Yenilenebilir enerji kaynaklarının en önemli özelliği çevreye emisyon yaymamalarıdır.Bu çalışmada şimdiye kadar incelenen tüm sistemler içerisinde güneş-hidrojen sistemi bunu en iyi sağlayan sistemdir.
Yenilenebilir enerji kaynaklarının çok yakın gelecekte tüm dünyanın enerji ihtiyacının büyük bir kısmını sağlayacağı hemen hemen belli olmuşken bu kaynaklar arasında güneş-hidrojen hibrit sistemi şu ana kadar yapılan çalışmalarda en verimli sistem olarak göze çarpmaktadır.Bu çalışmada şu ana kadar anlatılan hemen hemen tüm sistemler güneş-hidrojen hibrit enerji sisteminin bir parçasıdır.İlk kısımda özellikle güneş enerjisinden elektrik üretimi bölümünde fotovoltaik paneller ve bunlara bağlı ekipmanlar ayrıntılı bir şekilde açıklanmıştır.
Daha önce de belirtildiği gibi fotovoltaik panellerin verimlerini yükseltmek ile ilgili her gün daha da cesaretlendirici çalışmalar yapılmaktadır.Çok kısa bir süreç içerisinde panellerin verimlerinin hızla artması ve buna paralel olarak fiyatlarının da hızlı bir şekilde düşmesi beklenmektedir.
Şu an için hidrojen üretim sistemleri içinde en uygunu doğalgazdan buhar eldesi ile olan yoldur ve 6$/GJ üretim maliyeti vardır.Ancak yakın zaman içinde doğalgazın biteceği ayrıca bu çeşit bir sistemde çıkan emisyon oranlarının yüksekliği düşünülecek olursa maliyet düşüklüğüne rağmen çok da verimli bir yöntem olmadığı görülecektir.
Güneş-Hidrojen Hibrit Enerji Sistemi
fotovoltaik panelden elde edilen DC güç,elektrolizörün enerji ihtiyacını karşılar.Elektrolizör içindeki su, güneş panelinden alınan enerji vasıtasıyla hidrojen ve oksijene ayrılır.Daha sonra elde edilen hidrojen bir tüpte toplanarak yakıt hücresine verilir.Daha önce de anlatıldığı gibi yakıt hücresine anot kısmından giren hidrojen,ortam havasından yada yine elektroliz vasıtasıyla elde edilmiş olan oksijenin depolandığı tüpten elde edilen oksijen ile birleşerek bir DC güç meydana getirir.Bu enerji ise gerek DC güç ile çalışan herhangi bir alette direk olarak kullanılabildiği gibi inverterler vasıtasıyla AC güce çevrilip evin veya herhangi bir ortamın tüm enerji ihtiyacını karşılayabilir.
Güneş-hidrojen enerji sistemlerinin en güzel yanlarından biri de portatif olabilme özelliğine sahip olmalarıdır.Görüldüğü gibi tüm malzemeler taşınabilir özelliğe sahiptir ve kurulum için çok büyük alan ihtiyaçları yoktur.Herhangi bir aracın üstüne yerleştirilen fotovoltaik paneller vasıtasıyla hidrojen elde edilip örneğin PEM tipi bir yakıt hücresinde bu değerlendirilebilir.Bu sistem güneşin ve suyun sağlanabildiği her yerde işlevini sürdürecektir.Bu iki kaynağın da sonsuz kaynaklar olarak öngörüldüğünü göz önüne alırsak güneş-hidrojen sisteminin nasıl bir enerji kaynağı olduğunu daha iyi kavrayabiliriz.Oysa ki hemen diğer tüm sistemler mutlaka enerjilerini başka bir yakıt vasıtasıyla karşılarlar ve bu yakıt bittiği zaman çalışamaz duruma gelirler.Güneş-hidrojen sisteminde ise güneşli saatlerde güneş panelleri tarafından üretilen elektrik hem gerekli olan enerjiyi karşılar hem de yakıt hücresini beslerken güneş alınamayan saatler için de hidrojen tankını doldurur ve bu durumda sistem kesintisiz bir güç kaynağı olarak çalışır.Bu sisteme takviye edilecek akü grubu ile de uzun süren güneşsizlik durumlarında daha önceden PV paneller tarafından doldurulmuş olan akü grubu devreye girerek sistemi çalışmasını devam ettirir.
İlk kurulum maliyetleri benzerlerine göre oldukça yüksek olsa da hareketli parçaya sahip olmamaları,hemen hemen hiç bakım gerektirmemeleri ve uzun işletim ömürleri ile güneş-hidrojen sistemleri kendilerini birkaç sene içerisinde amortize ederler.Şu an için özellikle şebekeden bağımsız konutlar ile,çöllerde veya benzer yerlerde kurulan hastaneler,okullar gibi taşınabilir gereklilik arz eden yerlerde kullanımları oldukça mümkündür.Bu gibi yerlere şebeke bağlantısı götürmek şu anki fiyat koşullarında bile birçok durumda güneş-hidrojen enerji sisteminden pahalıya gelmektedir.Bir sonraki çalışmada Edirne ili sınırlarında şebekeden bağımsız bir çiftlik evinin bu koşullar altında analizi yapılacaktır.Şebeke durumuyla maliyetler karşılaştırılacak ve emisyon oranları ile birlikte ayrıntılı bir maliyet analizi yapılacaktır.
[Sadece Bahcesel kullanıcıları linkleri görebilir. Hala kayıt olmadıysanız, kayıt olmak için tıklayınız...]

__________________
Bahcesel.com, isini seven, meslegine gonul verenlerin sitesidir.
Bahcesel'in tum imkanlarindan tam olarak sadece BAHCESEL UYELERI faydalanabilir.
Sizde ucretsiz Uye olabilirsiniz.
Bahcesel.com bir omur boyu mesleki irtibat noktaniz olacaktir.

Hidrojen Enerjisi : Su + Güneş = Hidrojen => Elektrik ve Su : CHP
CHP "Temiz Hidrojen Üreticileri" (Clean Hydrogen Producers') sistemi güneşışığının bir fırın üzerinde yoğunlaştırılarak suyun hidrojen ve oksijene ayrıştırılması esasına dayanan bir sistem. Sistemin rüzgar çiftlikleri gibi maliyet etkin olmasının yanısıra öngörülebilir ve ölçeklenebilir hidrojen depolama sistemi avantajına sahip olduğu belirtiliyor.
Clean Hydrogen Producers (CHP) henüz başlangıç aşamasında bir İsviçre Şirketi. Şirket geçtiğimiz günlerde İspanyol kökenli çok uluslu yenilenebilir enerji Şirketi Grupo Ibereólica ile Şirketin güneş enerjisiyle hidrojen üretme teknolojisinin İspanya ve Meksika'da kulanılmasına izin veren bir anlaşma imzaladı.
Söz konusu önsatış anlaşması, Ibereólica Şirketine, CHP güneş enerjisiyle suyu ayrıştırma teknolojisinin kullanıldığı güneş enerjisi esislerinin İspanya ve Meksika'da 20 yıl süresince kurma ve yönetme hakkı veren özel hükümler içeriyor. CHP bu lisans anlaşmasından ön ödeme olarak 400 Milyon Avro (674 Milyon Dolar) almış.
Ibereolica, 1999 yılında rüzgar enerjisi sağlayıcısı olarak kurulmuş. Şirketin Zamora'da üç rüzgar çiftliği bulunuyor. Bu çiftliklerin 2007 yılı sonuna kadar 300 Milyon KW/saat elektrik üretmesi öngörülüyor. Şirket, İspanya denizaşırı diğer ülkelerdeki mevcut üretim kapasitesine 800 MW ilave etmeyi planlıyor. Güneş enerjisi alanında Ibereolica Şirketi herbiri 50 MW gücünde 14 üretim tesisi için ruhsat almış. Tesislerin herbiri 250 Milyon Avro'ya malolacak.
CHP Teknolojisiyle ilgili olarak erime noktasının 3000 C Derecenin üzerinde olduğu bilinen malzemelerden üretilecek yüksek sıcaklık ısı reaktörü ve gaz ayrıştırmada kullanılacak süzgeçlerle ilgili yakın zamanlarda geliştirmeler yapılmış. CHP'den yapılan açıklamada hidrojen süzgeçlerinde yapılması zorunlu geliştirmelere odaklanıldığı belirtiliyor.
CHP Teknolojisi 78 ülkede 14 ayrı patentle korunuyor.
CHP'nin standart güneş ışığı odaklayıcıları toplam olarak 93 m2'lik yüzey alanına sahip aynalardan oluşuyor. Güneş ışığı odak noktasında 10.000 kat yoğunlaştırılareak 2200 C sıcaklık elde ediliyor. Su molekülleri 1700 C Dereceden itibaren parçalanmaya başlar. 2200 C Derecede ayrışan hidrojen ve oksijen fırın içine yerleştirilmiş seramik süzgeçlerle dışarı alınır.
CHP Şirketi bir günü 6.5 saat olarak (6.5 kWs/m2/gün) varsayıyor. 92 m2'lik güneş odaklayıcısı günde 94,9 litre suyu hidrojen ve oksijen olarak ayırabilir. Bu 12 aylık bir devrede 3800 kg (günlük 10.4 kg) gaz hidrojen üretilmesi anlamına geliyor.
Grupo Ibereólica'nın Başkanı David Gomez, başarıyla uygulandığında CHP teknolojisinin yenilenebilir enerji alanında en büyük kilometre taşı olacağına inandıklarını belirtiyor.
CHP website: [Sadece Bahcesel kullanıcıları linkleri görebilir. Hala kayıt olmadıysanız, kayıt olmak için tıklayınız...]
Grupo Ibereolica website: [Sadece Bahcesel kullanıcıları linkleri görebilir. Hala kayıt olmadıysanız, kayıt olmak için tıklayınız...]

__________________
Bahcesel.com, isini seven, meslegine gonul verenlerin sitesidir.
Bahcesel'in tum imkanlarindan tam olarak sadece BAHCESEL UYELERI faydalanabilir.
Sizde ucretsiz Uye olabilirsiniz.
Bahcesel.com bir omur boyu mesleki irtibat noktaniz olacaktir.

Son tüketiciye enerji "yakıt" ve/veya "elektrik" biçiminde sunulmaktadır. İkincil enerji olan elektriğin pekçok kullanım avantajının bulunmasına karşın, teknoloji yalnız elektriğe bağlı olarak değil, yakıtı da gerektiren biçimde gelişme göstermiştir. Bunun nedeni genel enerji tüketiminin son biçimiyle %60 oranında ısıya dayalı olmasıdır. Özellikle ulaştırma sektöründe ve stasyoner kuvvet makinelerinde yakıta gereksinim vardır. Bugüne kadar yakıt istemi fosil yakıtlar ve onların türevleri ile karşılanmıştır.
20. yüzyılın son üç çeyreğinde genel enerji tüketiminde fosil yakıtların payı %80-90'lık ağırlığını korumuş, değişen yalnızca fosil yakıtların kendi içindeki dağılım olmuştur. 1925 yılında fosil yakıt tüketiminin %80'i kömürden sağlanırken, 70 yıl sonrasında fosil yakıt tüketiminin %45'i petrol, %25'i doğal gaz ve %30'u kömürden sağlanmıştır. Fosil yakıtlar giderek insanlığın gereksimini karşılamada yetersiz kalacaktır. Kuşkusuz, yeni bulunacak rezervler ve üretim teknolojilerindeki gelişmelerle çıkarılabilir toplam rezervde artışlar olacaktır, ama dünya petrol yataklarına 40, doğal gaz yataklarına 60 ve kömür yataklarına ise 250 yıldan fazla ömür biçilememektedir. Kullanımı arzulanan akışkan (gaz ve sıvı) yakıtlar olmasına karşın, doğal akışkan yakıtların (petrol ve doğal gaz rezervlerinin) ömürleri ortalama insan ömrünün altına düşmüş durumdadır. Bu yakıtlardaki üretimin, 2010-2020 yıllan arasına rast gelecek tepe noktasından sonra sürekli düşmesi kaçınılmaz görünmektedir. Bu nedenle, yeni bir akışkan sentetik yakıta gereksinim vardır, bu yakıt hidrojendir.
Fosil yakıt rezerv sorunu olmadığı varsayılsa bile, fosil yakıt tüketiminin 20. yüzyıl artış eğilimi ile sürmesi olanaklı değildir. Isıtmadan içten yanmalı motorlara ve termik santrallara dek çeşitli yerlerde kullanılan fosil yakıtlarda depolanmış kimyasal enerji, yanma teknolojisi ile açığa çıkmaktadır. Yanma sırasında çevreye kirletici emisyonlar yayılmaktadır. 1995 yılında dünyada 9.33x109 ton fosil yakıt yakılmış ve yanma sonucu ortaya çıkan sera gazları, asit yağmuru bileşenleri ve toksik kimyasallardan oluşan kirleticilerin toplam miktarı 29.3 xl09 ton/yıl olmuştur. Miami Temiz Enerji Araştırma Enstitüsü (Clean Energy Research Institute) tarafından yapılan çalışma, bu emisyonların verdiği çevresel zararın dünya genelinde 2700 milyar $ ile dünya brüt gelirinin %14'ü düzeyinde olduğunu göstermiştir.
Yanma emisyonları içerisinde yer alan sera gazlarının başlıcası C02 dir. Dünya global sıcaklığının yükselmesine neden olan bu sera gazının atmosferdeki konsantrasyonunun azaltılması amacıyla, karbon vergisi uygulanması uluslararası gündemdedir. Fosil yakıt kullanımında GJ başına ortalama C02 emisyonu; kömürde 85.5 kg, petrolde 69.4 kg ve doğal gazda 52.0 kg düzeylerindedir. 957-977 döneminde kullanılan fosil yakıtlarla 60 gigaton C02 üretilmiştir. Bu üretim son dönemde yılda 6. gigaton dolaylarında sürmektedir. Tüm teknik önlemlere ve uluslararası olası yasal engellere karşın, 2020 yılında bu emisyonun yıllık olarak 8.4 gigatona ulaşması beklenmektedir. Bilimsel irdelemeler atmosferdeki bu kadar büyük oranda CO2'in okyanuslar tarafından soğurulamayacağını, bitkilerce tutulamayacağını göstermiştir.
İnsanlığın önündeki en büyük çevre sorunu, atmosferdeki sera gazı C02'in ısı tuzağı oluşturmasından ve artan konsantrasyonuyla etkisinin giderek artmasından kaynaklanmaktadır.
Atmosferdeki CO2 konsantrasyonu; 1850 yılında 275 ppmv, (kestirim), 1958 yılında 315 ppmv, 1989 yılında 347 ppmv, 1995 yılında 360 ppmv düzeylerine ulaşmıştır. Dünya ortalama sıcaklığındaki artış ile atmosferdeki C02 konsantrasyonu arasında matematiksel olarak formüle edilen ilişki vardır. Kısa dalgalı güneş radyasyonunun yeryüzüne ulaşmasına bir engel oluşturmayan C02, yeryüzünden yayılan uzun dalgalı radyasyonu soğurarak atmosfer dışına geçişini engellemektedir. Sera etkisi denilen bu etki ile dünya ortalama sıcaklığı sürekli artmaktadır.
Çok duyarlı ve kararlı bir dengede bulunması gereken dünya ortalama sıcaklığının, 1860 yılından bu yana toplam 0.7 derecelik artış gösterdiği belirlenmiştir. Fosil yakıt tüketimi böyle sürecek olursa, CO2'in ek etkisi ile dünya ortalama sıcaklığındaki artışın, 2025 yılında 1.25, 2050 yılında 2.2, 2075 yılında 3.5 ve 2100 yılında 5.4 derece olabileceği hesaplanmaktadır. Hatta hızlı bir tüketim temposu ile 2050 yılında dünya ortalama sıcaklığındaki artışın, 3-5 derece arasında olacağı da savlanmaktadır. İlk bakışta küçük gibi görünebilen bu sıcaklık artışlarının olası etkileri, ne yazık ki dünyadaki yaşamı alt üst edebilecek kadar büyüktür. Çünkü her bir derecelik artış, kuzey ve güney yarım kürede iklim kuşaklarına 160 km'lik yer değiştirtebilecek, 5 derecelik artış ise kutuplardaki buz erimeleri sonucu denizlerin 1 m den daha çok yükselmesine, pekçok yerin sular altında kalmasına, göllerin kurumasına, tarımsal kuraklığa ve toprak erozyonlarına neden olabilecektir. Bu doğal afetlerin önüne geçmek için sürdürülebilir, yani ekolojik denge ile uyumlu temiz yakıta gereksinim vardır. O yakıt, bir başka alternatifi olmayan hidrojendir.
Doğadaki ana enerji kaynakları birincil enerji kaynaklarıdır. Birincil kaynakların fiziksel durumu farklı olacak biçimde dönüştürülmesi (transformation) ile elde olunan ikincil enerjilere, enerji taşıyıcısı denilir. Elektrik yüzyılı aşkın süredir kullanılan bir enerji taşıyıcısıdır. Bugüne kadar kullanılan yakıtlar ise ya doğal yapılı ya da bunların fiziksel durumları sabit kalarak değiştirilmesi (conversion) ile elde edilmiş ürünlerdir. Doğada bileşik biçimde bol miktarda bulunan hidrojen serbest biçimde bulunmadığından, bir doğal enerji kaynağı değildir. Hidrojen birincil enerji kaynaklan ile değişik hammaddelerden üretilebilmekte ve üretiminde dönüştürme işlemi yer almaktadır. Bu nedenle, elektrikten bir yüzyıl sonra teknolojinin geliştirdiği yeni enerji taşıyıcısıdır.
Hidrojen karbon içermeyen bir yakıt olduğundan, fosil yakıtların neden olduğu türden bir kirliliğe yol açmayacaktır. Yanmadan elektrik üretimine kadar çeşitli alanlara yanıt verebilen esnek bir yakıttır. Gaz ve sıvı biçiminde saklanarak uzun mesafelere taşınabilmektedir. Üreti­minde yenilenebilir kaynakların kullanılması durumunda, bu kaynakların doğasında bulunan kesintili olma sorununa da çözüm getirmektedir.
2010 yılına kadar yakıt hidrojenin ticari kullanımının başlaması beklenmektedir. Amerika piyasasının koşullarına göre üretim ve dağıtım giderleri ile vergiler de eklenmiş biçimde, otomotiv yakıtı olarak benzin ve hidrojen enerjisinin maliyetleri karşılaştırıldığında, hidrojenin benzinden 1.4-5.5 kat daha pahalı olduğu görülmektedir. Ancak, bu maliyet göreceli olup, hidrojen çağına adım atılmakla hızlı düşüşü beklenmektedir. Çevre etkisini de içeren efektif maliyeti ise düşüktür. Türkiye'de hidrojen teknolojisi ile ilgili araştırma ve geliştirme çalışma­larına girilmekte geç kalınmıştır.

__________________
Bahcesel.com, isini seven, meslegine gonul verenlerin sitesidir.
Bahcesel'in tum imkanlarindan tam olarak sadece BAHCESEL UYELERI faydalanabilir.
Sizde ucretsiz Uye olabilirsiniz.
Bahcesel.com bir omur boyu mesleki irtibat noktaniz olacaktir.

Hidrojenin alevli yanması; içten yanmalı motorlar (Otto - Diesel), gaz türbinleri, jet motorları, roket motorları, ısıtma, pişirme alanlarında kullanılmaktadır. Hidrojenin direkt buhara dönüşme işlemi ise buhar türbinleri, buharlı tahrik, endüstriyel buhar, buharla ısıtma uygulamalarda kullanılır. Hidrojenin katalitik yanması; pişirme, su ısıtma, hacim (ortam) ısıtma, absorpsiyonlu soğutma işlemlerine uygulanmaktadır.
Hidrojenin hidridleşme çevrimi önemli bir özelliği olup, pekçok uygulamada bu özelliğinden yararlanılmaktadır. Bu uygulamalar; H2 depolama, H2 zenginleştirme-ayırma, D2 ayırma, kompresyon, pompaj, ısı pompası, soğutma, iklimlendirme, elektrik üretimi biçiminde sıralanabilir.
Hidrojen Carnot çevriminin sınırlayıcı etkisi altında kalmadan, yakıt hücreleri yardımıyla ve elektrokimyasal çevrimle direkt elektrik üretiminde kullanılabilen bir yakıttır. Bu işlemde hidrojen alkali, fosforik asit, katı polimer, ergimiş karbonat, katı oksit tip elektrolitli yakıt hücrelerinde %50-80 verimle kullanılabilmektedir. Genel olarak hidrojen; ulaştırma için en uygun, en iyi dönüşebilirliği olan, kullanım verimi en yüksek, çevre ile en uyumlu, emniyetli bir yakıttır.
Dünya Teknolojisinde Ulaşılan Düzey
Hidrojen yakıtı veya hidrojen enerjisi teknolojisi; hidrojenin üretim teknolojisi, hidrojenin taşınması ve depolanması teknolojisi, hidrojen kullanım teknolojisi alt bölümlerine ayrılır. Bu alt bölümlerin tümünde önemli gelişmeler sağlanmış olup, uygulanabilir teknoloji birikimi bulunmaktadır. Uygulamaların yaygınlaştırılmasının önündeki engeller, ekonomik faktörler ve mevcut enerji sistemleri ile konvansiyonel motorların demodeleşmesinin getirebileceği stratejik sakıncalardır. Ancak, çevresel koşullar bir an önce kullanımının başlamasını gerektirmektedir.
Kullanımı ilk sıralarda yer alan petrol ve doğal gazın sınırlı sunumuna karşın, hidrojen su içinde bol bulunan bir maddedir ve yerli enerji kaynakları ile üretimi olanaklıdır. Çeşitli yakıtların yerini kolaylıkla alabilecek karakterdedir. Başlıca yanma ürünü kirletici değildir. Projelenen üretim maliyetleri 10-15 yıllık süreçte fosil yakıtlarla kolayca rekabet edeceğini göstermektedir. Birincil kaynakların en verimli biçimde değerlendirilmesine olanak tanıyan bir enerji taşıyıcısıdır. Hidrojen aynı zamanda birincil enerji kaynaklarından elde olunacak enerjinin depolanması için de bir araçtır. Hidrojen üretiminde tüm enerji kaynakları kullanılabilir. Kulla­nılan hammaddeler ise su, fosil yakıtlar ve biyokütle materyalidir. Bugün dünyada teknolojik gereksinimlerle yılda 500-600xl09 m3 hidrojen fosil yakıtlardan üretilerek kullanılmaktadır. Ancak, yakıt hidrojeninin temelde, sudan yenilenebilir enerjilerle üretilmesi istenmektedir. Hidrojen üretim teknikleri aşağıda sıralanarak kısaca tanıtılmıştır.
Hidrojen suyun direkt elektrolizi ile üretilebilir. Elektroliz için elektrik gereksinimi fosil yakıtlardan, hidroelektrik güçten, nükleer enerjiden, jeotermal güçten, güneş, rüzgar ve deniz dalga enerjilerinden elde olunabilir. Gelecek için üzerinde en çok durulan yöntem fotovoltaik güneş üreteçlerinin kullanılmasıdır. Hidrojen suyun ısıl parçalanması (termal krakingi) ile, doğal gazın ve gaz hidrokarbonların buhar reformasyonu ile üretilmektedir. Kömür gazifıkasyon teknolojisi ile de üretilebilmektedir. Gazifıkasyon işlemi kolaylıkla kükürtün elimine edilmesine olanak tanıdığından çekici bulunmaktadır. Katı atıklar ve kanalizasyon materyalleri de hidrojen için hammadde olup, gazifıkasyon işlemine bağlı olarak, sentez gazının hava veya oksijenle reformasyonu hidrojen vermektedir. Termokimyasal çevrimlerle, sudan hidrojen üretilebilir. Fotokimyasal işlemle de hidrojen üretilebilir.
Sıralanan tekniklerin dışında; fotoelektrokimyasal hidrojen üretimi, biyolojik ve biyokimyasal hidrojen üretimi gibi başka teknikler de vardır. Biyolojik üretim yöntemleri kapsamında, mikroalgaeler ve cyanobacterialar ile biofotoreaktörlerden fotobiyolojik yöntemlerle hidrojen elde olunmaktadır. Ayrıca, denizlerde direkt güneş enerjisi çevrimi ile hidrojen üretimi, uzay güneş güç istasyonlarının enerjisiyle hidrojen üretimi gibi yöntemler üzerinde çalışılmaktadır.
Yukarıda sıralanan hidrojen üretim tekniklerinin yanı sıra, endüstriyel uygulamalar için kullanılabilen hidrojen üretim teknolojileri, alışılmış ve yeni geliştirilmiş diye iki grupta toplanmaktadır. Alışılmış teknolojiler, ana amacı hidrojen üretimi olan ve yan ürün olarak hidrojen veren teknolojiler diye ikiye ayrılır. Alışılmış teknolojiler, bugün endüstriyel gereksinimlerle talep olunan hidrojenin karşılanmasında kullanılmaktadır.
Hidrojen üretimi için geliştirilmiş teknolojiler; buharın yüksek sıcaklıkta elektrolizi, gazlaştınlmış kömürün elektrokondüktif membran işlemi, kömür gazifıkasyonu ile bütünleştirilmiş yüksek sıcaklık elektrolizi (CG-HTE), doğal gazın ısıl krakingi, kömürün HYDROCARB ısıl dönüşümü olarak tanıtılabilir. Ayrıca suyun termokimyasal parçalanması, plazma-güneş ve radyasyon işlemleri (plazma-ark işlemi - fotolitik lazer işlemi - yüksek enerjili radyasyon işlemi), güneş fotovoltaik su elektrolizi diğer ileri yöntemlerdir.
Hidrojen esas olarak, hidrokarbon içeren hammaddelerin buhar reformasyonuna tabi tutulmasıyla üretilir. Amonyum ve metanol eldesi için doğal gazın buhar reformasyonu yapılır, az sermaye gerektirmesi ve üretim maliyetlerinin düşük olması nedeniyle buhar reformasyonu yöntemine devam edileceği sanılmaktadır. Enerji verimi buharlı metan reformasyonu için %86 ve kömür gazlaştırma yöntemi için %59'dur. Doğal gazın buhar reformasyonunun maliyeti, kömür ya da su elektrolizi ile elde edilenden %33 daha ucuzdur. Hammadde, doğal gazdan petrol, kömür ve katı atıklar gibi diğer kaynaklara kaydıkça üretim maliyeti artacaktır. Katı atıkların ve atık suyun reformasyon yoluyla sentetik gaza dönüştürülmesi ile hidrojen açığa çıkar.
Yakıt olarak kullanılacak kütlesel üretim için suyun direkt elektrolizi, fotoelektrokimyasal üretim, termokimyasal üretim, fotobiyolojik üretim yöntemleri ağırlık kazanmıştır. Amorf nikel-kobalt alaşımı anot ve katot materyallerle, alkali suyun elektrolizi için geliştirilmiş çeşitli işlemler bulunmaktadır. Hidrojen üretiminde özellikle güneş enerjisinden yararlanma istemiyle, güneş fotovoltaik-hidrojen enerji sistemleri üzerinde önemle durulmaktadır.
Üretilen hidrojen depolanabilmekte, boru hatları ve/veya tankerlerle taşınabilmektedir. Hidro­jenin depolama yöntemleri; tüplenmiş alçak basınçlı gaz (12 bar) ve yüksek basınçlı gaz (150 bar) dışında sıvılaştırılmış biçimde, kriyojenik (dondurulmuş) tanklarda (220 kPa) ve metalik hidrid biçiminde olabilmektedir. Gaz hidrojenin zeolit ortamlarda depolanması çalışmaları da vardır. Ancak, enerji içeriğinin yüksekliği açısından gaz yerine sıvı hidrojen depolama teknikleri üzerinde durulmaktadır.
Hidrojenin eşsiz bir özelliği, ekzotermik kimyasal reaksiyon kapsamında, bazı metal ve alaşımlarla kolayca büyük miktarlarda hidrid biçimine dönüşebilmesidir. Hidridler, bir tank içinde gaz hidrojenin metal alaşım parçacıkları ile bileşik oluşturmuş biçimde depolanmasıdır. Depolamada hafif kütleli metal hidridler yeğlenmektedir. Hidridlere ısı verildiğinde hidrojen serbest kalmaktadır. Hidridlerin düşük sıcaklık hidridleri ve yüksek sıcaklık hidridleri diye iki çeşidi vardır. Demir titanyum alaşımı düşük sıcaklık hidridi iken, mağnezyum-nikel alaşımı yüksek sıcaklık hidrididir. Uygulamada bazen düşük ve yüksek sıcaklık hidridlerinin kombinas­yonu kullanılmaktadır. Metal hidridler paket olarak taşımaya uygundurlar.
1970'li yıllara girilirken hidrojen enerji taşıyıcısı olarak göz önüne alınmıyor, hidrojen enerjisi kavramına enerji literatürlerinde pek rastlanmıyordu. 18-20 Mart 1974 tarihlerinde Amerika Florida Miami Üniversitesi Temiz Enerji Araştırma Enstitüsü'de, Enstitü Direktörü Türk bilim adamı Prof.Dr. T. Nejat Veziroğlu'nun başkanlığında düzenlenen "Hidrojen Ekonomisi Miami Enerji Konferansı (THEME), çağdaş boyutta hidrojen enerjisi kullanımı için bir başlangıç noktası oluşturmuştur. Hidrojen enerji sisteminin yanı sıra, birbirleri ile bağlantılı biçimde enerji ve çevre sorunlarının tartışıldığı bu uluslararası forumda, Uluslararası Hidrojen Enerjisi Birliği (IHEA) kurulması kararlaştırılmıştır.
1974’de az bilinen hidrojen enerjisi, hidrojen ekonomisi ve hidrojen enerji sistemi, 1998’de iyi bilinen ve kabul olunan kavramlardır. Artık A.B.D., Almanya, Kanada, Rusya gibi ülkelerin yanı sıra, Uluslararası Enerji Ajansı gibi kuruluşlar hidrojen araştırma ve geliştirme çalışmalarına bütçe ayırmaktadırlar. Birincisi 1974 yılında yine Miami'de yapılan Dünya Hidrojen Enerjisi Konferanslarının (WHEC) onbirincisi, geçtiğimiz 1996 yılında Almanya Stuttgart'da yapılmış­tır. 12. Dünya Hidrojen Enerjisi Konferansı 1998 yılında Arjantin Buenos Aires'de yapılacaktır. Bugün dünyada hidrojenle ilgili onu aşkın sivil toplum kuruluşu vardır ve ona yakın periyodik yayınlanmaktadır.
Hidrojen enerjisi alanında, çeşitli ülkelerin işbirliği sonucu uluslararası programlar başlatılmıştır. Sürdürülen bu çalışmalardan en büyüğü olan, Euro-Quebec Hidro-Hidrojen Pilot Projesi (EQHHPP) 100 MW'hk kapasitededir. Kanada Quebec'de hidrolik kaynaktan üretilecek elek­trikle, suyun elektrolizinden elde olunacak gaz hidrojen, yine Kanada'da sıvı hidrojen (LH2), amonyak (NH3) ve metilsiklohekzan (MCH) biçiminde bağlanacak, sonra Atlantik’den gemilerle Avrupa'ya taşınacaktır. Avrupa'da enerji uygulamasıyla, gaz ve/veya sıvı hidrojene dönüştü­rülerek konutlarda, termik santrallarda, kent otobüslerinde ve araçlarda, uçaklarda yakıt olarak kullanılacak, ayrıca kimya endüstrisi için toluen üretilecektir. Enerji ekonomisi analizlerine göre Kanada'daki 100 MW'lık hidrolik güç, Almanya Hamburg'da 74 MW'lık hidrojen gücüne dönüşmüş olacaktır. Bu güçle yılda 614 GWh enerji sağlanacaktır. Proje tesis maliyeti 415 milyon ECU (-514.4 milyon ABD $) kadardır. Özgül hidrojen enerjisi maliyeti ise 14.8 sentECU.kWh-1 (-18.3 ABD sent.kWh-1) düzeyinde bulunmaktadır.
Tokyo Elektrik Şirketi, birkaç yıl öncesinde 4.5 MW'lık hidrojen yakıt hücreli elektrik üretimi deneme çalışmalarını başlatmış olup, şimdi bir diğer 11 MW'lık yakıt hücresini ele almış bulunmaktadır. Hidrojen yakıt hücreli elektrik üretimi üzerinde adı geçen şirketten başka; International Fuel Cells, Kansai Electric Power, Pratt & Whitney, Siemens, Toshiba, Westing-house, EPRİ gibi şirketler de çalışmaktadır. Almanya'da ısı ve elektriğin birlikte üretildiği santrallarda hidrojenin kojenerasyon yakıtı olarak kullanımı için çalışmalar yapılmaktadır.
Hidrojenden güç üretimi için içten yanmalı motorların yanı sıra, yakıt hücreleri ile elektrik motoru da kullanılmaktadır. 1994 sonrası çalışmalarında Macchi-Ansoldo'nun bir şehir otobüsü yine demonstrasyon için diesel-elektrik karma sistemli olarak, yakıt hücreli hidrojen otobüsü biçimine getirilmiştir. Hidrojen yakıt hücreli denizaltılar; Almanya, Avustralya ve Kanada donanmasında test edilmektedir. Kanada Demiryolları, hidrojen yakıt hücreli lokomotiflerin geliştirilmesi üzerinde durmaktadır. Gelecek 15-30 yıl içinde tüm lokomotiflerin, hidrojen-yakıt hücreli güç sistemine dönüştürülmesi hedeflenmiştir.
Uzay mekiğinde ve uzay araştırma roketlerinde hidrojen kullanıldığı bilinmektedir. Ancak, hidrojenle çalışan ilk uçak, Amerika'nın 1956 yılında birinci uçuşunu yapan B-57 Canberra adlı deneme uçağıdır. Sovyetler Birliği'nin hidrojenle çalışan ilk uçağı Tupolev-155'in deneme uçuşu, 1988 yılında yapılmıştır. Türbin yakıtı olarak hidrojeni kullanacak uçaklar konusunda Almanya-Rusya işbirliği, Avrupa Airbus Konsorsiyumu çalışmaları ve Japon hipersonik uçaklar programı sayılabilir.
Hidrojenli kara taşıma araçları konusunda 1990 öncesi yapılmış çok çalışma vardır. Bu araçlarda hidrojenli içten yanmalı motorların yanı sıra yakıt hücreleri ile elektrik motorları kullanılsalar da, içten yanmalı motorlar ağırlıklı yer kapsamıştır. 1980-1990 döneminde on kadar firmanın ürettiği demonstrasyon otoları vardır. Hidrojenli araçlarda hidrojen depoları sıvı hidrojen ya da aşın soğutulmuş sıvı (kriyojenik - ya da hidrojen buzu) ve metal hidrid biçiminde olmuştur. BMW, Dodge, Buick, Suziki gibi pekçok demonstrasyon otosunda sıvı hidrojen tankları kullanılmıştır. Mercedes marka otobüs, station-vvagon ve minibüs tipi demonstrasyon araçlarında ise, metal hidrid depolara yer verilmiştir. Hidridlerden hidrojenin ayrılması için soğutma suyu veya ekzost ısısından yararlanılmaktadır. Ayrıca, hidrojenli içten yanmalı motorlarla çalışan traktör, moto­siklet, çim biçme makinesi da yapılmıştır.
Hidrojenli araçlar konusunda son yılların demontrasyon çalışmaları şöyle sıralanabilir. % 15-20 hidrojen ve %80-85 doğal gaz karışımı yakıt hythane olarak adlandırılmakta olup, bu yakıtla çalışan bir demostrasyon otobüsü 1993 yılında Kanada Montreal'da denenmiştir. MAN firması, içten yanmalı doğal gaz motorundan geliştirdiği tek sıra üzerinde altı silindirli hidrojen motorunu, MAN SL 202 demonstrasyon otobüsüne uygulamıştır. Motor maksimum olarak benzinle 170 kW, hidrojenle 140 kW güç geliştirmektedir. Hidrojen sıvı hidrojen tankından sağlanmakta olup, 1994 yılından bu yana Almanya'da test edilmektedir. MAN D 2566 Diesel motoru da, hidrojene uyarlanmış olarak bir diğer test otobüsüne uygulanmıştır. 85 kW güçlü motoru olan bu otobüs önce metal hidrid depo ile denenmiş, sonra sıvı hidrojen tankı yerleştirilmiştir. Bu otobüsün demonstrasyonu Belçika'da 1994 - 1995 yıllarında yapılmıştır. Bir karma demonstrasyon otobüsü ise, ESAMCO'nun dıştan yanmalı Stirling ve hidrojen motorlu sistemidir.
Bir teknoloji standartsız kökleşemeyeceğinden ve tanımlanamayacağından, hidrojen enerjisi konusunda uluslararası standart çalışmaları vardır. Uluslararası Standartlar Organizasyonu (ISO) tarafından ISO/TC-197 Komitesi oluşturularak, hidrojen enerjisi için uluslararası standart çalışmalarına girişilmiştir. Standart çalışmaları; tanımlar, ölçümler, taşıma, emniyet, araçlar, uçaklar, elektrokimyasal donanımlar, hidridler, çevre ve uygulama alanlarını kapsamaktadır. Çeşitli ülkeler standart hazırlama çalışmasına katılmışken, Türkiye'nin çağırılmasına karşın katılmadığı görülmüştür.

__________________
Bahcesel.com, isini seven, meslegine gonul verenlerin sitesidir.
Bahcesel'in tum imkanlarindan tam olarak sadece BAHCESEL UYELERI faydalanabilir.
Sizde ucretsiz Uye olabilirsiniz.
Bahcesel.com bir omur boyu mesleki irtibat noktaniz olacaktir.

Öncelikli Uygulamalar ile İlgili Eğitim, Öğretim ve Ar-Ge Etkinlikleri
Türkiye'nin 7. Beş Yıllık Kalkınma Planı Genel Enerji Özel İhtisas Komisyonu Yeni ve Yenile­nebilir Enerji Kaynakları Raporu (1993) kapsamında, hidrojen teknolojisine kısaca değinilmekle birlikte, resmileşen kalkınma planında hidrojen enerjisinin adı geçmemektedir. Bilim ve Teknoloji Yüksek Kurulu tarafından saptanan, 1993-2003 yılı ulusal bilim ve teknoloji politikasında hidrojen yakıtına yer verilmemiştir. Hidrojen konusu üniversitelerimiz ve araştırma kuruluşlarımızda çok sınırlı biçimde ele alınmaktadır. Birleşmiş Milletler (UNIDO) desteği ile ICHET projesi kapsamında, İstanbul'da Hidrojen Enstitüsü kurulması konusu gündemdir.
20-22 Kasım 1996 tarihlerinde Viyana'da yapılan 16. UNIDO Endüstriyel Kalkınma Kurulu Toplantısı'nda, UNIDO işbirliği ile ülkemizde Uluslararası Hidrojen Enerjisi Teknolojileri Merkezi (ICHET) kurulması karan alınmıştır. Buna göre, UNIDO hukuksal çerçevesinde özerk bir kurum olarak çalışacak ICHET, İstanbul'da kurulacaktır. ICHET'in tasarlanan amacı, gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler arasında hidrojen teknolojileri köprüsünü oluşturmak, hidrojen teknolojilerini geliştirilmek ve uygulamalı AR-GE çalışmaları yapmaktır. ICHET'in işlevi; kısa ve uzun dönemli eğitim vermek, bilimsel toplantılar düzenlemek, danışmanlık hizmetleri sunmak ve benzeri kuruluşlarla işbirliği oluşturmak biçiminde belirlenmiştir. Merkezin çalışma konuları; hidrojen enerjisi politikaları, hidrojen ekonomisi, enerji ve çevre, hidrojen üretim teknolojileri, hidrojen depolama teknikleri, hidrojen uygulamaları ve demons-trasyonlar olacaktır. Türkiye, ilk beş yıllık dönem için arazi, tesis, ilk yatırım ekipmanı ve işletme faaliyetlerini finanse etmek üzere, 40 milyon ABD $'ı verecektir. ICHET projesi Türkiye'nin hidrojen çağına tutarlı biçimde adım atmasını sağlayacak, Türkiye'ye avantaj kazandıracak önemli bir girişimdir.
Türkiye'de hidrojen yakıtı üretiminde kullanılabilecek olası kaynaklar; hidrolik enerji, güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, deniz-dalga enerjisi, jeotermal enerji ve nükleer enerjidir. Türkiye gibi gelişme sürecinde ve teknolojik geçiş aşamasındaki ülkeler açısından, uzun dönemde fotovoltaik güneş-hidrojen sistemi uygun görülmektedir. Fotovoltaik panellerden elde olunacak elektrik enerjisi ile suyun elektrolizinden hidrojen üreten bu yöntemde, 1 m sudan 108.7 kg hidrojen elde olunabilir ki, bu 422 litre benzine eşdeğerdir.
Türkiye'nin hidrojen üretimi açısından bir şansı, uzun bir kıyı şeridi olan Karadeniz'in tabanında kimyasal biçimde depolanmış hidrojen bulunmasıdır. Karadeniz'in suyunun % 90'ı anaerobiktir ve hidrojensülfür (H2S) içermektedir. 1000 m derinlikte 8 ml.l-1 olan H2S konsantrasyonu, tabanda 13.5 ml.l-1 düzeyine ulaşmaktadır. Elektroliz reaktörü ve oksidasyon reaktörü gibi iki reaktör kullanılarak, H2S den hidrojen üretimi konusunda yapılmış teknolojik çalışmalar vardır. Bu konuda yapılmış bir diğer teknoloji geliştirme çalışması, semikondüktör partikülleri kullanarak fotokatalitik yöntemle hidrojen üretimidir. Güneş ve rüzgar enerjisinden yararlanarak, Karadeniz’in H2S içeren suyundan hidrojen üretimi için literatüre geçmiş bilimsel araştırma olup, Bulgaristan proje geliştirmeye çalışmaktadır.
Teknolojik verilere ve Türkiye'nin enerji-ekonomi verilerine göre, 1995-2095 arasında güneş-hidrojen sistemi ile yapılabilecek yakıt üretimi ve bunun fosil yakıtlarla rekabet olanağı, Ankara Üniversitesi Enerji Çalışma Grubu elemanlarınca bir simülasyon modeli kapsamında bilgisayar çözümleri ile değerlendirilmiştir. Bu ulusal modelde, hidrojen üretiminin artışı için yavaş ve hızlı olmak üzere iki ayrı seçenek alınmıştır. Her iki seçenekte de 2010-2015 döneminde hidrojen enerjisi maliyetinin fosil enerji maliyetinin altına düşebileceği, hidrojen üretiminde sıçramanın 2015 yılından sonra sağlanabileceği, 2015-2030 döneminde fosil yakıt dışalımının düşmeye başlayabileceği bulgulanmıştır. Giderek sağlanacak artışla, 2065 yılında 12.7 EJ enerji eşdeğeri hidrojen üretilebileceği görülmüştür. Hidrojen üretimine bağlı biçimde ulusal kazancın artacağı saptanmıştır. Model bulguları, diğer ülkelerde yapılmış benzer çalışmalara koşut durumdadır.
A.B.D.'de Enerji Bakanlığı (DOE) tarafından, 2025 yılında Amerika'nın toplam enerji tüketiminin %10'nunun hidrojenle karşılanması ve böylece petrol dışalımının yan yarıya azaltılmasının hedeflediği göz önüne alınırsa, Türkiye için yapılmış simülasyon modeli çaılşmasının bir abartma olmadığı anlaşılır. Kuşkusuz, bu bilimsel bir senaryo olup, gerçekleşmesi koşullara ve alınacak önlemlere bağlıdır. Modelin verdiği en önemli sonuç, hidrojenin ülkemiz için de umut olabileceğidir. Hidrojen uzun vadede, payı giderek artacak olan yenilenebilir kaynaklar için çok uygun bir depolama olanağı ve temiz otomotiv yakıtı olması açısından önemli miktarlarda kullanılacaktır. Bu süre 2020'li yıllar olarak tahmin edilmektedir.
Ar-Ge açısından bir enerji araştırma alanı, çeşitli bilimsel dalların kullanılmasını gerektirir. Çok yönlü bu yaklaşım olmazsa orta vadede bir sonuca ulaşabilmek çok zor olacaktır. Uzun dönemli bir enerji ekonomisi değişikliğinin gerçekleşmesi için hükümetlerin mali desteğinin istikrarlı bir şekilde devam etmesi, stratejik planlama, sanayi-devlet işbirliği ve Ar-Ge çalışmaları yapılması gereklidir. Hidrojen programları esas olarak uzun döneme yönelik olmakla birlikte, mevcut enerji altyapısıyla birlikte çalışabilecek kısa dönemli uygulamalar da dikkate alınmalıdır. Hidrojen teknolojilerinin tüm yönlerinin (üretim, depolama, taşıma, kullanma) dikkate alınması ve bu konularda yürütülen Ar-Ge faaliyetlerinin istikrarlı bir şekilde desteklenmesi gereklidir. Bu açıdan üniversiteler ve araştırma kurumlanın katılımı son derece önemlidir.
Sonuç ve Öneriler
Türkiye'de hidrojen enerjisi konusunda yapılmış çalışmalar yok denecek kadar azdır. Dünyada hidrojen teknolojisinin gelişimi ve uygulama planlan göz önünde tutularak, öncelikli Ar-Ge programlarına hidrojen enerjisinin alınması gerekmektedir.
Türkiye'de Birleşmiş Milletler UNIDO destekli Uluslararası Hidrojen Enerjisi Teknolojileri Merkezi (ICHET) kurulması için başlatılmış olan çalışmaların hızla olumlu sonuca götürülmesi gerekir.
21.yüzyılın hidrojen çağı olacağı göz önünde tutularak, ülkemizde de hidrojen enerjisi ile ilgili demonstrasyon çalışmaları yapılmalı, teknolojik gelişim konusunda halk bilgilen­dirilmelidir. Gelişmiş yabancı ülkelerde hidrojenle çalışan otomobil, otobüs vb. araçlar halkı bilgilendirmek için kullanılmaktadır. Türkiye'deki otomotiv endüstrisi demonstrasyon amaçlı hidrojen otoları üretebilecek teknolojiye sahiptir. Bu konuda yönlendirilmeleri gerekir.
[Sadece Bahcesel kullanıcıları linkleri görebilir. Hala kayıt olmadıysanız, kayıt olmak için tıklayınız...]

__________________
Bahcesel.com, isini seven, meslegine gonul verenlerin sitesidir.
Bahcesel'in tum imkanlarindan tam olarak sadece BAHCESEL UYELERI faydalanabilir.
Sizde ucretsiz Uye olabilirsiniz.
Bahcesel.com bir omur boyu mesleki irtibat noktaniz olacaktir.