetik enerji taşıyıcısının yakıt hücreleri yoluyla yeniden elektriğe dönüştürülmesiyle kısmen geri kazanılır. Gelecekteki bir yenilenebilir enerji ekonomisinde güneş kaynaklı fiziksel enerji (doğrudan radyasyon, rüzgar, su ve dalgalardan gelen kinetik enerji) veya jeotermal ısı başlıca elektrik kaynakları olacaktır. Tüm sabit uygulamalar için "elektronlarla" enerji dağıtımı, "hidrojenle" enerji naklinden çok daha üstündür. Kısa mesafeli seyahatler için elektronların bataryalarda taşınması verimli ve yerleşik bir çözüm sunmaktadır.

Bir hidrojen ekonomisi, her ikisi de ağır enerji kayıplarına yol açan iki elektrolitik sürece dayanacaktır: elektroliz ve yakıt hücreleri. Ayrıca, elektroliz yoluyla elektriğin hidrojene dönüştürülmesi ile yakıt hücreleri yoluyla hidrojenin yeniden elektriğe dönüştürülmesi arasında, enerji taşıyıcı gazın sıkıştırma ya da sıvılaştırma yoluyla paketlenmesi gerekmektedir. Yüzey araçları veya boru hatları ile dağıtılması, depolanması ve aktarılması gerekmektedir. Hidrojen nihai olarak nasıl kullanılırsa kullanılsın, sabit, mobil veya taşınabilir uygulamalarda, enerji santrali ve yakıt hücresi çıkışı arasındaki hidrojen zincirinin verimliliği %30'dan daha iyi değildir. Aşağıdaki çalışmada, bir hidrojen ekonomisinin tüm önemli adımlarının asalak(parazitik) enerji tüketimi analiz edilmektedir.

Güvenli bir enerji geleceği için insanlığın yeni enerji taşıyıcılarına değil, yeni enerji kaynaklarına ihtiyacı vardır. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen değerli elektriği hidrojen dağıtım zincirinde israf etmeyi göze alamaz, ancak en verimli dağıtım altyapısına, elektrik şebekesine, pillere ve süper kapasitörlere bağımlı olmaya devam edecektir. Elektronların sentetik hidrojenle değiştirilmesi durumu hiçbir şekilde iyileştiremez. Elektronlarla güç aktarımının verimliliği %90'a kadar çıkarken, yeni enerji taşıyıcısı hidrojen üzerinden yapılacak dolambaçlı yol bu oranı %30'un altına düşürecektir.

Bu gerçek, hidrojen ekonomisi hakkında devam eden tartışmalarda göz önünde bulundurulmalıdır. Bu durum, aşağıdakilerin gerçekleşmesinin muhtemel olduğunu göstermektedir.

Aşağıdakilerin olma ihtimalinin yüksek olduğunu gösteriyor. Hidrojen Ekonomisinin Geleceği: Parlak mı Kasvetli mi?
(15 Nisan 2003)

Özet

Geçmişte pek çok kişi hidrojenin üretimini ve kullanımını ele alırken, bunun sadece başka bir gaz yakıt olduğunu ve günümüz enerji ekonomisinde doğal gaz gibi ele alınabileceğini varsaymıştır. Bu çalışma ile, özellikle karayolu taşımacılığına atıfta bulunarak, temel bir hidrojen ekonomisini işletmek için gereken enerjinin bir analizini sunuyoruz. Sadece hidrojen üretmek için değil, aynı zamanda diğer tüm temel aşamalar için de yenilenebilir veya nükleer kaynaklardan elde edilen yüksek  nitelikli elektriğe ihtiyaç vardır. Ancak hidrojenin moleküler yapısı nedeniyle, altyapı  petrol ve doğal gaz ekonomisine kıyasla çok daha enerji yoğundur.

Bir "Hidrojen Ekonomisinde" hidrojen, diğer ticari ürünler gibi, üretim ve kullanım arasında çeşitli aşamalara tabidir. Hidrojenin sıkıştırma veya sıvılaştırma yoluyla paketlenmesi, yüzey araçları veya boru hatları ile taşınması, depolanması ve son kullanıcıya aktarılması gerekmektedir. İster elektroliz ister kimyasal yollarla üretilsin ve dolum istasyonlarında yerel olarak üretilse bile, gaz veya sıvı hidrojenin müşteri tarafından kullanılmadan önce bu pazar süreçlerinden geçmesi gerekir. Hidrojen, doğal gazdan veya diğer hidrokarbonlardan nispeten düşük maliyetle kimyasal olarak da elde edilebilir. Ancak, herhangi bir enerji ya da çevre avantajı bulunmadığından, bu seçeneği değerlendirmiyoruz.

Bu çalışmada, her aşama tarafından tüketilen enerji, teslim edilen hidrojenin gerçek enerji içeriğiyle - üst ısıl değeri  (HHV) - ilişkilendirilmiştir. Analiz, bir hidrojen ekonomisini işletmek için bugün fosil enerji tedariki ve dağıtımı için gerekenden çok daha fazla enerjiye ihtiyaç olduğunu ortaya koymaktadır. Aslında, hidrojeni üretmek, paketlemek, taşımak, depolamak ve transfer etmek için kullanılan elektrik enerjisi girdisi, son kullanıcıya teslim edilen hidrojen enerjisini kolayca aşabilir - bu da yüzde 50'den daha az bir kuyudan tanka verimlilik anlamına gelir. Bununla birlikte, hidrojenin metanol veya etanol gibi sentetik bir sıvı hidrokarbon içinde kimyasal olarak paketlenmesiyle değerli enerjiden tasarruf edilebilir. Enerji kullanımını küresel ısınmadan ayırmak için fosil kaynaklardan elde edilen "jeo-karbonların" kullanımından kaçınılmalıdır. Ancak biyokütle, organik atık maddeler veya geri dönüştürülmüş karbondioksitten elde edilen karbon atomları hidrojen atomları için taşıyıcı olabilir. Ayrıca, enerji yoğun elektroliz kısmen su ve karbonun biyo-metanol ve biyo-etanol de dahil olmak üzere doğal ve sentetik hidrokarbonlara daha az enerji yoğun kimyasal dönüşümü ile değiştirilebilir. Dolayısıyla, kapalı doğal hidrojen (su) döngüsü ve kapalı doğal karbon (CO₂ ) döngüsü, fosil yakıt sonrası bir enerji ekonomisi için sentetik hidrokarbonlar üretmek üzere kullanılabilir. Karbon biyosferden ("biyo-karbon") geldiği sürece, sentetik hidrokarbon ekonomisi hem enerjik hem de çevresel açıdan temel hidrojen ekonomisinden çok daha iyi olacaktır.
 

1.Giriş 

Hidrojen, Jules Verne gibi vizyonerler de dahil olmak üzere yüzyıllardır nesiller boyu insanları büyülemiştir. Bir "Hidrojen Ekonomisi" genellikle enerji ve çevre için nihai çözüm olarak savunulmaktadır. Bu hedefin yayınlar, toplantılar ve sergilerle desteklenmesi için hidrojen toplulukları kurulmuştur.

Hidrojen elektrik ve sudan üretilebilir. Isıya veya güce dönüşümü basit ve temizdir. Oksijenle yakıldığında hidrojen hiçbir kirletici madde üretmez, sadece doğaya geri dönebilen su üretir. Bununla birlikte, gezegendeki en yaygın kimyasal element olan hidrojen, doğada temel haliyle bulunmaz. Kimyasal bileşiklerden, sudan elektroliz yoluyla ya da hidrokarbonlardan veya diğer hidrojen taşıyıcılarından kimyasal işlemlerle ayrıştırılması gerekir. Elektroliz için gerekli elektrik, güneş radyasyonu, rüzgar ve suyun kinetik enerjisi ya da jeotermal ısı gibi temiz ve yenilenebilir kaynaklardan elde edilebilir. Dolayısıyla hidrojen, yenilenebilir fiziksel enerji ile kimyasal enerji taşıyıcıları arasında önemli bir bağlantı haline gelebilir.

Ancak fizik ve kimya uygun şekilde değerlendirildi mi? Hidrojen ekonomisinin yukarı yönlü yönleri nadiren ele alınırken, en çok dikkat hidrojenin kullanımdaki görünür faydalarına verilmiştir, Şekil 1.
 

Şekil 1: Temel bir "Hidrojen Ekonomisi"nin Şematik Gösterimi

Diğer tüm ürünler gibi hidrojenin de üretimden nihai kullanıma getirilmesi için paketlenmesi, taşınması, depolanması ve aktarılması gerekir. Bu standart ürün süreçleri enerji gerektirir. Günümüzün fosil enerji ekonomisinde, kuyu ile tüketici arasındaki enerji kaybı petrol için yaklaşık %12, gaz için ise yaklaşık %5'tir. Bu makale, bir "Hidrojen Ekonomisi" işletmek için gereken yukarı akış enerjisine ilişkin tahminler vermektedir. Analizimiz, ulaşım uygulamaları için yakıt seçeneklerinin değerlendirilmesinde özellikle ilgi çekici olacaktır.
 
Hiç şüphesiz, hidrojen ekonomisi için teknoloji mevcuttur veya geliştirilebilir. Aslında, bugün kimya endüstrisinde önemli miktarda hidrojen üretilmekte, işlenmekte, taşınmakta ve kullanılmaktadır. Ancak bu hidrojen bir enerji metası değil, kimyasal bir maddedir. Hidrojen üretim ve taşıma maliyetleri, sentezlenen kimyasalların fiyatı içinde absorbe edilmektedir. Nihai ürünler pazar bulduğu sürece hidrojenin maliyeti önemsizdir. Günümüzde hidrojen kullanımı enerjik kaygılar tarafından değil ekonomik argümanlar tarafından yönetilmektedir.

Ancak, hidrojen bir enerji taşıyıcısı olarak kullanılacaksa, enerjiyle ilgili konular da dikkate alınmalıdır. Hidrojeni yapmak, paketlemek, işlemek, depolamak ve taşımak için ne kadar yüksek dereceli enerji gereklidir? Doğadan elde edilen enerjinin büyük bir kısmı enerji tüketicisine ulaşmadan önce boşa harcanırsa sürdürülebilir bir enerji geleceği kurmak zor olacaktır. Fiziksel ve kimyasal akıl yürütme yoluyla kilit aşamaları inceledik ve geleceğin enerji ekonomisinin elementel hidrojene dayanmasının pek mümkün olmadığı sonucuna vardık. Hidrojen yenilenebilir fiziksel ve kimyasal enerji arasındaki ana bağlantı olabilir, ancak büyük olasılıkla tüketiciye bir veya daha fazla tüketici dostu doğal veya sentetik sıvı hidrokarbon şeklinde kimyasal olarak paketlenmiş olarak ulaşacaktır.

Çalışmamızın ilk sonuçları Temmuz 2002'de FUEL CELL WORLD konferansında sunulmuştur [1].
 

2. Hidrojenin Özellikleri

Hidrojenin fiziksel özellikleri iyi bilinmektedir [2, 3]. Tüm atomlar arasında en küçük olanıdır. Sonuç olarak hidrojen en hafif gazdır, metandan (doğal gazı temsil eder) yaklaşık sekiz kat daha hafiftir. Destekçiler hidrojenin enerji içeriğinden övgüyle söz etmektedir. Bununla birlikte, çoğu pratik uygulama için, herhangi bir gaz enerji taşıyıcısının birim kütle başına ısıtma değeri çok az önem taşımaktadır

[4].    Çoğu depolama tankı, özellikle otomotiv uygulamalarında hacim olarak sınırlıdır. Ayrıca, boru hatlarının kapasitesi çaplarının karesine ve akış hızına bağlıdır. Bu nedenle, çoğu durumda, birim hacim başına enerji içeriğini dikkate almak daha anlamlıdır.

Bu enerji analizi için, enerjinin  korunumu ilkesine (yani Termodinamiğin 1. Yasası) dayalı olarak yakıtın gerçek enerji içeriği olan oluşum ısısını veya üst ısıl değerini (HHV) kullanmak uygundur. Ne yazık ki, birçok ülkede ısı motorlarının ve diğer enerji dönüştürücülerinin verimliliği ifade edilirken alt ısıl değeri (LHV) kullanılmaktadır. Ancak, fiziksel olarak doğru olan HHV'ye atıfta bulunulduğunda, verimlilikler LHV'nin HHV'ye oranına göre, yani benzin için 0.940, doğal gaz için 0.903 ve hidrojen için 0.845 faktörü kadar düşecektir [5]. Dolayısıyla, LHV bazındaki verimlilikler ve yakıt ekonomileri, HHV bazındakilerden %6,4, %10,7 ve %18,3 daha yüksektir. Özellikle, hidrojen enerji dönüştürücüleri, çıktıları fiziksel olarak doğru enerji girdisiyle ilişkilendirildiğinde çok daha az çekici görünmektedir. Ayrıca, LHV verimlilikleri - bazı yoğuşmalı kazanlarda olduğu gibi - %100'ü aşabilir ve bu da enerjinin korunumu ilkesini ihlal eder.

Bu nedenle, tüm enerji mühendisliği uygulamaları için LHV kullanımından vazgeçilmelidir.

Hidrojenin üretimi, oluşum ısısı veya üst ısıl  değeri ile yönetildiğinden, kullanımı da HHV enerji içeriği ile ilişkili olmalıdır. Analizimiz fiziksel ve kimyasal gerekçelere dayanmaktadır ve bu nedenle baştan sona üst ısıl  değeri (HHV) kullanmaktadır. Bu çalışmada kullanılan hidrojen ve metanın referans yoğunluk ve ısıtma değerleri Tablo 1'de gösterilmektedir.


 

Tablo 1: Hidrojen ve metanın yoğunluk ve ısınma değerleri 

 

Çeşitli enerji taşıyıcı seçeneklerinin birim hacim başına üst ısıl  değerler "HHV" Şekil 2'de gösterilmektedir.
 

Şekil 2: Farklı yakıtların hacimsel HHV enerji yoğunluğu

Herhangi bir basınçta, hidrojen gazı birim hacim başına metan (doğal gazı temsil eder), metanol, etanol, propan veya oktandan (benzini temsil eder) daha az enerji içerir. 80 MPA (800 bar) basınçta gaz halindeki hidrojen, sıvı hidrojenin hacimsel enerji yoğunluğuna ulaşır. Bu durumda bile, hacimsel enerji içeriği 80 MPA metan gazınından 3,2  kat daha düşüktür

Metanol, etanol, propan ve oktan gibi yaygın sıvı enerji taşıyıcıları sıvı hidrojeni sırasıyla 1.8, 2.3, 2.5 ve 3.4 kat aşmaktadır. Bununla birlikte, 80 MPa veya sıvı haldeki hidrojen yüksek teknolojili basınçlı kaplarda veya kriyojenik kaplarda muhafaza edilmelidir, sıvı hidrokarbon yakıtlar ise atmosferik (propan biraz daha yüksek) basınçta basit tanklarda tutulabilir.


3. Hidrojen Ekonomisinin Enerji İhtiyaçları


Hidrojen doğal bir yakıt değil, sentetik bir enerji taşıyıcısıdır. Sadece diğer süreçler tarafından üretilen enerjiyi taşır. Örneğin, hidrojen suyun elektrolizi yoluyla elektrikten üretilebilir. Ancak sıkıştırılması ya da sıvılaştırılması, taşınması, aktarılması ve depolanması için de yüksek kalitede elektrik enerjisi gerekmektedir. Dahası, birçok durumda hidrojen, kaynak enerjiye kıyasla çok az veya hiç son kullanım avantajı sunmamaktadır. Örneğin, tüm sabit uygulamalarda hidrojen, çok daha düşük enerji kayıpları ile doğrudan son kullanıcıya dağıtılabilen şebeke elektriği ile rekabet edecektir.

Hidrojen maliyetinin mümkün olduğunca düşük olması gerektiği açıktır. Ancak, bir hidrojen ekonomisi ancak enerjik açıdan mantıklı olduğu takdirde kendini kabul ettirebilir. Aksi takdirde, daha iyi çözümler piyasayı fethedecektir. Ayrıca, mevcut altyapı neredeyse tüm sentetik sıvı hidrokarbonları idare edebilirken, hidrojen tamamen yeni bir dağıtım ağı gerektirmektedir. Temel bir hidrojen ekonomisine geçiş, tüm enerji tedarik ve dağıtım sistemini etkileyecektir. Bu nedenle, araştırma ve geliştirme çalışmaları da dahil olmak üzere herhangi bir yatırım yapılmadan önce hidrojen ekonomisinin tüm yönleri tartışılmalı ve anlaşılmalıdır.

Temel soru: "Bir hidrojen ekonomisini işletmek için ne kadar enerjiye ihtiyaç vardır?" sorusu burada ayrıntılı olarak analiz edilmektedir. Bir hidrojen ekonomisinin temel aşamalarını (elementel hidrojenin üretimi, paketlenmesi, taşınması, depolanması ve transferi) ele alıyor ve bu işlevler için tüketilen enerjiyi, teslim edilen hidrojenin enerji içeriğiyle ilişkilendiriyoruz. Tüm süreç analizleri ya ideal fizik ve kimyaya ya da gaz endüstrisinden elde edilen gerçek verilere dayanmaktadır. Bu nedenle gelecekte önemli ölçüde iyileştirilmeleri pek olası değildir.
 

4. Hidrojen Üretimi

4.1 Elektroliz

Hidrojen doğada element halinde bulunmaz, ancak su ve doğal gaz gibi kaynaklardan enerji harcanarak üretilmesi gerekir. İdeal olan, enerji girdisinin sentezlenen gazın enerji içeriğine eşit olmasıdır. Ancak, elektroliz veya reforming gibi herhangi bir işlemle hidrojen üretimi, enerjinin dönüşümünü içerir. Hidrokarbonların elektrik enerjisi veya kimyasal enerjisi hidrojenin kimyasal enerjisine aktarılır. Ne yazık ki, enerji dönüşümleri her zaman enerji kayıplarıyla ilişkilidir.

Elektroliz yoluyla sudan hidrojen elde etmek, enerji yoğun yöntemlerden biridir. Elektrik temiz bir kaynaktan geldiği sürece, elektroliz temiz bir süreçtir, ancak önemli kayıplarla ilişkilidir. Elektroliz, NTP koşullarında standart potansiyeli yaklaşık 1,23 Volt olan bir yakıt hücresindeki hidrojen oksidasyon reaksiyonunun tersidir. Ancak elektrolizörler suyu hidrojen ve oksijene ayırmak için daha yüksek bir gerilime ihtiyaç duyarlar. Çalışma koşulları altında, polarizasyon ve direnç kayıplarının üstesinden gelmek için bir yüksek gerilim  gereklidir. Katı polimer veya alkalin sistemler için polarizasyon kayıpları tipik olarak

0,28 Volt. Aynı elektrolit ve katalizörlerin kullanıldığı varsayıldığında, yakıt hücresi ve elektrolizör için açık devre gerilimleri sırasıyla 1,23 V +/- 0,28 V = 0,95 V ve 1,51 V olur. Her iki durum için de alana özgü direncin 0,2 Ohm-cm olduğu varsayıldığında2 Şekil 3'te düşük sıcaklıktaki bir yakıt hücresinin (kesikli çizgi) ve buna karşılık gelen bir elektrolizörün (düz çizgi) özelliklerini vermektedir.
 

 

Şekil 3: Hidrojen elektrolizörü ve yakıt hücresinin gerilim-akım karakteristikleri.

 

Açık devre koşulları altında, hidrojen-oksijen çiftinin standart  elektrokimyasal potansiyeli NTP'de 1,23 Volt'tur. Sistem verimliliğini optimize etmek için yakıt hücreleri normalde yaklaşık 0,7 Volt'ta, yani yaklaşık 1,2 A/cm'de çalıştırılır2 . Aynı optimizasyon gerekliliklerinin bir elektrolizör için de geçerli olduğunu varsayıyoruz. Bu durumda, Şekil 3'te yatay çizgi çizgi ile gösterildiği gibi, karşılık gelen çalışma voltajı 1,76 Volt'tur. Standart potansiyel olan 1,23 Volt, hidrojenin üst ısıl değeri olan HHV'ye karşılık gelir. Sonuç olarak, aşırı voltaj, işleyen elektrolizörün elektriksel kayıplarının bir ölçüsüdür. Hidrojenin HHV'sine göre kayıplar, Şekil 4'te gösterildiği gibi hidrojen üretim hızına, yani akım yoğunluğuna bağlıdır.

 

Şekil 4: Serbest kalan hidrojenin HHV enerjisine kıyasla suyu elektrolize etmek için enerji girdisi.

 

Standart potansiyel olan 1,23 Volt ile karşılaştırıldığında, 1,76 Volt'luk bir çalışma potansiyeli, 1 HHV birim hidrojen üretmek için 1,43 enerji biriminin sağlanması gerektiği anlamına gelir ve bu da 1/1,43 = %70'lik bir aşama verimliliği sağlar. Daha yüksek spesifik hidrojen üretim oranlarında, yani daha yüksek akım yoğunluklarında, bu verimlilik daha da düşüktür. Ayrıca, bu analizde şebekeden gelen yüksek gerilimli  a.a.(AC)  elektriğin elektrolizörlerde kullanılan yüksek akımlı DC elektriğe dönüştürülmesindeki kayıplar dikkate alınmamıştır.

Bununla birlikte elektroliz, fiziksel yenilenebilir enerji (rüzgar, su ve dalgalardan elde edilen kinetik enerji, güneşten gelen radyasyon, jeotermal ısı) ile ulaşım için gerekli olan durağan olmayan yakıt hücreleri arasındaki tek pratik bağlantı olabilir. Ayrıca, elektrolitik hidrojen üretimi, kesintili kaynaklardan elde edilen elektriğin depolanması için bir yöntem sunmaktadır. Diğer - ve kanıtlanmış - yöntemler arasında hidro-elektrik, pompalı depolama, volanlar ve bataryalar bulunmaktadır.


4.2 Reformasyon

Hidrojen, hidrokarbonlardan reformasyon yoluyla da elde edilebilir. Bu kimyasal süreç prensipte bir enerji dönüşüm sürecidir. Orijinal maddede bulunan HHV enerjisi, hidrojenin HHV enerjisine aktarılabilir. Teorik olarak, metan (CH4 ) veya metanol (CH3 OH) gibi hidrojen açısından zengin bir enerji taşıyıcısını ototermal reformlama işlemiyle hidrojene dönüştürmek için harici bir enerjiye ihtiyaç yoktur.

Ancak gerçekte termal kayıplar önlenemez ve üretilen hidrojende bulunan HHV enerjisi her zaman orijinal hidrokarbon yakıtta bulunandan daha azdır. Ototermal reformlama ile hidrojen üretiminin verimliliği yaklaşık %90'dır, ancak özellikle kompakt, mobil tesisler için daha az olabilir. Bu nedenle en azından

1 HHV birim hidrojen elde etmek için 1,1 birim enerji harcanmalıdır. Ayrıca, hidrokarbon öncüllerinin doğrudan kullanımına kıyasla bu dolaylı süreçte daha fazla CO₂ açığa çıkmaktadır. Dolayısıyla bu durum genel kuyudan tekerleğe verimliliği azaltır ve toplam CO₂ emisyonlarını artırır.

Çoğu pratik uygulama için doğal gaz hidrojenin yaptığını yapabilir. Doğal gazın hidrojene dönüştürülmesine gerek yoktur; bu çalışmada da gösterildiği gibi, paketlenmesi ve dağıtılması doğal enerji taşıyıcısından daha zordur. Tüm sabit uygulamalar için, kaynak enerji (elektrik veya hidrokarbonlar) karşılaştırılabilir son kullanım verimliliğinde doğrudan tüketici tarafından kullanılabilir ve dolayısıyla daha yüksek toplam kaynaktan hizmete verimlilik ve daha düşük toplam CO₂ emisyonu sağlanabilir. Bu nedenle, elektrik veya doğal gazın hidrojene dönüştürülmesi enerji geleceği için evrensel bir çözüm sunmamaktadır.

Günümüz enerji fiyatlarında, suyun elektroliziyle hidrojen üretmek, fosil yakıtların reformasyonuyla hidrojen üretmekten çok daha pahalıdır. (6)'ya göre, doğal gazdan üretilen her GJ hidrojen enerjisi için yaklaşık 5,60 $, kömürden üretilen her GJ için 10,30 $ ve suyun elektroliziyle hidrojen üretmek için GJ başına 20,10 $ maliyet söz konusudur. Vergilerden önce benzinin GJ başına maliyeti yaklaşık 3,00 dolardır.
 

5. Hidrojenin Paketlenmesi

5.1 Hidrojenin Sıkıştırılması
Gazın sıkıştırılması enerji gerektirir ve sıkıştırma işi termodinamik sıkıştırma sürecine bağlıdır. Pratikte imkansız olan ideal izotermal sıkıştırma basit bir denklemi takip eder:
   

Şekil 5: Hidrojen ve metan için son basınca karşı adyabatik sıkıştırma çalışması

 

Ara soğutuculu çok kademeli kompresörler, iki sınırlayıcı durum olan izotermal ve adyabatik sıkıştırma arasında bir yerde çalışır. Ayrıca, metanla karşılaştırıldığında, hidrojen sıkıştırma ısısını soğutucu duvarlara daha kolay geçirir, bu da işlemi neredeyse izotermal hale getirir. Önde gelen bir hidrojen kompresörü üreticisi tarafından sağlanan veriler [8], saatte 1.000 kg hidrojenin ortam basıncından 20 MPa'ya 5 aşamalı sıkıştırılması için gereken enerjinin HHV'nin yaklaşık %7,2'si olduğunu göstermektedir. Adyabatik, izotermal ve gerçek bir çok aşamalı hidrojen sıkıştırması Şekil 6'da karşılaştırılmıştır.
 

Şekil 6: Üst ısıl değerine kıyasla hidrojenin sıkıştırılması için gereken enerji

 

Nihai basınç 20 MPa olduğunda, çok aşamalı sıkıştırma için gerçek enerji gereksinimleri hidrojenin HHV enerji içeriğinin yaklaşık %8'ine denk gelecektir. Ancak bu analiz, elektrik güç kaynağı sistemindeki kayıpları içermemektedir. 20 MPa'da 1 birim hidrojen HHV elde etmek için sıkıştırmaya en az 1,08 birim enerji yatırılmalıdır. Önerilen 70 MPa'lık araç tankı basınç standardı otomobil endüstrisi tarafından benimsenirse, bu sayı 80 MPa'ya sıkıştırma için 1,12 olur.

5 mekanik ve %5 elektrik kayıpları ile toplam elektrik girdisi %20 olabilir. Elektrik kömürle çalışan bir termik santralde üretilirse, buna karşılık gelen toplam birincil enerji tüketimi sıkıştırılmış hidrojenin HHV'sinin %80'ine kadar ulaşabilir ve bu da %55 gibi düşük bir kaynaktan hizmete verimlilik sağlar.
 

Hidrojeni sıvılaştırarak sıkıştırmak için daha da fazla enerjiye ihtiyaç vardır. Teorik olarak, hidrojen gazını 298 K'den (25°C) 20,3 K'ye soğutmak ve gazı 20,3 K'de ve atmosferik basınçta yoğunlaştırmak için sadece yaklaşık 14,2 MJ/kgLH2 uzaklaştırılmalıdır [9]. Bu ekserji analizi, düşük sıcaklıklarda elektron spin yönelimlerinin para-orto dönüşümü ile açığa çıkan ısının uzaklaştırılması için gereken enerjiyi içerir. Enerji verimliliği açısından hidrojen karmaşık süreçlerle sıvılaştırılır. Soğutma, karşı akışlı ısı değişimi ve genleşme türbinleri tarafından enerji geri kazanımı ile birleştirilmiş çok aşamalı sıkıştırma ve genleşme ile gerçekleştirilir. Genel olarak, ortam sıcaklığından 73K'ya soğutma için üç aşamalı buhar sıkıştırmalı propan soğutma sistemi kullanılır, ardından 77K elde etmek için çok aşamalı nitrojen genleşmesi ve hidrojenin 20.3K'da ve atmosferik basınçta sıvılaştırılmasını sağlamak için çok aşamalı helyum sıkıştırma-genişletme kullanılır [10]. Ancak, ekserjetik analizle elde edilen 14,2 MJ/kgLH2 elektriksel, mekanik, termal veya akışla ilgili kayıpları içermemektedir. Bu nedenle, temsili hidrojen sıvılaştırma tesislerinin yayınlanmış işletme verilerini sunuyoruz.

Linde Gas AG'nin Almanya Ingolstadt'taki orta büyüklükteki sıvılaştırma tesisi yaklaşık 54 MJ/kgLH2 [9] spesifik enerji tüketimiyle 182 kgLH2 /saat [11] üretirken, ABD'deki en iyi büyük tesisler hidrojeni sıvılaştırmak için 36 MJ/kgLH2 gerektirmektedir [9]. Günde 300 metrik ton LH2 veya 12.500 kgLH2 /h kapasiteli bir hidrojen sıvılaştırma tesisinin Japon fizibilite çalışmasının yazarları, en iyi durumda tesisi çalıştırmak için en az 105,2 MW gerektiği sonucuna varmıştır [12]. Bu da mevcut tesislerden yaklaşık 6 kat daha büyük bir tesis için 30,3 MJ/kgLH2 anlamına gelmektedir. Düşük sıcaklık çevrimi için helyum-neon karışımı kullanılması, saatte 7.200 kgLH2 veya günde 173 metrik ton LH2 üreten bir tesis için enerji tüketimini belki de 25,2 MJ/kgLH2 (= 7 kWh/kgLH2 ) seviyesine düşürecektir [9], ancak deneysel sonuçlar henüz mevcut değildir.

Mevcut hidrojen sıvılaştırma tesisleri [13] için enerji tüketiminin kapasite ile değişimi Şekil 7'de gösterilmektedir.

Şekil 7: Tesis kapasitesine karşı hidrojenin sıvılaştırılması için tipik enerji gereksinimleri.
 

Beklendiği gibi, küçük tesislerde hidrojenin sıvılaştırılması için büyük tesislere göre daha fazla elektrik enerjisi tüketilmektedir. Mevcut 10 ve 1.000 kgLH2 /h kapasiteli tesislerde sıvılaştırma için sırasıyla en az 100 ve 40 MJ/kgLH2 gerekmektedir.

Şekil 8: Tesis kapasitesine karşı hidrojenin HHV'sine göre sıvılaştırma enerjisi
 

Hidrojenin HHV'sine göre sıvılaştırma için gerekli enerji girdisi Şekil 8'de gösterilmektedir. Çok küçük sıvılaştırma tesisleri için (>5 kgLH2 /h), hidrojeni sıvılaştırmak için gereken enerji HHV enerjisini aşabilir. 10.000 kgLH2 /h'lik tesisler bile (mevcut sıvılaştırma tesislerinden belki de dört kat daha büyük) sıvılaştırılmış hidrojenin HHV enerjisinin yaklaşık %25'ini tüketecektir. Mevcut teknoloji için %40 makul bir rakam olacaktır. Başka bir deyişle, sıvılaştırıcıya hidrojen olarak 1,4 birim enerji sağlanması gerekecektir ve 1 HHV birim sıvı hidrojen elde etmek için elektrik. Ancak, henüz karşılaştırılabilir performansa sahip sıvılaştırma tesisleri inşa edilmemiştir.

Ayrıca, sıvı hidrojen depolama sistemleri kaynama yoluyla bir miktar hidrojen gazı kaybeder. Bu, kaçınılmaz ısı sızıntısından kaynaklanmaktadır ve güvenlik nedenleriyle buna izin verilmelidir. Kayıp oranı deponun büyüklüğüne bağlıdır, ancak araçlarda kullanılanlar için önemli olacaktır ve günde yüzde 3 ila 4'e kadar çıkabilir [16]. Bu gaz araç çalışırken kullanılabilse de, araç park halindeyken tahliye edilmesi gerekecektir. Örneğin, bir havaalanında 14 gün boyunca park edilmesi halinde hidrojen kaybı yüzde 50 ila 60 arasında olabilir.

5.3 Fiziksel Metal Hidritler

Hidrojen fiziksel olarak depolanabilir, örneğin fiziksel metal hidritler olarak özel alaşımların süngerimsi matrislerinde adsorpsiyon yoluyla. Hidrojen, LaNi5 veya ZrCr2 gibi alaşımlarla çok yakın ancak mükemmel olmayan bir bağ oluşturur.

Belirli hidrürleri dikkate almak yerine, enerji dengesi genel terimlerle açıklanacaktır. Yine, hidrojen üretmek ve sıkıştırmak için enerjiye ihtiyaç vardır. Bu enerji girdisinin bir kısmı atık ısı şeklinde kaybolur. Bir metal hidrit depolama kabı hidrojenle doldurulduğunda, ısı açığa çıkar ve genellikle kaybedilir. Tersine, depolanan hidrojeni serbest bırakmak için işlem tersine çevrildiğinde, ısı eklenmelidir. Doldurma basıncının altındaki basınçlarda hidrojenin serbest bırakılması, hidrojen serbest bırakma oranıyla orantılı bir ısı girişi gerektirir. Küçük salım oranları ve çevreyle verimli ısı alışverişi için tasarlanmış kaplar için ek ısı gerekmeyebilir. Ayrıca hidrojen depolama kabı yakıt hücresinden gelen atık ısı ile ısıtılabilir. Dolayısıyla hidrojeni fiziksel metal hidritlerde paketlemek için gereken enerji, hidrojeni üretmek ve 3 MPa basınca sıkıştırmak için gereken enerjiyle aşağı yukarı sınırlı olabilir [15]. Bu, 20 MPa'da sıkıştırılmış gaz olarak depolanan hidrojenden önemli ölçüde daha azdır ve 80 MPa'da veya sıvı olarak depolanan hidrojenden çok daha azdır.

Ancak [14]'e göre, metal hidritler m başına sadece 55-60 kg hidrojen depolar3 , oysa kap göz ardı edildiğinde, sıvı hidrojenin hacimsel yoğunluğu 70 kg/m'dir3 . Dahası, metal hidrit kartuşları çok ağırdır. İçinde 2 g'dan daha az hidrojen bulunan küçük bir metal hidrit kabı 230 g ağırlığındadır [16]. Bu nedenle, 2 kg hidrojen içermek için 200 kg ağırlığında bir hidrit deposu gerekebilir. Bu sadece yaklaşık 8 litre veya 2 ABD galonu benzine eşdeğer olduğundan, bu tür bir hidrojen ambalajı otomotiv uygulamaları için oldukça kullanışsızdır.

5.4 Kimyasal Metal Hidrürler

Hidrojen kimyasal olarak alkali metal hidrürlerde de depolanabilir. Alkali grubunda LiH, NaH, KH, CaH 2 gibi birçok seçenek vardır, ancak LiBH4 , NaBH4 , KBH4 , LiAlH4 veya NaAlH4 gibi karmaşık ikili hidrit bileşikleri de hidrojen depolama için önerilmiştir [17]. Bu bileşiklerin hiçbiri doğada bulunmaz. Hepsinin saf metallerden ve hidrojenden sentezlenmesi gerekmektedir.

Kalsiyum hidrür CaH2 örneğini ele alalım. Bu bileşik saf kalsiyum metali ile saf hidrojenin 480°C'de birleştirilmesiyle üretilir. Aşağıdaki endotermik süreçlere göre elektroliz yoluyla kalsiyum karbonattan (kireçtaşı) kalsiyum ve sudan hidrojen elde etmek için enerjiye ihtiyaç vardır

CaCO3    Ca + CO2 + 1/2 O2 + 808 kJ/mol

H2 O    H2 + 1/2 O2 + 286 kJ/mol

İki element 480°C'de ekzotermik bir işlemle birleştirildiğinde enerjinin bir kısmı geri kazanılır

Ca + H2    CaH2 - 192 kJ/mol

Bu üç denklem birleşerek sanal net reaksiyonu oluşturur

CaCO3 + H2 O    CaH2 + CO2 + O2 + 902 kJ/mol

Benzer şekilde, NaCl veya LiCl'den NaH ve LiH üretimi için de şu sonuçlar elde edilir

NaCl + 0,5 H2 O    NaH + Cl + 0,25 O2 + 500 kJ/mol LiCl +
ve
0,5 H2 O    LiH + Cl + 0,25 O2 + 460 kJ/mol


Malzeme daha sonra hidrojen altında oda sıcaklığına kadar soğutulur, granül haline getirilir ve hava geçirmez kaplarda paketlenir.

Kullanım sırasında hidritler su ile şiddetli bir şekilde reaksiyona girerek ısı ve hidrojen açığa çıkarır.

CaH2 + 2 H2 O    Ca(OH)2 + 2 H2 - 224 kJ/mol
NaH + H2 O    NaOH + H2    -85 kJ/mol
LiH + H2 O    LiOH + H2 - 111 kJ/mol

Aslında, hidrürlerin su ile reaksiyonu, hidrürün kendisinde bulunan hidrojenin iki katını üretir, çünkü hidrür hidroksite oksitlenirken su indirgenir. Üretilen ısı soğutma yoluyla giderilmelidir ve çoğu durumda kaybolur. Üç yaygın hidrür için enerji dengeleri Tablo 2'de gösterilmektedir.
 

Tablo 2: Alkali metal hidrür üretiminin enerji girdisi

Bu analizin sonuçları Şekil 9'da özetlenmiştir.
 

Şekil 9: Serbest kalan hidrojenin HHV içeriğine göre alkali metal hidrürleri üretmek için gereken enerji

Hidritleri üretmek için, 1 HHV enerji birimi hidrojen üretmek için en az 1,6 kat daha fazla yüksek dereceli enerji yatırımı yapılmalıdır, bu da 1/1,6 = %60'tan daha az bir aşama verimliliği sağlar. Alkali metallerin (kalsiyum, sodyum veya lityum) elektrolitik üretimi ve elektrik enerjisi üretiminin verimliliği de dikkate alındığında, kaynaktan hizmete enerji kayıpları çok daha yüksektir. Kömür yakıtlı elektrik santrallerinden elde edilen elektrik için bu oran %500'ü aşabilir. Bu nedenle hidrojenin alkali metal hidritler içinde kimyasal olarak paketlenmesi çok az uygulamaya uygun olacaktır.

Alkali hidrit malzemelerin ağırlığı sorun teşkil etmiyor gibi görünmektedir. Bir kg CaH2 yaklaşık 0,86 litre su ile reaksiyona girerek 96 g hidrojen ve 13,6 MJ HHV enerjisi verirken, 1 kg LiH 36,1 MJ verir. Alkali metal hidritler, yakacak odun veya linyitle karşılaştırılabilir enerji içeriğine sahip yüksek yoğunluklu enerji taşıyıcılarıdır. Ancak, alkali metallerin ve ardından hidritlerin üretimindeki enerji kayıpları, bunların önemli bir ölçekte kullanımını engelleyecektir.
 
Bundan sonraki bölümde "Hidrojen Dağıtımı, Hidrojen Transferi, Sonuçlar" anlatılacaktır. 

 Referanslar

[1]    "Hidrojen Ekonomisinin Geleceği: Bright or Bleak?", Baldur Eliasson ve Ulf Bossel, Proceedings, THE FUEL CELL WORLD, Lucerne / İsviçre, Temmuz 2002

[2]    "Kimya ve Fizik El Kitabı", son baskılar
[3]    G. H. Aylward, T. J. V. Findlay, "Datensammlung Chemie in SI-Einheiten", 3. Auflage (Almanca Baskı), WILEY-VCH, 1999
[4]    "Sentetik Yakıtlar", R. F. Probstein ve R. E. Hicks, Mc-Graw Hill,1982

[5]    Yakıtların Özellikleri. http://www.afdc.doe.gov/pdfs/fueltable.pdf
[6]    H. Audus, Olav Kaarstad ve Mark Kowal, "Decarbonisation of Fossil Fuels: Hydrogen as an Energy Carrier", CO2 Conference, Boston/Cambridge 1997, Energy Conversion Management, Vol. 38, Suppl., pp. 431-436'da yayınlanmıştır.

[7]    E. Schmidt, "Technische Thermodynamik". 11. Baskı, Cilt 1, s287 (1975)
[8]    Burckhardt Compression AG, Winterthur / İsviçre (özel iletişim)
[9]    "Die Schlüsselrolle der Kryotechnik in der Wasserstoff-Energiewirtschaft" H. Quack, TU Dresden / Almanya. www.tu-dresden.de/mwiem/kkt/mitarbeiter/lib/wasserstoff/wassertech.html
[10]    "Flüssigwasserstoff für Europa - die Linde-Anlage in Ingolstadt", Reinhard Gross, Wolfgang Otto, Adolf Patzelt ve Manfred Wanner, Berichte aus Technik und Wissenschaften 71 (1994)

[11]    Linde Kryotechnik AG www.linde-kryotechnik.ch/deutscheversion/anlagen/linde_kryo_ht.htm
[12]    "Study of Large Hydrogen Liquefaction Process", H. Matsuda ve M. Nagami, Nippon Sanso Corp., Kanagawa / Japonya (1997) http://www.enaa.or.jp/WE-NET/ronbun/1997/e5/sanso1997.html
[13]    Linde Kryotechnik AG, Pfungen / İsviçre (özel iletişim)
[14]    "Bir Enerji Taşıyıcısı Olarak Hidrojen", C. J. Winter ve J. Nitsch, Editörler, Springer Verlag, 1988
[15]    Ürün özellikleri, HERA Hydrogen Storage Systems GmbH, Höfener Strasse 45, DE-90431 Nürnberg / Almanya
[16]    Lawrence D. Burns ve diğerleri, "Değişim Aracı", Scientific American, p. 47, (Ekim 2002)
[17]    Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim / Almanya (1996)
[18]    Messer-Griesheim AG, Krefeld / Almanya (hidrojen gazı, özel iletişim)
[19]    Esso (Schweiz) AG, Zürih / İsviçre (benzin ve dizel, özel iletişim)
[20]    Jani GmbH & Co. KG, Seevetal / Almanya (propan, özel iletişim)
[21]    Hoyer GmbH, Köln / Almanya (sıvı doğal gaz, özel iletişim)
[23]    Swissgas Schweiz AG, Zürih, İsviçre (özel iletişim)
[22]    "VDI Wärmeatlas", VDI Düsseldorf, Almanya 1977
[24]    "Biyoenerji: An Overview", U.S. Department of Energy. www.eere.energy.gov/consumerinfo/refbriefs/nb2.html
 


 

Yazarlar:

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

Baldur Eliasson
1937'de İzlanda'da doğdu, Zürih'teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'nde Elektrik Mühendisliği ve Astronomi okudu ve burada 1966'da mikrodalga yayılımı üzerine teorik bir çalışma üzerine doktorasını aldı. Daha sonra, 1969'da İsviçre'de yeni kurulan Brown Boveri (daha sonra ABB) Araştırma Merkezi'ne katılmadan önce Pasadena'daki California Teknoloji Enstitüsü'nde üç yıl radyo astronomu olarak çalıştı. Ekim 2002'de ABB'den emekli oldu, ancak Kıdemli Danışman olarak kaldı. enerji, sürdürülebilirlik ve küresel değişim için. ABB'nin dünya çapındaki Enerji ve Küresel Değişim Programından sorumluydu ve doğrudan ABB'nin Baş Teknoloji Sorumlusuna bağlıydı. Bir dizi uluslararası programda ABB'yi temsil etti.


Gordon Taylor
1936'da İngiltere'de doğdu, Londra Üniversitesi'ndeki King's College'da Makine Mühendisliği ve Cranfield Üniversitesi'nde Otomobil Mühendisliği okudu ve yüksek lisans derecesi aldı. 15 yıl İngiltere'de Ford Motor Company'de, çoğunlukla Ürün Araştırmasında çalıştı. Motor soğutma, ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme ve aerodinamik üzerinde çalıştı. 1975'te Finspong, İsveç'teki Granges Metallverken'e katıldı ve kompakt ısı eşanjörlerinin test edilmesi ve analizi ile güneş enerjisi üzerinde çalıştı. Birleşik Krallık'ta bir süre kendi hesabına danışman ve yazar olarak çalıştıktan sonra, 1990 yılında Pazarlama Müdürü olarak Computer Concepts'e (bir yazılım şirketi) katıldı. 1996'dan beri, enerji teknolojisi ve politikası konusunda serbest danışman ve yazar olarak çalışıyor. 1974'ten beri Uluslararası Güneş Enerjisi Derneği'nin üyesidir ve İsveç, Almanya,