ETİK
KÜLTÜR & SANAT
Türkiye Yeşil Hidrojen Geleceği 2023
.png)
Türkiye Yeşil Hidrojen Geleceği 2023
Bora Şekip Güray, Ali Osman Çeker
Sabancı Üniversitesi IICEC
Yönetici Özeti
Neden “Türkiye Yeşil Hidrojen Geleceği” ?
2022 yılında yaşanan dünyanın ilk enerji krizi, günümüzün jeopolitik gelişmeleri, elektrifikasyonda güçlü büyümeyi destekleyecek elektrik sistemlerinin büyümesi ve esnekliği, temiz enerji teknolojilerinin ve tedarik zincirlerinin güvenliği gibi yeni sınamalar, dünyada enerji güvenliği paradigmasına çok yönlü bir nitelik kazandırmaktadır. İklim değişikliği ile mücadele kapsamında 1,5 °C ve net-sıfır hedefleri yaşamsal önemini korurken, enerji dönüşümü için güvenli ve temiz enerji seçeneklerin güçlendirilmesi, sürdürülebilir geleceğin en önemli unsurlarından birini oluşturmaktadır. Son dönemde temiz enerji yatırımlarının büyüklüğünün fosil yakıt yatırımlarının belirgin şekilde üzerinde gerçekleşmesi sonucunda dünya enerji sektörü temiz enerjinin payının hızla artacağı bir döneme girmektedir. Yeni sanayi stratejilerinde, ekonomilerin sürdürülebilir rekabetçiliği bakımından enerji kaynakları portföyünün yanı sıra temiz enerji ve iklim teknolojilerinde de çeşitlendirme ve yerlileştirme unsurları kritik öncelik niteliği kazanmakta, jeopolitik gelişmeler bu yönelimleri güçlendirmektedir.
Temiz hidrojene yönelim de makro enerji, iklim, sanayi, teknoloji dinamikleri ve jeopolitik gelişmeler içerisinde son dönemde hızlanmaktadır. Özellikle ağır sanayi, uzun yol taşımacılığı gibi, temiz elektrifikasyon yoluyla karbondan arındırılması güç olan sektörlerde yaygınlaşma potansiyeli yüksek olan temiz hidrojen, fosil yakıtlardan yenilenebilir ve nükleer enerjiye kadar çeşitli birincil enerji kaynaklarından, farklı teknolojiler yoluyla üretilebilmektedir. Hidrojen farklı formlarda depolanabilmekte, taşınabilmekte ve kullanıma sunulabilmektedir.
Tüm bu özellikler, temiz hidrojeni daha güvenli, temiz ve sürdürülebilir enerji arz talep dengeleri içerisinde hem yakıt hem de esnek bir enerji taşıyıcısı olarak öne çıkarmaktadır. Özellikle büyük ekonomiler tarafından hayata geçirilen destekleyici finansman ve yenilikçi iş modelleri, ilk gelişim aşamasında yeşil hidrojenin ekonomisini ve rekabetçiliğini iyileştirmeyi, tedarik zincirlerinin sürdürülebilir büyümesini hedeflerken, özellikle 2030 sonrası dönemde net-sıfır patikası ile uyumlu bir büyüme zeminini güçlendirmektedir. Teknolojik gelişim fırsatlarının ve maliyetlerde düşüş perspektifinin yeşil hidrojenin rekabetçiliğinde önemli iyileşmeler sağlaması hedeflenmektedir. Yeşil hidrojende büyümenin, Türkiye’nin enerji dengelerinde de gelecekte önemli rol oynaması beklenmektedir.
Türkiye’nin Potansiyeli ve Güçlü Yönleri
Türkiye, genç nüfus, sanayileşme, kentleşme ve mobilite gibi dinamiklerle desteklenerek artan enerji talebi ve enerji sektöründe yüksek büyüme potansiyeliyle Avrupa’nın en büyük, dünyanın ise en dinamik enerji piyasalarından birisi durumundadır. Arz güvenliği, rekabetçilik ve yerlileşme odaklı gelişen enerji stratejileri ile birlikte 2053 net-sıfır emisyon hedefinin açıklanması, enerji piyasalarında ilerlemeler yoluyla önümüzdeki otuz yıl içerisinde daha güvenli ve temiz enerji geleceğinin belirleyicileri olacaktır.
Enerji sektöründe ithal fosil yakıt yoğunluğunun ve enerji ithalat faturasının azaltılmasını, kaynak ve teknoloji çeşitlendirmesinin ve arz güvenliğinin güçlendirilmesini, net-sıfır hedeflerine yönelik dönüşümü eş zamanlı olarak destekleyebilecek tüm alanlarda, teknoloji-odaklı gelişme ve çok yönlü büyüme fırsatları bulunmaktadır. Enerji politikaları, piyasa gelişimi ve yatırım öncelikleri arasında, temiz elektrifikasyonda hızlı yaygınlaşma, yenilenebilir enerjide ve enerji verimliliğinde yüksek potansiyelin değerlendirilmesi gibi başlıklar son dönemde daha fazla öne çıkmaktadır. Küresel ve bölgesel gelişmeler, ulusal kalkınma, enerji, iklim ve sanayi politikalarında belirlenen öncelikler, sanayide yeni girişimler çerçevesinde hidrojen ekosisteminde gelişim odağı da güçlenmektedir. Türkiye’nin dinamik enerji piyasası, enerji talebinde büyüme ihtiyacı ve güçlü yenilenebilir enerji potansiyeli, yeşil hidrojen üretimi ve ilgili teknolojilerin gelişimi bakımından önemli bir zemin oluşturmaktadır.
12. Kalkınma Planı (2023), Türkiye Ulusal Enerji Planı (2022) ve Türkiye Hidrojen Teknolojileri Stratejisi ve Yol Haritası (2023), özellikle yeşil hidrojenin üretimine, karbondan arındırılması zor sektörlerde tüketimine, ilgili altyapıların ve teknolojilerin gelişimine yönelik önemli hedefler ve açılımlar sunmaktadır. Yeşil hidrojen talebi ve ithalat ihtiyacı yüksek olan Avrupa pazarlarına yakınlık ise, gelecekte iç tüketim sektörlerinin kullanımı öncelikli olmak üzere yeşil hidrojende ihracat bakımından enerji ticaret merkezi perspektifi içerisinde yeni fırsatlar getirmektedir. Politika belgelerindeki öncelikler de bu vizyonu desteklemektedir.
IICEC Modeli ve Analizleri Özeti
“Türkiye Yeşil Hidrojen Geleceği”, IICEC tarafından Türkiye’de bir ilk olarak yayımlanan Türkiye Energy Outlook (Türkiye Enerji Görünümü) çalışmasının ve IICEC Enerji Modeli ile Türkiye enerji ekonomisinin detaylı bir envanteri üzerine kurulmuştur. Enerjide arz ve talep zincirinin tamamını kapsayan bir veri tabanından yararlanan bütüncül modelleme çerçevesi, küresel ve bölgesel enerji ve iklim dinamiklerini, Türkiye’nin güncel kalkınma, enerji, sanayi ve iklim politikalarındaki kritik öncelikleri ve yönelimleri, enerji piyasalarındaki ve teknolojilerdeki ihtiyaçları, beklentileri ve ilerlemeleri yansıtmaktadır.
Analitik bir yaklaşım, detaylı analizler ve uzun-vadeli perspektifle gerçekleştirilen bu öncü çalışmada, Türkiye’nin yeşil hidrojende 2050-2053 yıllarına kadar olan dönemde büyüme ve gelişim perspektifinin, enerjide kaynak çeşitlendirmesine ve enerji güvenliğine, ithal fosil yakıt tüketiminde ve enerji ithalat faturasında düşüşe, CO2 emisyonlarında azaltıma, temiz enerji dönüşümü amaçlarına ve net-sıfır emisyon perspektifine sağlayabileceği katkılar somut sayısal göstergeler ile sunulmaktadır. Ayrıca, Türkiye’nin ilgili hidrojen teknolojilerinde belirlediği öncelikli alanlarda sağlanabilecek, yerlileşme gibi kritik kazanımlar da değerlendirilmiştir.
IICEC modeli ve analizleri, yeşil hidrojen üretiminde Türkiye Hidrojen Teknolojileri Stratejisi ve Yol Haritası’ndaki elektrolizör kurulum hedeflerini baz almaktadır (2030 yılında 2 GW, 2035 yılında 5 GW ve 2053 yılında 70 GW). Bu çerçevede, 2050-2053 yıllarına kadar olan dönemde 50-70 GW1 elektrolizör kapasitesine ulaşan bir büyüme patikasında teknolojilerin, talep sektörlerinin, üretimde ve tüketimde kapasite kullanım oranlarının, hidrojen üretiminin ekonomisinin ve diğer ilgili faktörlerin gelişimine ilişkin tekno-ekonomik analizler gerçekleştirilmiştir.
1 IEA NZE (Net Zero Emissions) Senaryosunda 2050 yılında öngörülen küresel elektrolizör kapasitesinde %1,5 pay.
Elektrolizör kapasitesinde, özellikle 2035 sonrası dönemde çok hızlı büyüme hedefini yansıtan analizlerde, üretim 2030 yılından itibaren her beş yılda yaklaşık iki kat artış göstermektedir. Türkiye yeşil hidrojen üretiminin 2035 yılında 0,6 Mt ve 2050 yılında 5,5 Mt2 seviyesinde gerçekleşebileceği öngörülmektedir.
Mevcut teknolojilerle günümüzde yeşil hidrojenin şebeke elektriğinden üretim maliyeti 8,5-9 $/ kg3 aralığında olup, mevcut doğal gaz maliyetlerinin enerji eşdeğeri cinsinden 5-6 katına karşılık gelmektedir. Üretimin rekabetçiliği için en kritik unsur elektrik girdi maliyetlerinin gelişimi olacaktır. Hedeflenen maliyet seviyeleri (2035 yılında 2,4 $/kg ve 2053 yılında 1,2 $/kg), sırasıyla 30 $/ MWh ve 10-15 $/MWh elektrik maliyetleri gerektirmektedir. Yeşil hidrojen, mevcut doğal gaz fiyat seviyelerinde gri hidrojenle 2030, doğal gazla 2040 civarında başa baş noktasına gelmektedir. Karbon maliyetlerinde daha hızlı yükseliş veya fosil yakıt fiyatlarının gelecekte daha yüksek seyretmesi halinde rekabetçilik daha erken gerçekleşebilecektir.
Karbondan arındırılması zor olan sektörlerde hidrojen talebinin muhtemel gelişimi, sektörel dinamikler çerçevesinde analiz edilmiştir. Mevcutta gri hidrojen tüketicileri olan rafineri ve gübre sektörlerinde dönüşümün ve AB Sınırda Karbon Düzenleme Mekanizması’nın etkileriyle özellikle 2030 sonrası dönemde, çelik başta gelmek üzere fosil yakıt yoğunluğu yüksek, aynı zamanda Türkiye’nin ihracatta rekabetçiliği bakımından kritik olan sanayi sektörlerinin talepteki ilk önemli büyüklükleri oluşturması beklenmektedir. Otomotiv sektörünün dünyadaki ve Avrupa’daki gelişmeler ile uyumlaşması, lojistikte Türkiye’nin konumu, mobilitede temiz enerji yönelimleri gibi dinamikler neticesinde karayolu, havacılık ve denizcilikte talebin de özellikle 2030-2035 sonrasında hızlanması öngörülmektedir. 2050-2053 döneminde 3,8 Mt toplam yeşil hidrojen talebinin yaklaşık %90’u sanayide ve ulaşımda gerçekleşmektedir4 .
Yeşil hidrojen tüketimi, ulaşımda enerji talebinin 2035 yılında binde 7’sine ve 2050 yılında %11’ine, sanayide enerji talebinin ise 2035 yılında %1’ine ve 2050 yılında %8’ine yükselmektedir. Yeşil hidrojen, Türkiye’nin toplam nihai enerji tüketiminin 2035 yılında binde yedisine, 2040 yılında %1’ine ve 2050 yılında %6’sına karşılık gelmektedir5. IICEC analizlerine göre, temiz elektrifikasyon, doğrudan yenilenebilir enerji kullanımı ve yeşil hidrojenin toplam nihai enerji talebine katkısı 2050-2053 yıllarına kadar %70-75’e çıkabilmektedir (Son dönemde %10-15)6. Üretim ve tüketimde gelişim perspektifi, Türkiye’nin yeşil hidrojende potansiyel tüketici sektörlerin talebinin karşılanması öncelikli olacak şekilde ihracatçı konum da sağlayabileceğini göstermektedir (2035 yılında 0,2 Mt ve 2050 yılında 1,7 Mt hidrojen eşdeğeri ihracat).
Türkiye Hidrojen Teknolojileri Stratejisi ve Yol Haritasındaki ihracat vizyonuyla da uyumlu olan bu büyüme patikasında 2050 yılına kadar kümülatif üretiminin yaklaşık %30’u, ağırlıklı bölümü amonyak olmak üzere Avrupa’ya ihracat yoluyla değerlendirilebilmektedir. Orta ve uzun vadede boru hatlarındaki gelişmeler de ihracatı çeşitlendirebilecektir. İhracatta gelişim yoluyla Türkiye AB’nin toplam yeşil hidrojen ithalatında 2050 yılına kadar ortalama %3 pay alabilecektir (2050 yılında %8).
2 IEA NZE Senaryosunda 2050 yılında öngörülen küresel yeşil hidrojen üretiminde %1,6 pay.
3 Seviyelendirilmiş Hidrojen Üretim Maliyeti (Levelized Cost of Hydrogen)
4 Doğal gaza karışım hedeflerini, temiz elektrifikasyon ve verimli ısı pompası çözümlerini yansıtan IICEC analizlerinde binaların toplam yeşil hidrojen tüketiminde payının sınırlı olacağı görülmektedir. Güçlü elektrifikasyon ve artan değişken yenilenebilir enerji payı çerçevesinde, depolama-odaklı olarak hidrojenden özellikle sistem esnekliği bakımından önemli kazanımlar sağlanabilecektir.
5 2050 yılında dünya ortalaması IEA APS Senaryosunda %3 ve IEA NZE Senaryosunda %8.
6 Nihai enerji tüketiminin yarısının elektrik enerjisinde gerçekleşmesi beklenmektedir (günümüzde yaklaşık %20).
Sunulan yeşil hidrojen gelişimi patikası, 2035 yılına kadar yaklaşık 15 GW ve 2050 yılına kadar 90 GW’ın üzerinde ilave yenilenebilir enerji kurulu gücü geliştirilmesini gerektirmektedir. Yeşil hidrojen üretimini temin edecek elektrik girdisi, Türkiye toplam brüt elektrik üretimin 2035 yılında %6’sına ve 2050 yılında yaklaşık %20’ine karşılık gelmektedir. Hidrojen depolamanın, elektrik sektörünün artan esneklik gereksinimleri içerisinde orta ve uzun dönemde elektrik arz güvenliği ve yenilenebilir enerjide güçlü büyüme bakımından önemli bir seçenek konumuna ulaşması beklenmektedir. Dolayısıyla, yeşil hidrojende arz ve talep dengesinin gelişiminden azami ekonomik faydanın sağlanabilmesinde, elektrik sisteminde yakın, orta ve uzun dönem büyüme hedeflerinin ve arz güvenliği önceliklerinin de mutlaka gözetilmesi, elektrik ve hidrojen üretimi için entegre planlama yaklaşımlarının ve yol haritalarının geliştirilmesi gerekmektedir. Buna ek olarak, yenilikçi nükleer teknolojilerinden pembe hidrojen üretimi potansiyeli, yerli fosil kaynaklara entegre karbon teknolojilerindeki gelişime dayalı hidrojen üretimi, tüm dünyada olduğu talepte büyüme hızına ilişkin bazı belirsizlikler gibi faktörler de yeşil hidrojen arz-talep dengesinin orta ve uzun vadede gelişimini etkileyebilecektir.
Elektrik-yoğun yeşil hidrojen üretiminin su-yoğunluğu da yüksek olup, sürdürülebilir üretimi desteklemek üzere deniz suyu öncelikli kullanımın da şimdiden planlanması gerekmektedir. 2050 yılına kadar olan dönemde elektrolizör hedeflerini desteklemek üzere toplam su gereksinimi, ağırlıklı bölümü deniz suyu olmak üzere 1,5 milyar m3 olarak hesaplanmaktadır7. Elektrolizör üretimine, kurulumlarına ve diğer teknolojilere girdi oluşturacak kritik minerallerin ve tedarik zincirlerinin güvenliğinin de yeşil hidrojende geniş ölçekte sürdürülebilir büyüme bakımından önemli bir planlama alanı olacağı değerlendirilmektedir. Değer zincirinin gelişiminde, bütüncül sistem perspektifiyle azami güvenlik mutlaka temin edilmelidir.
Enerji, İklim ve Teknoloji-Odaklı Sanayi Gelişimi için Çok Boyutlu Faydalar
Türkiye, yeşil hidrojen gelişim patikasında özellikle 2030-2035 sonrası dönemden itibaren çok boyutlu enerji ve iklim faydaları sağlayabilecektir. 2050 yılına kadar olan dönemde yeşil hidrojenin petrol ürünleri, doğal gaz ve kömürü ikamesi yoluyla fosil yakıt tüketiminde toplam 81,0 Mtep tasarruf gerçekleştirilebilmektedir (nihai enerji tüketiminin mevcut yıllık fosil yakıt tüketimine eşdeğer). Bu tasarruf, 2050 yılına kadar enerji ithalat faturasında yıllık ortalama 0,8 milyar 2022$ düşüşe karşılık gelmektedir8 (2050 yılında 3,1 milyar 2022$).
Aynı dönemde sera gazı emisyonlarında 287,2 Mt CO2-eş azaltım gerçekleşmekte, yeşil hidrojende büyüme net-sıfır hedefini desteklemektedir (Mevcut durumda karbondan arındırılması zor sektörlerin emisyon envanteri 79,5 MtCO2-eş). 2050 yılına kadar olan dönemde bunun karşılığı ise 1,4 milyar 2022$ olarak hesaplanmaktadır9 (2050 yılında 4,8 milyar 2022$). Dolayısıyla, bu iki alanda yılda ortalama 2,2 milyar 2022$ ekonomik fayda sağlanabilmektedir. AB’ye ihracat ile sağlanabilecek ekonomik fayda ise yıllık ortalama 1,3 milyar 2022$ olarak hesaplanmaktadır (2050 yılında 4,4 milyar 2022$). Üretimin %30’una karşılık gelen AB’ye ihracat, 2050 yılına kadar toplam ekonomik faydanın yaklaşık %40’ını oluşturmaktadır.
7 Tamamının yeraltı suyu olması durumunda mevcut yeraltı suyu tüketiminin %6’sına eşdeğer.
8 IEA STEPS Senaryosu emtia fiyat serileriyle. IEA APS Senaryosuna göre 0,6 milyar 2022$. IICEC analizleri petrol ve doğal gazda yerli üretimde artış perspektifini dikkate almakta, fosil yakıt ithalat oranları zaman içerisinde üçte-ikiye düşmektedir. Fosil yakıt arzında mevcut ithalat yoğunluğu oranlarının devam etmesi durumunda 1,1 milyar 2022$.
9 IEA STEPS Senaryosu karbon fiyat serileriyle. IEA APS Senaryosuna göre 1,8 milyar 2022$.
Hidrojen ekosisteminde büyümeyi sağlayacak yatırımların maliyetlerinin irdelendiği IICEC analizlerinde, 2050 yılına kadar yaklaşık yarısı elektrik üretimine odaklı olmak üzere, yıllık ortalama yaklaşık 3,0 milyar 2022$ yatırım gereksinimi tespit edilmiştir (Elektrik üretimine 1,6 milyar 2022$, elektrolizör kurulumuna 0,8 milyar 2022$ ve diğer altyapılar için 0,6 milyar 2022$). Teknolojilerinde gelişim beklentileri, 2050 yılına kadar olan dönemde elektrolizör maliyetlerinde iyileşmeler sağlamaktadır. Değer zincirinde en önemli belirsizliklerden olan altyapıda gelişimin hızı ve optimizasyonu toplam maliyet seviyeleri bakımından kritiktir.
2050 yılına kadar olan dönemde yıllık ortalama 3,0 milyar 2022$ yatırım karşılığında 3,5 milyar 2022$ enerji ithalatı, emisyon ve yeşil hidrojen ihracatı faydası elde edilmektedir (Kümülatif 91,7 milyar 2022$ ve 77,2 milyar 2022$; 2050 yılında 12,3 milyar 2022$ ve 5,2 milyar 2022$). Fayda- maliyet çarpanı 2,4’e, kümülatif fayda-maliyet çarpanı 1,2’ye ulaşmaktadır. Kümülatif olarak maliyetlerin üzerinde fayda sağlanması 2045 civarında gerçekleşmektedir. Bu analizler, yeşil hidrojenin geleneksel, fosil yakıta dayalı alternatiflerle maliyet bazında tam rekabetçi konuma gelmesinin zamanlamasıyla da geniş ölçüde uyum göstermektedir.
Yeşil hidrojenin önemli katkılarından birisi de enerji arzında yerlileşme ve çeşitlendirme yoluyla enerji güvenliğinin desteklenmesidir. Ekosistemin gelişimiyle birlikte teknolojilerde yerlileşme gibi alanlardaki kritik kazanımlar, fayda-maliyet çarpanını daha yukarılara taşıyacak, makro perspektifte yatırımların geri dönüşünü hızlandırabilecektir. Dünyadaki iyi uygulama örneklerine benzer mekanizmalara ilk gelişim aşamasında işlerlik kazandırılabilmesi, öngörülebilirliği ve uzun vadede kazanımları güçlendirecektir.
Çalışmada orta ve uzun vadede enerji ve karbon fiyatları gelişimine ilişkin farklı fiyat serilerine ek olarak, fosil yakıt ithalat ağırlığının değişimi, hidrojen ve amonyak fiyatlarının bölgesel gelişimi, talep ve altyapıların gelişim hızı gibi önemli belirsizlikler de dikkate alınarak arz ve talebin fayda ve maliyet boyutlarına ilişkin çeşitli hassasiyet analizleri gerçekleştirilmiştir. Örneğin, altyapı maliyetlerinde %20 artışta fayda-maliyet çarpanı yaklaşık %5 düşerken, hidrojen ve amonyak ihracat fiyatlarında %20 yükseliş durumunda fayda-maliyet çarpanı %8 artış göstermektedir.
Yeşil hidrojende, kalkınma, enerji, sanayiveiklim stratejileri vehedefleri ile uyumlu, yenilenebilir enerji ve elektrik sektörlerinin gelişimine entegre yaklaşımlarla sağlanabilecek büyüme, güvenli ve temiz enerji geleceğine ve teknolojik gelişime çok boyutlu katkılar sunabilecektir. Tüm bu kazanımlar, kamu, özel sektör, akademi iş birlikleri içerisinde, uzun vadeli hedefleri destekleyen yol haritaları, sistem seviyesinde verimliliği ve güvenliği gözeten teknik ve düzenleyici altyapılarda gelişim, bütüncül planlama ile desteklenen piyasa gelişimi ve yatırım ortamı, geleceğin teknolojilerinde Ar-Ge, yerlileşme ve imalat yetkinlikleri, uluslararası iş birlikleri, yetkin insan kaynağı ve yenilikçi iş modelleri gibi kritik gelişim alanlarında önemli adımlar ile hayata geçirilebilecektir.
2022 yılında yaşanan dünyanın ilk enerji krizi, günümüzün jeopolitik gelişmeleri, elektrifikasyonda güçlü büyümeyi destekleyecek elektrik sistemlerinin büyümesi ve esnekliği, temiz enerji teknolojilerinin ve tedarik zincirlerinin güvenliği gibi yeni sınamalar, dünyada enerji güvenliği paradigmasına çok yönlü bir nitelik kazandırmaktadır. İklim değişikliği ile mücadele kapsamında 1,5 °C ve net-sıfır hedefleri yaşamsal önemini korurken, enerji dönüşümü için güvenli ve temiz enerji seçeneklerin güçlendirilmesi, sürdürülebilir geleceğin en önemli unsurlarından birini oluşturmaktadır. Son dönemde temiz enerji yatırımlarının büyüklüğünün fosil yakıt yatırımlarının belirgin şekilde üzerinde gerçekleşmesi sonucunda dünya enerji sektörü temiz enerjinin payının hızla artacağı bir döneme girmektedir. Yeni sanayi stratejilerinde, ekonomilerin sürdürülebilir rekabetçiliği bakımından enerji kaynakları portföyünün yanı sıra temiz enerji ve iklim teknolojilerinde de çeşitlendirme ve yerlileştirme unsurları kritik öncelik niteliği kazanmakta, jeopolitik gelişmeler bu yönelimleri güçlendirmektedir.
Temiz hidrojene yönelim de makro enerji, iklim, sanayi, teknoloji dinamikleri ve jeopolitik gelişmeler içerisinde son dönemde hızlanmaktadır. Özellikle ağır sanayi, uzun yol taşımacılığı gibi, temiz elektrifikasyon yoluyla karbondan arındırılması güç olan sektörlerde yaygınlaşma potansiyeli yüksek olan temiz hidrojen, fosil yakıtlardan yenilenebilir ve nükleer enerjiye kadar çeşitli birincil enerji kaynaklarından, farklı teknolojiler yoluyla üretilebilmektedir. Hidrojen farklı formlarda depolanabilmekte, taşınabilmekte ve kullanıma sunulabilmektedir.
Tüm bu özellikler, temiz hidrojeni daha güvenli, temiz ve sürdürülebilir enerji arz talep dengeleri içerisinde hem yakıt hem de esnek bir enerji taşıyıcısı olarak öne çıkarmaktadır. Özellikle büyük ekonomiler tarafından hayata geçirilen destekleyici finansman ve yenilikçi iş modelleri, ilk gelişim aşamasında yeşil hidrojenin ekonomisini ve rekabetçiliğini iyileştirmeyi, tedarik zincirlerinin sürdürülebilir büyümesini hedeflerken, özellikle 2030 sonrası dönemde net-sıfır patikası ile uyumlu bir büyüme zeminini güçlendirmektedir. Teknolojik gelişim fırsatlarının ve maliyetlerde düşüş perspektifinin yeşil hidrojenin rekabetçiliğinde önemli iyileşmeler sağlaması hedeflenmektedir. Yeşil hidrojende büyümenin, Türkiye’nin enerji dengelerinde de gelecekte önemli rol oynaması beklenmektedir.
Türkiye’nin Potansiyeli ve Güçlü Yönleri
Türkiye, genç nüfus, sanayileşme, kentleşme ve mobilite gibi dinamiklerle desteklenerek artan enerji talebi ve enerji sektöründe yüksek büyüme potansiyeliyle Avrupa’nın en büyük, dünyanın ise en dinamik enerji piyasalarından birisi durumundadır. Arz güvenliği, rekabetçilik ve yerlileşme odaklı gelişen enerji stratejileri ile birlikte 2053 net-sıfır emisyon hedefinin açıklanması, enerji piyasalarında ilerlemeler yoluyla önümüzdeki otuz yıl içerisinde daha güvenli ve temiz enerji geleceğinin belirleyicileri olacaktır.
Enerji sektöründe ithal fosil yakıt yoğunluğunun ve enerji ithalat faturasının azaltılmasını, kaynak ve teknoloji çeşitlendirmesinin ve arz güvenliğinin güçlendirilmesini, net-sıfır hedeflerine yönelik dönüşümü eş zamanlı olarak destekleyebilecek tüm alanlarda, teknoloji-odaklı gelişme ve çok yönlü büyüme fırsatları bulunmaktadır. Enerji politikaları, piyasa gelişimi ve yatırım öncelikleri arasında, temiz elektrifikasyonda hızlı yaygınlaşma, yenilenebilir enerjide ve enerji verimliliğinde yüksek potansiyelin değerlendirilmesi gibi başlıklar son dönemde daha fazla öne çıkmaktadır. Küresel ve bölgesel gelişmeler, ulusal kalkınma, enerji, iklim ve sanayi politikalarında belirlenen öncelikler, sanayide yeni girişimler çerçevesinde hidrojen ekosisteminde gelişim odağı da güçlenmektedir. Türkiye’nin dinamik enerji piyasası, enerji talebinde büyüme ihtiyacı ve güçlü yenilenebilir enerji potansiyeli, yeşil hidrojen üretimi ve ilgili teknolojilerin gelişimi bakımından önemli bir zemin oluşturmaktadır.
12. Kalkınma Planı (2023), Türkiye Ulusal Enerji Planı (2022) ve Türkiye Hidrojen Teknolojileri Stratejisi ve Yol Haritası (2023), özellikle yeşil hidrojenin üretimine, karbondan arındırılması zor sektörlerde tüketimine, ilgili altyapıların ve teknolojilerin gelişimine yönelik önemli hedefler ve açılımlar sunmaktadır. Yeşil hidrojen talebi ve ithalat ihtiyacı yüksek olan Avrupa pazarlarına yakınlık ise, gelecekte iç tüketim sektörlerinin kullanımı öncelikli olmak üzere yeşil hidrojende ihracat bakımından enerji ticaret merkezi perspektifi içerisinde yeni fırsatlar getirmektedir. Politika belgelerindeki öncelikler de bu vizyonu desteklemektedir.
IICEC Modeli ve Analizleri Özeti
“Türkiye Yeşil Hidrojen Geleceği”, IICEC tarafından Türkiye’de bir ilk olarak yayımlanan Türkiye Energy Outlook (Türkiye Enerji Görünümü) çalışmasının ve IICEC Enerji Modeli ile Türkiye enerji ekonomisinin detaylı bir envanteri üzerine kurulmuştur. Enerjide arz ve talep zincirinin tamamını kapsayan bir veri tabanından yararlanan bütüncül modelleme çerçevesi, küresel ve bölgesel enerji ve iklim dinamiklerini, Türkiye’nin güncel kalkınma, enerji, sanayi ve iklim politikalarındaki kritik öncelikleri ve yönelimleri, enerji piyasalarındaki ve teknolojilerdeki ihtiyaçları, beklentileri ve ilerlemeleri yansıtmaktadır.
Analitik bir yaklaşım, detaylı analizler ve uzun-vadeli perspektifle gerçekleştirilen bu öncü çalışmada, Türkiye’nin yeşil hidrojende 2050-2053 yıllarına kadar olan dönemde büyüme ve gelişim perspektifinin, enerjide kaynak çeşitlendirmesine ve enerji güvenliğine, ithal fosil yakıt tüketiminde ve enerji ithalat faturasında düşüşe, CO2 emisyonlarında azaltıma, temiz enerji dönüşümü amaçlarına ve net-sıfır emisyon perspektifine sağlayabileceği katkılar somut sayısal göstergeler ile sunulmaktadır. Ayrıca, Türkiye’nin ilgili hidrojen teknolojilerinde belirlediği öncelikli alanlarda sağlanabilecek, yerlileşme gibi kritik kazanımlar da değerlendirilmiştir.
IICEC modeli ve analizleri, yeşil hidrojen üretiminde Türkiye Hidrojen Teknolojileri Stratejisi ve Yol Haritası’ndaki elektrolizör kurulum hedeflerini baz almaktadır (2030 yılında 2 GW, 2035 yılında 5 GW ve 2053 yılında 70 GW). Bu çerçevede, 2050-2053 yıllarına kadar olan dönemde 50-70 GW1 elektrolizör kapasitesine ulaşan bir büyüme patikasında teknolojilerin, talep sektörlerinin, üretimde ve tüketimde kapasite kullanım oranlarının, hidrojen üretiminin ekonomisinin ve diğer ilgili faktörlerin gelişimine ilişkin tekno-ekonomik analizler gerçekleştirilmiştir.
1 IEA NZE (Net Zero Emissions) Senaryosunda 2050 yılında öngörülen küresel elektrolizör kapasitesinde %1,5 pay.
Elektrolizör kapasitesinde, özellikle 2035 sonrası dönemde çok hızlı büyüme hedefini yansıtan analizlerde, üretim 2030 yılından itibaren her beş yılda yaklaşık iki kat artış göstermektedir. Türkiye yeşil hidrojen üretiminin 2035 yılında 0,6 Mt ve 2050 yılında 5,5 Mt2 seviyesinde gerçekleşebileceği öngörülmektedir.
Mevcut teknolojilerle günümüzde yeşil hidrojenin şebeke elektriğinden üretim maliyeti 8,5-9 $/ kg3 aralığında olup, mevcut doğal gaz maliyetlerinin enerji eşdeğeri cinsinden 5-6 katına karşılık gelmektedir. Üretimin rekabetçiliği için en kritik unsur elektrik girdi maliyetlerinin gelişimi olacaktır. Hedeflenen maliyet seviyeleri (2035 yılında 2,4 $/kg ve 2053 yılında 1,2 $/kg), sırasıyla 30 $/ MWh ve 10-15 $/MWh elektrik maliyetleri gerektirmektedir. Yeşil hidrojen, mevcut doğal gaz fiyat seviyelerinde gri hidrojenle 2030, doğal gazla 2040 civarında başa baş noktasına gelmektedir. Karbon maliyetlerinde daha hızlı yükseliş veya fosil yakıt fiyatlarının gelecekte daha yüksek seyretmesi halinde rekabetçilik daha erken gerçekleşebilecektir.
Karbondan arındırılması zor olan sektörlerde hidrojen talebinin muhtemel gelişimi, sektörel dinamikler çerçevesinde analiz edilmiştir. Mevcutta gri hidrojen tüketicileri olan rafineri ve gübre sektörlerinde dönüşümün ve AB Sınırda Karbon Düzenleme Mekanizması’nın etkileriyle özellikle 2030 sonrası dönemde, çelik başta gelmek üzere fosil yakıt yoğunluğu yüksek, aynı zamanda Türkiye’nin ihracatta rekabetçiliği bakımından kritik olan sanayi sektörlerinin talepteki ilk önemli büyüklükleri oluşturması beklenmektedir. Otomotiv sektörünün dünyadaki ve Avrupa’daki gelişmeler ile uyumlaşması, lojistikte Türkiye’nin konumu, mobilitede temiz enerji yönelimleri gibi dinamikler neticesinde karayolu, havacılık ve denizcilikte talebin de özellikle 2030-2035 sonrasında hızlanması öngörülmektedir. 2050-2053 döneminde 3,8 Mt toplam yeşil hidrojen talebinin yaklaşık %90’u sanayide ve ulaşımda gerçekleşmektedir4 .
Yeşil hidrojen tüketimi, ulaşımda enerji talebinin 2035 yılında binde 7’sine ve 2050 yılında %11’ine, sanayide enerji talebinin ise 2035 yılında %1’ine ve 2050 yılında %8’ine yükselmektedir. Yeşil hidrojen, Türkiye’nin toplam nihai enerji tüketiminin 2035 yılında binde yedisine, 2040 yılında %1’ine ve 2050 yılında %6’sına karşılık gelmektedir5. IICEC analizlerine göre, temiz elektrifikasyon, doğrudan yenilenebilir enerji kullanımı ve yeşil hidrojenin toplam nihai enerji talebine katkısı 2050-2053 yıllarına kadar %70-75’e çıkabilmektedir (Son dönemde %10-15)6. Üretim ve tüketimde gelişim perspektifi, Türkiye’nin yeşil hidrojende potansiyel tüketici sektörlerin talebinin karşılanması öncelikli olacak şekilde ihracatçı konum da sağlayabileceğini göstermektedir (2035 yılında 0,2 Mt ve 2050 yılında 1,7 Mt hidrojen eşdeğeri ihracat).
Türkiye Hidrojen Teknolojileri Stratejisi ve Yol Haritasındaki ihracat vizyonuyla da uyumlu olan bu büyüme patikasında 2050 yılına kadar kümülatif üretiminin yaklaşık %30’u, ağırlıklı bölümü amonyak olmak üzere Avrupa’ya ihracat yoluyla değerlendirilebilmektedir. Orta ve uzun vadede boru hatlarındaki gelişmeler de ihracatı çeşitlendirebilecektir. İhracatta gelişim yoluyla Türkiye AB’nin toplam yeşil hidrojen ithalatında 2050 yılına kadar ortalama %3 pay alabilecektir (2050 yılında %8).
2 IEA NZE Senaryosunda 2050 yılında öngörülen küresel yeşil hidrojen üretiminde %1,6 pay.
3 Seviyelendirilmiş Hidrojen Üretim Maliyeti (Levelized Cost of Hydrogen)
4 Doğal gaza karışım hedeflerini, temiz elektrifikasyon ve verimli ısı pompası çözümlerini yansıtan IICEC analizlerinde binaların toplam yeşil hidrojen tüketiminde payının sınırlı olacağı görülmektedir. Güçlü elektrifikasyon ve artan değişken yenilenebilir enerji payı çerçevesinde, depolama-odaklı olarak hidrojenden özellikle sistem esnekliği bakımından önemli kazanımlar sağlanabilecektir.
5 2050 yılında dünya ortalaması IEA APS Senaryosunda %3 ve IEA NZE Senaryosunda %8.
6 Nihai enerji tüketiminin yarısının elektrik enerjisinde gerçekleşmesi beklenmektedir (günümüzde yaklaşık %20).
Sunulan yeşil hidrojen gelişimi patikası, 2035 yılına kadar yaklaşık 15 GW ve 2050 yılına kadar 90 GW’ın üzerinde ilave yenilenebilir enerji kurulu gücü geliştirilmesini gerektirmektedir. Yeşil hidrojen üretimini temin edecek elektrik girdisi, Türkiye toplam brüt elektrik üretimin 2035 yılında %6’sına ve 2050 yılında yaklaşık %20’ine karşılık gelmektedir. Hidrojen depolamanın, elektrik sektörünün artan esneklik gereksinimleri içerisinde orta ve uzun dönemde elektrik arz güvenliği ve yenilenebilir enerjide güçlü büyüme bakımından önemli bir seçenek konumuna ulaşması beklenmektedir. Dolayısıyla, yeşil hidrojende arz ve talep dengesinin gelişiminden azami ekonomik faydanın sağlanabilmesinde, elektrik sisteminde yakın, orta ve uzun dönem büyüme hedeflerinin ve arz güvenliği önceliklerinin de mutlaka gözetilmesi, elektrik ve hidrojen üretimi için entegre planlama yaklaşımlarının ve yol haritalarının geliştirilmesi gerekmektedir. Buna ek olarak, yenilikçi nükleer teknolojilerinden pembe hidrojen üretimi potansiyeli, yerli fosil kaynaklara entegre karbon teknolojilerindeki gelişime dayalı hidrojen üretimi, tüm dünyada olduğu talepte büyüme hızına ilişkin bazı belirsizlikler gibi faktörler de yeşil hidrojen arz-talep dengesinin orta ve uzun vadede gelişimini etkileyebilecektir.
Elektrik-yoğun yeşil hidrojen üretiminin su-yoğunluğu da yüksek olup, sürdürülebilir üretimi desteklemek üzere deniz suyu öncelikli kullanımın da şimdiden planlanması gerekmektedir. 2050 yılına kadar olan dönemde elektrolizör hedeflerini desteklemek üzere toplam su gereksinimi, ağırlıklı bölümü deniz suyu olmak üzere 1,5 milyar m3 olarak hesaplanmaktadır7. Elektrolizör üretimine, kurulumlarına ve diğer teknolojilere girdi oluşturacak kritik minerallerin ve tedarik zincirlerinin güvenliğinin de yeşil hidrojende geniş ölçekte sürdürülebilir büyüme bakımından önemli bir planlama alanı olacağı değerlendirilmektedir. Değer zincirinin gelişiminde, bütüncül sistem perspektifiyle azami güvenlik mutlaka temin edilmelidir.
Enerji, İklim ve Teknoloji-Odaklı Sanayi Gelişimi için Çok Boyutlu Faydalar
Türkiye, yeşil hidrojen gelişim patikasında özellikle 2030-2035 sonrası dönemden itibaren çok boyutlu enerji ve iklim faydaları sağlayabilecektir. 2050 yılına kadar olan dönemde yeşil hidrojenin petrol ürünleri, doğal gaz ve kömürü ikamesi yoluyla fosil yakıt tüketiminde toplam 81,0 Mtep tasarruf gerçekleştirilebilmektedir (nihai enerji tüketiminin mevcut yıllık fosil yakıt tüketimine eşdeğer). Bu tasarruf, 2050 yılına kadar enerji ithalat faturasında yıllık ortalama 0,8 milyar 2022$ düşüşe karşılık gelmektedir8 (2050 yılında 3,1 milyar 2022$).
Aynı dönemde sera gazı emisyonlarında 287,2 Mt CO2-eş azaltım gerçekleşmekte, yeşil hidrojende büyüme net-sıfır hedefini desteklemektedir (Mevcut durumda karbondan arındırılması zor sektörlerin emisyon envanteri 79,5 MtCO2-eş). 2050 yılına kadar olan dönemde bunun karşılığı ise 1,4 milyar 2022$ olarak hesaplanmaktadır9 (2050 yılında 4,8 milyar 2022$). Dolayısıyla, bu iki alanda yılda ortalama 2,2 milyar 2022$ ekonomik fayda sağlanabilmektedir. AB’ye ihracat ile sağlanabilecek ekonomik fayda ise yıllık ortalama 1,3 milyar 2022$ olarak hesaplanmaktadır (2050 yılında 4,4 milyar 2022$). Üretimin %30’una karşılık gelen AB’ye ihracat, 2050 yılına kadar toplam ekonomik faydanın yaklaşık %40’ını oluşturmaktadır.
7 Tamamının yeraltı suyu olması durumunda mevcut yeraltı suyu tüketiminin %6’sına eşdeğer.
8 IEA STEPS Senaryosu emtia fiyat serileriyle. IEA APS Senaryosuna göre 0,6 milyar 2022$. IICEC analizleri petrol ve doğal gazda yerli üretimde artış perspektifini dikkate almakta, fosil yakıt ithalat oranları zaman içerisinde üçte-ikiye düşmektedir. Fosil yakıt arzında mevcut ithalat yoğunluğu oranlarının devam etmesi durumunda 1,1 milyar 2022$.
9 IEA STEPS Senaryosu karbon fiyat serileriyle. IEA APS Senaryosuna göre 1,8 milyar 2022$.
Hidrojen ekosisteminde büyümeyi sağlayacak yatırımların maliyetlerinin irdelendiği IICEC analizlerinde, 2050 yılına kadar yaklaşık yarısı elektrik üretimine odaklı olmak üzere, yıllık ortalama yaklaşık 3,0 milyar 2022$ yatırım gereksinimi tespit edilmiştir (Elektrik üretimine 1,6 milyar 2022$, elektrolizör kurulumuna 0,8 milyar 2022$ ve diğer altyapılar için 0,6 milyar 2022$). Teknolojilerinde gelişim beklentileri, 2050 yılına kadar olan dönemde elektrolizör maliyetlerinde iyileşmeler sağlamaktadır. Değer zincirinde en önemli belirsizliklerden olan altyapıda gelişimin hızı ve optimizasyonu toplam maliyet seviyeleri bakımından kritiktir.
2050 yılına kadar olan dönemde yıllık ortalama 3,0 milyar 2022$ yatırım karşılığında 3,5 milyar 2022$ enerji ithalatı, emisyon ve yeşil hidrojen ihracatı faydası elde edilmektedir (Kümülatif 91,7 milyar 2022$ ve 77,2 milyar 2022$; 2050 yılında 12,3 milyar 2022$ ve 5,2 milyar 2022$). Fayda- maliyet çarpanı 2,4’e, kümülatif fayda-maliyet çarpanı 1,2’ye ulaşmaktadır. Kümülatif olarak maliyetlerin üzerinde fayda sağlanması 2045 civarında gerçekleşmektedir. Bu analizler, yeşil hidrojenin geleneksel, fosil yakıta dayalı alternatiflerle maliyet bazında tam rekabetçi konuma gelmesinin zamanlamasıyla da geniş ölçüde uyum göstermektedir.
Yeşil hidrojenin önemli katkılarından birisi de enerji arzında yerlileşme ve çeşitlendirme yoluyla enerji güvenliğinin desteklenmesidir. Ekosistemin gelişimiyle birlikte teknolojilerde yerlileşme gibi alanlardaki kritik kazanımlar, fayda-maliyet çarpanını daha yukarılara taşıyacak, makro perspektifte yatırımların geri dönüşünü hızlandırabilecektir. Dünyadaki iyi uygulama örneklerine benzer mekanizmalara ilk gelişim aşamasında işlerlik kazandırılabilmesi, öngörülebilirliği ve uzun vadede kazanımları güçlendirecektir.
Çalışmada orta ve uzun vadede enerji ve karbon fiyatları gelişimine ilişkin farklı fiyat serilerine ek olarak, fosil yakıt ithalat ağırlığının değişimi, hidrojen ve amonyak fiyatlarının bölgesel gelişimi, talep ve altyapıların gelişim hızı gibi önemli belirsizlikler de dikkate alınarak arz ve talebin fayda ve maliyet boyutlarına ilişkin çeşitli hassasiyet analizleri gerçekleştirilmiştir. Örneğin, altyapı maliyetlerinde %20 artışta fayda-maliyet çarpanı yaklaşık %5 düşerken, hidrojen ve amonyak ihracat fiyatlarında %20 yükseliş durumunda fayda-maliyet çarpanı %8 artış göstermektedir.
Yeşil hidrojende, kalkınma, enerji, sanayiveiklim stratejileri vehedefleri ile uyumlu, yenilenebilir enerji ve elektrik sektörlerinin gelişimine entegre yaklaşımlarla sağlanabilecek büyüme, güvenli ve temiz enerji geleceğine ve teknolojik gelişime çok boyutlu katkılar sunabilecektir. Tüm bu kazanımlar, kamu, özel sektör, akademi iş birlikleri içerisinde, uzun vadeli hedefleri destekleyen yol haritaları, sistem seviyesinde verimliliği ve güvenliği gözeten teknik ve düzenleyici altyapılarda gelişim, bütüncül planlama ile desteklenen piyasa gelişimi ve yatırım ortamı, geleceğin teknolojilerinde Ar-Ge, yerlileşme ve imalat yetkinlikleri, uluslararası iş birlikleri, yetkin insan kaynağı ve yenilikçi iş modelleri gibi kritik gelişim alanlarında önemli adımlar ile hayata geçirilebilecektir.
Yeşil Hidrojen İç Talebinin Sektörel Gelişimi (2023-2050, Mt/y)
.png)
Yeşil Hidrojen Gelişiminde Yıllık Ortalama Fayda ve Maliyet (2023-2050, milyar 2022$/y)
.png)
.png)
Kaynak: https://iicec.sabanciuniv.edu/
Paylaş:
E-BÜLTEN KAYIT
Güncel makalelerimizden haberdar olmak için e-bültene kayıt olun!
Güncel makalelerimizden haberdar olmak için e-bültene kayıt olun!