ETİK
KÜLTÜR & SANAT
Hidrojen Ekonomisi Neden Mantıklı Değil?
.png)
Hidrojen Ekonomisi Neden Mantıklı Değil?
Yazar: Lisa Zyga
Copyright 2006 Physorg.com
.png)
2006 yılında "https://phys.org" web sitesinde Sn. Lisa Zyga tarafından yazılarak yayınlanmış (https://phys.org/news/2006-12-hydrogen-economy-doesnt.html) "Hidrojen ekonomisi neden mantıklı değil?" konulu çok önemli yazıyı ETP Portalımızda yayınlıyor ve 17 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 adresimize gönderebilirler
ETP Portalımızda yazının yayın iznini veren Sn. Lisa Zyga'ya içtenlikle teşekkür ederiz.
.png)
Bu grafik, hidrojen prosesinden (solda) ve elektrikten (sağda) güç alan bir araç için faydalı taşıma enerjisi gereksinimlerini karşılaştırmaktadır. Resim Kredisi: Ulf Bossel.
Yakıt pili uzmanı Ulf Bossel, yakın tarihli bir çalışmasında hidrojen ekonomisinin savurgan bir ekonomi olduğunu açıklıyor. Hidrojeni doğal bileşiklerden (su, doğal gaz, biyokütle) ayırmak için büyük miktarda enerji gerekmektedir,
Hafif gazın sıkıştırma veya sıvılaştırma yoluyla paketlenmesi, enerji taşıyıcısının kullanıcıya aktarılması, artı yakıt hücreleriyle faydalı elektriğe dönüştürüldüğünde kaybedilen enerji, pratik kullanım için yaklaşık %25'lik bir oran bırakır. Bu oran sürdürülebilir bir gelecekte bir ekonomiyi yürütmek için kabul edilemez bir değerdir. Sadece denizaltılar ve uzay araçları gibi özel uygulamalar hidrojen kullanabilir.
Bossel PhysOrg.com'a yaptığı açıklamada, "Hidrojeni doğal bileşiklerden ayırmak için, kullanımından geri kazanılabileceğinden daha fazla enerjiye ihtiyaç vardır. "Bu nedenle, yeni kimyasal enerji taşıyıcısını doğal gazdan yapmak, gaz tüketimini ve CO 2 emisyonunu artıracağı için mantıklı olmayacaktır. Bunun yerine, azalan fosil yakıt rezervleri yenilenebilir kaynaklardan elde edilen enerjiyle değiştirilmelidir."
Dünyanın dört bir yanından bilim insanları teknolojiyi bir araya getirirken, Bossel enerji taşımak için hidrojen kullanımının ne kadar gerçekçi olacağına daha geniş bir açıdan bakmıştır. Hidrojen ekonomisi üzerine yaptığı genel enerji analizi, fizik kurallarından kaynaklanan yüksek enerji kayıplarının hidrojen ekonomisinin hiçbir zaman mantıklı olmayacağı anlamına geldiğini gösteriyor.
Bossel, "Hidrojenin gazeteciler tarafından övülen avantajları (toksik olmaması, suda yanması, evrende hidrojen bolluğu vb.) yanıltıcıdır, çünkü hidrojen üretimi enerji ve suyun mevcudiyetine bağlıdır ve her ikisi de giderek daha az bulunur hale gelmektedir ve bugün petrol ve doğal gazda olduğu gibi siyasi meseleler haline gelebilir" diyor.
"Şu anda sahada çok fazla para var," diye devam ediyor. "Bunun gibi kapsamlı bir analiz yerine bir 'Başkanlık Girişimi' ile başlamanın bir hata olduğunu düşünüyorum. Çok büyük miktarlarda para çok erken yatırıldı ve şimdi iyi bilim insanları bile öğrencileri ya da laboratuarları için araştırma parası elde etmek için kendilerini feda ediyorlar ,aksi takdirde kovulma riskiyle karşı karşıya kalıyorlar. Ancak fizik kanunları zamanla değişmez ve ek araştırmalarla, risk sermayesiyle ya da çoğunluk oylarıyla değiştirilemez."
Bossel'in de aralarında bulunduğu pek çok bilim insanı hidrojen ekonomisi kuracak teknolojiye ulaşılabileceğini öngörse de, Bossel'e göre bunun uygulanması hiçbir zaman ekonomik açıdan mantıklı olmayacak.
Bossel, "Pazarda hidrojen kendi enerji kaynağıyla, yani şebekeden gelen ("yeşil") elektrikle rekabet etmek zorunda kalacaktır" diyor. "Bu nedenle yeni bir enerji taşıyıcısı yaratmak kazananı olmayan bir çözümdür. Bir enerji taşıyıcısı sorununu değil, bir enerji sorununu çözmeliyiz."
Savurgan bir süreç
Bossel çalışmasında, henüz tek bir yöntemin üstünlüğü kanıtlanmadığı için hidrojenin sentezlenmesi, depolanması ve dağıtımı için çeşitli yöntemleri analiz ediyor. Çünkü Başlangıç olarak, hidrojen doğal olarak oluşmaz, ancak sentezlenmesi /yapay olarak oluşturulması gerekir.
Bossel, "Nihayetinde hidrojenin başlangıçta suyun elektrolizi yoluyla yenilenebilir elektrikten elde edilmesi gerekiyor," diye açıklıyor ve ekliyor: "Daha sonra oksijenle tekrar birleşerek suya dönüştüğünde enerji içeriği yakıt hücreleriyle tekrar elektriğe dönüştürülüyor. Elektroliz yoluyla hidrojeni sudan ayırmak büyük miktarlarda elektrik enerjisi ve önemli miktarda su gerektirir."
Ayrıca hidrojen bir enerji kaynağı değil, sadece bir enerji taşıyıcısıdır. Bir taşıyıcı olarak, sıcak su ısıtma sistemindeki suyun veya bakır iletkendeki elektronlarınkine benzer bir rol oynar. Hidrojeni ister kamyonla ister boru hattıyla taşırken, enerji maliyetleri doğal gaz veya benzin gibi yerleşik enerji taşıyıcılarının birkaç katıdır. Bossel'e göre en verimli yakıt hücreleri bile bu kayıpları telafi edemiyor. Karşılaştırma yapmak gerekirse, "rüzgardan tekerleğe" verimlilik, elektrikli otomobiller için hidrojen yakıt hücreli araçlardan en az üç kat daha fazladır.
Bir diğer sıkıntı ise depolama. Sıvı hidrojen depolanırken, güvenlik nedenleriyle bir miktar gazın buharlaşmasına izin verilmelidir; bu da iki hafta sonra bir otomobilin kullanılmasa bile yakıtının yarısını kaybedeceği anlamına gelir. Ayrıca Bossel, gelişmiş bataryalar %80'in üzerinde bir çevrim verimliliğine sahipken, hidrojen prosesinde giriş-çıkış verimliliğinin %30'un çok üzerinde olamayacağını bulmuştur. Bossel, her durumda enerji girdisinin verilen enerjiden üç ila dört kat daha fazla olduğunu tespit etmiştir.
"Bir santralin çıktısını hidrojen ve yakıt hücreleri aracılığıyla sabit veya mobil tüketicilere ulaştırmak için yaklaşık dört yenilenebilir enerji santrali kurulması gerekiyor" diye yazıyor. "Bu santrallerden üçü hidrojen ekonomisinin kayıplarını karşılamak için enerji üretirken, sadece bir tanesi faydalı enerji üretiyor."
Bu gerçeğin, teknolojideki gelişmelerle değiştirilemeyeceğini göstermektedir. Bunun yerine, dörtte bir verimlilik, hidrojen ekonomisinin gerekli süreçlerine ve hidrojenin sıkıştırma veya sıvılaştırmanın enerji maliyetini ve depolamanın yatırım maliyetlerini artıran düşük yoğunluğu ve son derece düşük kaynama noktası gibi özelliklerine bağlıdır.
Alternatif: Bir elektron ekonomisi
Ekonomik açıdan bakıldığında, savurgan hidrojen süreci , hidrojen ve yakıt hücrelerinden elde edilen elektriğin, şebekeden elde edilen elektriğin en az dört katına mal olması anlamına gelmektedir. Aslında, elektrik bunun yerine doğrudan cihazlara gönderilseydi çok daha verimli kullanılırdı. Elektrik enerji kaynağı doğrudan iletkenlerle dağıtılarak sağlanabilseydi, uygulamalarda %90'a varan oranda kullanılabilirdi.
"Güvenli ve sürdürülebilir bir enerji geleceğinin iki kilit konusu, yenilenebilir kaynaklardan enerji elde etmek ve kaynaktan hizmete kadar en yüksek enerji verimliliğini bulmaktır" diyor. "Bu olasılıklar arasında biyometan [bazı bölgelerde halihazırda otomobillere yakıt sağlamak için kullanılıyor] enerji denkleminin önemli ama sınırlı bir parçası. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen elektrik enerjisi baskın bir rol oynayacaktır."
Bossel'e göre bu, verimli bir "elektron ekonomisinin" kurulmasına odaklanmak anlamına gelmektedir. Elektron ekonomisinde, enerjinin çoğu Alternatif: Bir elektron ekonomisi
Ekonomik açıdan bakıldığında, hidrojen israfı, hidrojen ve yakıt hücrelerinden elde edilen elektriğin, şebekeden elde edilen elektriğin en az dört katına mal olması anlamına gelmektedir. Aslında, elektrik bunun yerine doğrudan cihazlara gönderilseydi çok daha verimli kullanılırdı. Orijinal elektrik doğrudan kablolarla sağlanabilseydi, uygulamalarda %90'a varan oranda kullanılabilirdi.
"Güvenli ve sürdürülebilir bir enerji geleceğinin iki kilit konusu, yenilenebilir kaynaklardan enerji elde etmek ve kaynaktan hizmete kadar en yüksek enerji verimliliğini bulmaktır" diyor. "Bu olasılıklar arasında biyometan [bazı bölgelerde halihazırda otomobillere yakıt sağlamak için kullanılıyor] enerji denkleminin önemli ama sınırlı bir parçası. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen elektrik baskın bir rol oynayacaktır."
Bossel'e göre bu, verimli bir "elektron ekonomisinin" kurulmasına odaklanmak anlamına gelmektedir. Elektron ekonomisinde, enerjinin çoğu elektrik iletim ve dağıtım şebeklerinde en yüksek verimlilikle dağıtılabilir ve mevcut altyapıdaki en kısa yol kullanılabilir. Bir elektron ekonomisinin verimliliği, fiziksel enerjiden kimyasal enerjiye ve kimyasal enerjiden fiziksel enerjiye herhangi bir savurgan dönüşümden etkilenmez. Buna karşın hidrojen ekonomisi bu tür iki dönüşüme (elektroliz ve yakıt hücreleri ya da hidrojen motorları) dayanır.
"Elektron ekonomisi, sürdürülebilir 'yeşil' enerjiyi tüketiciye ulaştırmanın en kısa, en verimli ve en ekonomik yolunu sunabilir" diyor. "Biyokütle ve bazı güneş veya jeotermal ısı haricinde, rüzgar, su, güneş, jeotermal, atık yakmadan elde edilen ısı vb. elektrik olarak kullanılabilir hale gelir.Elektrik, arabalar için güç, binalarda konforlu sıcaklık, ısı, ışık, iletişim vb. sağlayabilir.
"Sürdürülebilir bir enerji geleceğinde, elektrik ana enerji taşıyıcısı haline gelecektir. Şimdi araştırmalarımızı elektrik depolama, elektrikli arabalar ve mevcut elektrik altyapısının modernizasyonu konularına odaklamalıyız."
Atıf: Bossel, Ulf. "Hidrojen Ekonomisi Mantıklı mı?" Proceedings of the IEEE. Cilt 94, No. 10, Ekim 2006.
Yazan Lisa Zyga, Telif Hakkı 2006 Physorg.com
Yakıt pili uzmanı Ulf Bossel, yakın tarihli bir çalışmasında hidrojen ekonomisinin savurgan bir ekonomi olduğunu açıklıyor. Hidrojeni doğal bileşiklerden (su, doğal gaz, biyokütle) ayırmak için büyük miktarda enerji gerekmektedir,
Hafif gazın sıkıştırma veya sıvılaştırma yoluyla paketlenmesi, enerji taşıyıcısının kullanıcıya aktarılması, artı yakıt hücreleriyle faydalı elektriğe dönüştürüldüğünde kaybedilen enerji, pratik kullanım için yaklaşık %25'lik bir oran bırakır. Bu oran sürdürülebilir bir gelecekte bir ekonomiyi yürütmek için kabul edilemez bir değerdir. Sadece denizaltılar ve uzay araçları gibi özel uygulamalar hidrojen kullanabilir.
Bossel PhysOrg.com'a yaptığı açıklamada, "Hidrojeni doğal bileşiklerden ayırmak için, kullanımından geri kazanılabileceğinden daha fazla enerjiye ihtiyaç vardır. "Bu nedenle, yeni kimyasal enerji taşıyıcısını doğal gazdan yapmak, gaz tüketimini ve CO 2 emisyonunu artıracağı için mantıklı olmayacaktır. Bunun yerine, azalan fosil yakıt rezervleri yenilenebilir kaynaklardan elde edilen enerjiyle değiştirilmelidir."
Dünyanın dört bir yanından bilim insanları teknolojiyi bir araya getirirken, Bossel enerji taşımak için hidrojen kullanımının ne kadar gerçekçi olacağına daha geniş bir açıdan bakmıştır. Hidrojen ekonomisi üzerine yaptığı genel enerji analizi, fizik kurallarından kaynaklanan yüksek enerji kayıplarının hidrojen ekonomisinin hiçbir zaman mantıklı olmayacağı anlamına geldiğini gösteriyor.
Bossel, "Hidrojenin gazeteciler tarafından övülen avantajları (toksik olmaması, suda yanması, evrende hidrojen bolluğu vb.) yanıltıcıdır, çünkü hidrojen üretimi enerji ve suyun mevcudiyetine bağlıdır ve her ikisi de giderek daha az bulunur hale gelmektedir ve bugün petrol ve doğal gazda olduğu gibi siyasi meseleler haline gelebilir" diyor.
"Şu anda sahada çok fazla para var," diye devam ediyor. "Bunun gibi kapsamlı bir analiz yerine bir 'Başkanlık Girişimi' ile başlamanın bir hata olduğunu düşünüyorum. Çok büyük miktarlarda para çok erken yatırıldı ve şimdi iyi bilim insanları bile öğrencileri ya da laboratuarları için araştırma parası elde etmek için kendilerini feda ediyorlar ,aksi takdirde kovulma riskiyle karşı karşıya kalıyorlar. Ancak fizik kanunları zamanla değişmez ve ek araştırmalarla, risk sermayesiyle ya da çoğunluk oylarıyla değiştirilemez."
Bossel'in de aralarında bulunduğu pek çok bilim insanı hidrojen ekonomisi kuracak teknolojiye ulaşılabileceğini öngörse de, Bossel'e göre bunun uygulanması hiçbir zaman ekonomik açıdan mantıklı olmayacak.
Bossel, "Pazarda hidrojen kendi enerji kaynağıyla, yani şebekeden gelen ("yeşil") elektrikle rekabet etmek zorunda kalacaktır" diyor. "Bu nedenle yeni bir enerji taşıyıcısı yaratmak kazananı olmayan bir çözümdür. Bir enerji taşıyıcısı sorununu değil, bir enerji sorununu çözmeliyiz."
Savurgan bir süreç
Bossel çalışmasında, henüz tek bir yöntemin üstünlüğü kanıtlanmadığı için hidrojenin sentezlenmesi, depolanması ve dağıtımı için çeşitli yöntemleri analiz ediyor. Çünkü Başlangıç olarak, hidrojen doğal olarak oluşmaz, ancak sentezlenmesi /yapay olarak oluşturulması gerekir.
Bossel, "Nihayetinde hidrojenin başlangıçta suyun elektrolizi yoluyla yenilenebilir elektrikten elde edilmesi gerekiyor," diye açıklıyor ve ekliyor: "Daha sonra oksijenle tekrar birleşerek suya dönüştüğünde enerji içeriği yakıt hücreleriyle tekrar elektriğe dönüştürülüyor. Elektroliz yoluyla hidrojeni sudan ayırmak büyük miktarlarda elektrik enerjisi ve önemli miktarda su gerektirir."
Ayrıca hidrojen bir enerji kaynağı değil, sadece bir enerji taşıyıcısıdır. Bir taşıyıcı olarak, sıcak su ısıtma sistemindeki suyun veya bakır iletkendeki elektronlarınkine benzer bir rol oynar. Hidrojeni ister kamyonla ister boru hattıyla taşırken, enerji maliyetleri doğal gaz veya benzin gibi yerleşik enerji taşıyıcılarının birkaç katıdır. Bossel'e göre en verimli yakıt hücreleri bile bu kayıpları telafi edemiyor. Karşılaştırma yapmak gerekirse, "rüzgardan tekerleğe" verimlilik, elektrikli otomobiller için hidrojen yakıt hücreli araçlardan en az üç kat daha fazladır.
Bir diğer sıkıntı ise depolama. Sıvı hidrojen depolanırken, güvenlik nedenleriyle bir miktar gazın buharlaşmasına izin verilmelidir; bu da iki hafta sonra bir otomobilin kullanılmasa bile yakıtının yarısını kaybedeceği anlamına gelir. Ayrıca Bossel, gelişmiş bataryalar %80'in üzerinde bir çevrim verimliliğine sahipken, hidrojen prosesinde giriş-çıkış verimliliğinin %30'un çok üzerinde olamayacağını bulmuştur. Bossel, her durumda enerji girdisinin verilen enerjiden üç ila dört kat daha fazla olduğunu tespit etmiştir.
"Bir santralin çıktısını hidrojen ve yakıt hücreleri aracılığıyla sabit veya mobil tüketicilere ulaştırmak için yaklaşık dört yenilenebilir enerji santrali kurulması gerekiyor" diye yazıyor. "Bu santrallerden üçü hidrojen ekonomisinin kayıplarını karşılamak için enerji üretirken, sadece bir tanesi faydalı enerji üretiyor."
Bu gerçeğin, teknolojideki gelişmelerle değiştirilemeyeceğini göstermektedir. Bunun yerine, dörtte bir verimlilik, hidrojen ekonomisinin gerekli süreçlerine ve hidrojenin sıkıştırma veya sıvılaştırmanın enerji maliyetini ve depolamanın yatırım maliyetlerini artıran düşük yoğunluğu ve son derece düşük kaynama noktası gibi özelliklerine bağlıdır.
Alternatif: Bir elektron ekonomisi
Ekonomik açıdan bakıldığında, savurgan hidrojen süreci , hidrojen ve yakıt hücrelerinden elde edilen elektriğin, şebekeden elde edilen elektriğin en az dört katına mal olması anlamına gelmektedir. Aslında, elektrik bunun yerine doğrudan cihazlara gönderilseydi çok daha verimli kullanılırdı. Elektrik enerji kaynağı doğrudan iletkenlerle dağıtılarak sağlanabilseydi, uygulamalarda %90'a varan oranda kullanılabilirdi.
"Güvenli ve sürdürülebilir bir enerji geleceğinin iki kilit konusu, yenilenebilir kaynaklardan enerji elde etmek ve kaynaktan hizmete kadar en yüksek enerji verimliliğini bulmaktır" diyor. "Bu olasılıklar arasında biyometan [bazı bölgelerde halihazırda otomobillere yakıt sağlamak için kullanılıyor] enerji denkleminin önemli ama sınırlı bir parçası. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen elektrik enerjisi baskın bir rol oynayacaktır."
Bossel'e göre bu, verimli bir "elektron ekonomisinin" kurulmasına odaklanmak anlamına gelmektedir. Elektron ekonomisinde, enerjinin çoğu Alternatif: Bir elektron ekonomisi
Ekonomik açıdan bakıldığında, hidrojen israfı, hidrojen ve yakıt hücrelerinden elde edilen elektriğin, şebekeden elde edilen elektriğin en az dört katına mal olması anlamına gelmektedir. Aslında, elektrik bunun yerine doğrudan cihazlara gönderilseydi çok daha verimli kullanılırdı. Orijinal elektrik doğrudan kablolarla sağlanabilseydi, uygulamalarda %90'a varan oranda kullanılabilirdi.
"Güvenli ve sürdürülebilir bir enerji geleceğinin iki kilit konusu, yenilenebilir kaynaklardan enerji elde etmek ve kaynaktan hizmete kadar en yüksek enerji verimliliğini bulmaktır" diyor. "Bu olasılıklar arasında biyometan [bazı bölgelerde halihazırda otomobillere yakıt sağlamak için kullanılıyor] enerji denkleminin önemli ama sınırlı bir parçası. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen elektrik baskın bir rol oynayacaktır."
Bossel'e göre bu, verimli bir "elektron ekonomisinin" kurulmasına odaklanmak anlamına gelmektedir. Elektron ekonomisinde, enerjinin çoğu elektrik iletim ve dağıtım şebeklerinde en yüksek verimlilikle dağıtılabilir ve mevcut altyapıdaki en kısa yol kullanılabilir. Bir elektron ekonomisinin verimliliği, fiziksel enerjiden kimyasal enerjiye ve kimyasal enerjiden fiziksel enerjiye herhangi bir savurgan dönüşümden etkilenmez. Buna karşın hidrojen ekonomisi bu tür iki dönüşüme (elektroliz ve yakıt hücreleri ya da hidrojen motorları) dayanır.
"Elektron ekonomisi, sürdürülebilir 'yeşil' enerjiyi tüketiciye ulaştırmanın en kısa, en verimli ve en ekonomik yolunu sunabilir" diyor. "Biyokütle ve bazı güneş veya jeotermal ısı haricinde, rüzgar, su, güneş, jeotermal, atık yakmadan elde edilen ısı vb. elektrik olarak kullanılabilir hale gelir.Elektrik, arabalar için güç, binalarda konforlu sıcaklık, ısı, ışık, iletişim vb. sağlayabilir.
"Sürdürülebilir bir enerji geleceğinde, elektrik ana enerji taşıyıcısı haline gelecektir. Şimdi araştırmalarımızı elektrik depolama, elektrikli arabalar ve mevcut elektrik altyapısının modernizasyonu konularına odaklamalıyız."
Atıf: Bossel, Ulf. "Hidrojen Ekonomisi Mantıklı mı?" Proceedings of the IEEE. Cilt 94, No. 10, Ekim 2006.
Yazan Lisa Zyga, Telif Hakkı 2006 Physorg.com
Paylaş:
E-BÜLTEN KAYIT
Güncel makalelerimizden haberdar olmak için e-bültene kayıt olun!
Güncel makalelerimizden haberdar olmak için e-bültene kayıt olun!