Neleri GÖremiyoruz

4.7. ÇAĞDAŞ YAKIT :

HİDROJEN..

4.7.1. BİZ NERESİNDEYİZ ?
Söze başlarken, "uluslararası hidrojen enerjisi çalışmalarının önde gelen isimlerinden birinin Prof.Dr.Nejat VEZİROĞLU ⁹² adlı bir Türk olduğunu belirtmek uygun olur. İstanbul'da uluslararası bağlantılı bir "Hidrojen Araştırma Merkezi" kurulma çalışmalarının sürdürüldüğünü de söylemek gerekir.

Güneş–Hidrojen sistemi gelecekte Türkiye için de umut vericidir. Umut verici başka bir durum da Karadeniz’in 200m dibinde bulunan H2S Hidrojen Sülfür gazıdır. Bu gaz bir bakıma hidrojen deposudur. Bu gazdan bilinen teknolojilerle hidrojen üretmek çok kolaydır. Ayrıca, Doğal Zeolit rezervleri açısından çok zengin oluşumuz, hidrojenin en büyük problemi olan depolama sorununu da çok kolay çözeceğimizi gösterir. Zeolitin çare olması, bir yerde Karadeniz‘in dibindeki hidrojeni arabalarımıza yakıt olarak çok ucuz ve tehlikesiz olarak koymak anlamındadır.." diyor Prof.Dr Ertuğrul YÖRÜKOĞULLARI ⁹³

4.7.2. ÖZELLİKLERİ VE ENERJİYE

DÖNÜŞÜMÜ
Görünmez ve kokusuz bir gaz olan hidrojene yeryüzünde diğer elementlerle bileşik yapmış halde rastlanır. Yanma sonucunda sadece su buharı meydana gelir. Bu su tekrar ayrıştırılıp hidrojen elde edilebilir. Yanma sırasında, canlı organizmayı tehdit edecek hiçbir zehirli atık, kül ve benzeri maddeler meydana gelmez. Hidrojen üretirken elde edilen oksijen de hidrojenle birlikte nakledilebilir ve kirlenmiş suların, şehir atıklarının temizlenmesinde kullanılabilir. Ağırlık olarak 1kg benzine göre 1kg hidrojen 2.75 katı daha çok enerji üretir. Bu yüzden sıvı hidrojen uzay araçları için en uygun yakıttır.
Alev parlaklığı düşük ve tutuşma sıcaklığı benzine göre iki katından daha yüksek, doğal gaza göre % 10 fazla olduğundan daha emniyetlidir. Buna karşılık alev sıcaklığı benzine çok yakın iken, doğal gazdan yine % 10 daha fazladır. Doğal gaz kullanılan yerlerde tesisatta önemli bir değişiklik olmadan hidrojene dönülebilir. Hidrojenin yoğunluğu doğal gazdan az olduğundan boruların akım kapasitesi arttırılabilir. Yani borularda aynı zamanda daha fazla gaz nakli sağlanabilir.
Fosil yakıtlar sadece zengin karışımlarda yanabilirler. Buna karşılık hidrojen, havası fazla "zayıf" karışımlarda da kolaylıkla yanar. Verimlilikten dolayı, bir yolcu uçağında uçak benzini yerine hidrojen kullanılması % 19, süpersonik jette % 39 , otomobillerde ise % 60 a kadar enerji tasarrufu sağlar.

4.7.3 DEPOLAMA VE KULLANIM

AVANTAJLARI
Mekanik, elektrik ve ısı enerjisine kolaylıkla dönüştürülebildiğinden fosil yakıtlardan daha ekonomik depolama ve kullanma avantajına sahiptir.
1- Hidrojenin elektrik hücrelerinde "elektriğe" dönüşmesi, termal ünitelerden çok daha ekonomiktir. Dönüşüm randımanı termal ünitelere göre iki katıdır. Deneme hidrojen pillerinde bu randıman üç katına yaklaşmıştır.
2- Bir hidrojen-akü-elektrikli motor sistemi, benzin ya da dizel motorlarına göre iki katından daha fazla randımanla yakıtı "mekanik güce" çevirebilmektedir.
3- Endüstriyel ya da evsel ısıtma ve soğutma gereksinimlerinde hidrojen, fosil yakıtlara göre % 24 den daha fazla verimle "termal enerjiye" dönüşmektedir.
Randıman yüksekliği, iş yapan cihazların küçülmesini de beraberinde getirecek, bu da daha az malzeme, insan ve mekanik gücü kullanımı yüzünden genel randımanı pozitif yönde etkileyecektir. Herhangi bir üretim için fosil yakıt yerine hidrojen kullanmak % 26'lık bir kaynak tasarrufu sağlayabilmektedir..
Çoğunlukla suyun elektrolizi yöntemi ile elde edilen hidrojenin 21. yüzyılın yakıtı ve enerji depolama maddesi olacağı konusunda çoğu bilim adamı ve araştırmacı artık hemfikirdir. Uçucu ve yanıcı hidrojenin kullanılır hale gelmesi, üretimi, depolanması ve ulaşımı gibi sorunların aşılması bizi biraz uğraştıracağa benzer.. Fakat gelişmeler bu enerjinin anahtar teknoloji olacağı yolunda güçlü işaretler taşımaktadır. Hidrojen, gaz ve sıvı olarak; çelik depolarda, gaz olarak; metal hidridler ya da doğal ve yapay zeolitler içinde farklı biçimde depolanabilmektedir.
Prensip olarak hidrojenle konutları ısıtmak, santralleri işletmek, türbin ve motorları çalıştırmak mümkündür.

Hidrojen ve oksijen tepkimesinin yakıcı madde hücrelerinde kontrol altında tutulabilmesi çalışmaları, en çok yatırım yapılan konu haline gelmiştir. Başta otomobil üreticileri en büyük gayreti göstermektedir. 2001 yılı yazında Berlin'de bu teknoloji ile çalışan ilk şehir otobüsünün sefere konulması planlanmıştır. Uzun vadeli en iyi seçenek olarak görülen hidrojenin yakıt ikmali sorunu çözüldüğünde bu işin önü tamamen açılacaktır.

4.7.4. ELDE EDİLMESİ
"Hidrojen, elektroliz yöntemi ile ve % 75-80 arası verimle üretilirken, elektrik enerjisi kimyasal enerjiye dönüşmektedir. Kimyasal enerjiden tekrar elektrik enerjisine dönüşüm, yakıt hücreleri kullanılarak gerçekleşmektedir. Yakıt hücresi; hidrojen enerjisini düşük gerilimde doğru akıma çeviren elektrokimyasal cihazdır. Bu işlem için gerekli olan oksijen ise zaten elektroliz işlemi sırasında ortaya çıkmaktadır." ⁹⁴
"Tek yanma atığının su olması, birim kütle başına yüksek enerji içermesi ve yakıt pilleri aracılığı ile doğrudan elektrik enerjisine çevrilebilmesi, hidrojeni geleceğin ideal yakıtı haline getirmektedir. Doğada anaerobik bakteriler, fotosentetik bakteriler ve alglerin birçok türü, metabolizmalarının gereği olarak hidrojen üretebilmektedir. Biyolojik sistemlerle hidrojen üretimi, düşük verim ve yüksek maliyet nedeni ile henüz ekonomik olarak uygun olmamakla beraber araştırmalar gelecek vaat etmektedir. Biyolojik olarak hidrojen üretimi sırasında elde edilen yan ürünler, ekonomi sağlamada önemli faktör olacaktır. Örneğin; ilaç sanayiinde,cerrahi malzemelerde ve ambalajlarda kullanılan ve biyolojik olarak buzunabildiğinden çevreyi kirletmeyen özel bir plastik türü olan Polihidroksibütirat, şeker fabrikası atık suyu "malat"tan hidrojenle birlikte elde edilmektedir." ⁹⁵
Hidrojen; "kendini yenileyebilen enerji türlerinden kazanıldığı sürece !" kendisine alternatif ya da rakip gibi görünen metanol, doğal gaz gibi yakıtlarla en büyük farkını ortaya koymaktadır. Çünkü diğer enerjilerin büyük çoğunluğu; kömür ya da petrol ya da nükleer, yani artık ve atık sorunu taşıyan ve tükenmeye mahkum kaynaklardan ya da o kaynakları üretim enerjisi amaçlı kullanarak elde edilmektedirler.. Hidrojen elde etmek için ise sadece güneşin varlığı yeterlidir. İşte bu yüzden, önümüzdeki 20-30 yıl içinde en ümit verici seçenek ve dolaylı enerji kaynağı olma özelliğini korumaktadır.
4.8. MELEZ "HİBRİD"

SİSTEMLER

4.8.1. FOSİL VE NÜKLEER YAKIT

SANTRALLERİNE BAKIŞ
Fosil kaynak kullanan santrallerin, kaynak kapasiteleri yüzünden gelecek vaat etmeyen ve atıkları ile sorun yaratan görüntüleri bu çalışmada özetle ele alınmış ve genel tabloda karşılaştırması yapılmıştır. Onları bundan böyle, sadece ticari amaçlı düşünce sahiplerinin kısa vadeli çözüm arayışları olarak kabul ediyoruz. Çaresiz olduklarını düşünerek seçtiklerine inandığımız bu üretim biçimlerinden, uzun vadeli ticari ve insani düşüncelerle en kısa zamanda vazgeçeceklerine inanıyorum.
Sırf şimdilik ticari değeri olduğu için kalan kısıtlı kaynakları sonuna kadar tüketmek mi gerekir, yoksa şimdiden temiz kaynaklara yatırım yapıp, insani ve bilimsel gereksinimler için fosil stokları bugünkü hali ile bırakmak mı gerekir ?.. Önce sanayicilerimizin sonra da siyasilerimizin, bu soruların cevapları üzerinde derin derin düşünmeleri gerektiğine inanıyorum. Cevap vermek de zor, uygulamak da. Kabul ediyorum !. Ama halk arasında yaygın bir söz vardır "kolay olanı herkes yapar !" Galiba şu anda yaptığımız sadece kolay olan ve işimize gelen !..
40 ila 60 yıl arasında, yani bir insan hayatı ile sınırlı ölçüdeki kaynakların, hala büyük bir iştahla tüketilmeye çalışılmasına, giderayak ele geçen bu para kazanma fırsatının ilkel içgüdülerle ve acımasızca değerlendirilmesi olarak bakıyorum. Dünyanın geçmekte olduğu bu kritik dönemde at gözlüklerini takarak, nakit birikimlerini bu yoldan güçlendirmekte olan firmalar herhalde, kendilerini sonraki dönemlerde mali yönden sigortalamış olacaklarını düşünmekteler. Temiz kaynakların büyük bir gayretle araştırıldığı ve uygulandığı teknolojik gelişimin, deneyimin ve yatırımın dışında kalma bedelinin gelecekte çok daha ağır olacağını ise hiç düşünememektedirler.
Diğer yandan, nükleer santrallerin terk edilme nedenleri, zaten her şeyi anlatıyor. Onların atmosferik atık sorunu yaşamadığını düşünüp, yüksek enerji potansiyelleri yüzünden zaman zaman gündeme getirilmelerinin nedenlerini de sanırım artık herkes kavradı.
O yüzden, karma sistemler anlamında kullanılan "hibrid" yani "melez" enerji sistemlerinden bahsederken; fosil yakıtlar, doğal gaz ve nükleer enerji santralleri göz ardı edilmiştir. O konu, güncel karlılık hesaplarının uzmanlarına bırakılmıştır.
4.8.2. TEMİZ YAKIT SANTRALLERİ
İlk akla gelen akılcı alternatif karma sistem, güneş ve rüzgarın birbirine destek olmasıdır. Gündüz etkili olan güneşe karşılık gece artan rüzgar hızı, mevsimsel olarak da güneşin çok olduğu yaz aylarında rüzgarın az, güneş enerjisinin azaldığı kış aylarında ise rüzgarın fazla olması bu birlikteliği mantıklı kılmaktadır. Bu beraberliğe jeotermal kaynakları dahil etmek, elverişsiz koşullarda ondan takviye almak da mümkündür.
Melez sistemleri kurarken amaç; birbirini destekleyen, ekonomik olan ve kaynak israfına yol açmayan beraberliklerin planlanması ve enerjide sürekliliğin sağlanması olmalıdır.. Mazotlu bir jeneratör ile doğal gaz kombinasyonu da melez bir sistemdir. Fakat atıkları, kısıtlı kaynak potansiyelleri ve dışa bağımlılıkları ile mantıklı, akıllı ve uzun vadeli çözüm oldukları söylenemez. Olsa olsa günümüz sanayicilerinin, devletin yanlış enerji politikaları sonucu gelinen dayatma noktasında can simidi gibi sarıldıkları güncel bir çözümdür.
Yıllardır süren yanlış enerji politikaları ve yatırımlarının sonucu zaman zaman yoğunlaşan enerji kesintileri, benzin ve mazot ile çalışan jeneratör pazarını alevlendirmektedir. Nedense, yaratılan bu yapay sıkıntılar bile çoğu kimsenin aklına, genellikle jeneratör ile kıyaslanabilecek bedelde olan temiz kaynakları getirmemektedir. Bu çalışma, enerjiye en çok ihtiyacı olan sanayicilerin aklına "alternatif" sevdasını düşürebilirse, yeni ve çağa yakışır melez çözümlerin üretilmesi mümkün olacaktır..
4.9. ENERJİ DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİNİN GENEL KARŞILAŞTIRMA TABLOSU
Enerji Mimarlığına geçmeden önce, geleneksel ve alternatif "temiz" enerji elde etme biçimlerinin ana başlıkları ile genel bir karşılaştırması sanırım akılda kalıcı ve çok şey anlatıcı olacaktır. Tümüne göz attığınızda göreceksiniz ki herhangi bir seçeneği yüzde yüz dışlamak ya da kabul etmek yerine; nerede, ne amaçla ve ne kadar süre ile kullanabileceğimizi bilmek daha önemlidir. Belki de tümüne hayatımızda yer verebileceğimiz düşünülebilir. Nitekim, öyle de yapmadık mı ? Yüksek sesle tartıştığımız "etkinliklerin olumsuz sonuçları" çoğunlukla sistemin kendisinden çok, kullanım biçiminden kaynaklanmakta.. Teknik sorunların çözülemeyişi ve yanlış öncelikler, bazen hiç günahı olmayan sistemleri baş belası hale getirmekte..
Bütün enerji santrallerinin yapılabilir ya da katlanılabilir olduğu bir boyut vardır. Burada sabit bir gücü karşılaştırmaya temel alırken, bunun yanıltıcı yönünü göz ardı etmemek gerekir. Bu tablonun amacını, "enerji santrallerine kuşbakışı göz atmak" olarak değerlendirmek daha doğru olur. Bizi karar aşamasına götürecek olan, buradaki basit karşılaştırma değil, bu araştırma boyunca dile getirilmeye çalışılan yüzlerce faktör olmalıdır. Rakamsal boyutta karşılaştırmalardaki yanıltıcı faktörlerinin, bu konularda üretilmiş yorum ve bilimsel çalışmalar yardımı ile önemli ölçüde giderilebileceğine inanıyorum.
4.9.1. NÜKLEER SANTRAL 1000MW Kurulu güç
1- Yıllık verimi : 6570 saat ( %75 )
2- Ömrü : 25-30 yıl
3- Yatırım maliyeti : 3-4 milyar dolar
4- Üretim maliyeti : (İşletme giderleri dahil)

KWh : 7.5 sent

5- Bakım Maliyeti : ...........

6- Tesisin kapladığı alan : yaklaşık 30 dönüm

7- Yaklaşık yapım süresi (Üretime geçene kadar)

dört-beş yıldır.

8- Yatırımın geri dönüş (Amortisman) süresi : ..........

9- Zararlı atık ve artıkları: Radyasyonlu atıklar

10-Yararlı yan işlevleri :

....................................................

11-1kWh için tükettiği su : 2.3 litre

( güneşe göre 1150 kat )

12-1kWh için tükettiği yakıt :
4.9.2. RÜZGAR SANTRALİ 1000 MW Kurulu güç
1- Yıllık verimi : 3285 saat ( % 37.5 )
2- Ömrü : 20 yıl
3- Yatırım maliyeti : 1.1 milyar dolar

4- Üretim maliyeti (İşletme giderleri dahil)

KWh : 0.01-0.10 sent.

5- Bakım maliyeti : Tesis ömrü boyunca yatırımın % 4'ünü geçmez.

6- Tesisin kapladığı alan : 300 dönüm.

( Altı kullanılabilir. )

7- Yaklaşık yapım süresi ( Üretime geçene kadar ) en çok 6 aydır . Bir yıl ön ölçüm yapılır.

8- Yatırımın geri dönüş ( Amortisman ) süresi : 3 yıl

9- Zararlı atık ve artıkları: Yok

10-Yararlı yan işlevleri : İlk yapıldığında görsel

çekim alanı

11-1kWh için tükettiği su : 0.004 litre

( güneşe göre 2 kat )

12-1kWh için tükettiği yakıt : Yok

4.9.3. GÜNEŞ SANTRALİ 1000 MW Kurulu güç
1- Yıllık verimi : 2190 saat ( % 25 )
2- Ömrü : 50-60 yıl
3- Yatırım maliyeti : 6 milyar dolar
4- Üretim maliyeti : ( İşletme giderleri dahil )

KWh : 0.0-0.4 sent

5- Bakım maliyeti : Tesis ömrü boyunca yatırımın % 1'ini geçmez.

6- Tesisin kapladığı alan : 3.000 dönüm. Bina ve

çatı yüzeyi olarak değerlenebilir.
7- Yaklaşık yapım süresi (Üretime geçene kadar) en çok 3 aydır.

8- Yatırımın geri dönüş (Amortisman) süresi :

15-20 yıl

9- Zararlı atık ve artıkları: Yok

10-Yararlı yan işlevleri : Panellerin gölgelik ve

cephe elemanı olabilmesi

11-1kWh için tükettiği su : 0 - 0.002 litre

( 1 birim )

12-1kWh için tükettiği yakıt : Yok
4.9.4. JEOTERMAL SANTRAL 1000 MW kurulu güç
1- Yıllık verimi : 7300 saat ( % 83.3 )
2- Ömrü : 25-30 yıl
3- Yatırım maliyeti : 2 milyar dolar

4- Üretim maliyeti : ( İşletme giderleri dahil )

KWh : sıfıra yakın

5- Bakım maliyeti : yatırımın %2'sini geçmez

6- Tesisin kapladığı alan : 20 dönüm
7- Yaklaşık yapım süresi :(Üretime geçene kadar) 1.5 yıl

8- Yatırımın geri dönüş (Amortisman) süresi :

25 yıl

9- Zararlı atık ve artıkları:

....................................................

10-Yararlı yan işlevleri : bölgesel ısıtma, sağlık hizmetleri,sanayi ısıtması

11-1kWh için tükettiği su : ........ ( dönüşümlüdür )

12-1kWh için tükettiği yakıt :

4.5.5. HİDROELEKTRİK SANTRAL 1000 MW kurulu güç
1- Yıllık verimi : 5000 saat ( % 57 )
2- Ömrü : santral 100-200 yıl, baraj ünitesi 50-100 yıl
3- Yatırım maliyeti : 1- 1.3 milyar dolar

4- Üretim maliyeti : ( İşletme giderleri dahil )

KWh : 0.05 sent

5- Bakım maliyeti : ..................

6- Tesisin kapladığı alan : .........
7- Yaklaşık yapım süresi :( Üretime geçene kadar ) 5-8 yıl

8- Yatırımın geri dönüş ( Amortisman ) süresi :

10 –15 yıl

9- Zararlı atık ve artıkları: İlk yıllarda sera gazı

10-Yararlı yan işlevleri : Tarımsal sulama ve taşkın

kontrol olanağı

11-1kWh için tükettiği su : ................

( dönüşümlüdür )

12-1kWh için tükettiği yakıt : yok
4.9.6. PETROLE DAYALI TERMİK SANTRAL

1000 MW kurulu güç :

1- Yıllık verimi : .............................

2- Ömrü : .............................
3- Yatırım maliyeti : 2 milyar dolar

4- Üretim maliyeti : (İşletme giderleri dahil)

KWh : 3-7.9 sent

5- Bakım maliyeti : ..................

6- Tesisin kapladığı alan : .........
7- Yaklaşık yapım süresi :( Üretime geçene kadar )

...............

8- Yatırımın geri dönüş (Amortisman) süresi : ...........

9- Zararlı atık ve artıkları:

CO2 ve CO, H2O, SO2, NOx

10-Yararlı yan işlevleri :

....................................................

11-1kWh için tükettiği su : 1.6 litre

( güneşe göre 80 kat )

12-1kWh için tükettiği yakıt :...........

4.9.7. KÖMÜR SANTRALİ 1000 MW kurulu güç
1- Yıllık verimi : 6570 saat ( % 75 )
2- Ömrü : 30 yıl
3- Yatırım maliyeti : 0.7-1.4 (ithal kömür)

1.6 (linyit) milyar dolar

4- Üretim maliyeti : ( İşletme giderleri dahil )

KWh : 2.5 (linyit) -3.5 (ithal kömür) sent

5- Bakım maliyeti : yatırımın %5'ini geçmez

6- Tesisin kapladığı alan : .........

7- Yaklaşık yapım süresi :(Üretime geçene kadar) 4-5 sene

8- Yatırımın geri dönüş (Amortisman) süresi : ...........

9- Zararlı atık ve artıkları:

CO2 ve CO, H2O, SO2, NOx,kül

10-Yararlı yan işlevleri : Buhar üretimi

11-1kWh için tükettiği su : 1.9 litre

( güneşe göre 950 kat )

12-1kWh için tükettiği yakıt : 0.380 kg kömür

4.9.8. DOĞALGAZ SANTRALİ 1000 MW kurulu güç
1- Yıllık verimi : 7000 saat ( % 80 )
2- Ömrü : 20-30 yıl
3- Yatırım maliyeti : 0.40-0.70 milyar dolar.

4- Üretim maliyeti : (İşletme giderleri dahil)

KWh : 3,4 - 5 sent

5- Bakım maliyeti : 0.04 sent/kwh

6- Tesisin kapladığı alan : 400 dönüm
7- Yaklaşık yapım süresi :(Üretime geçene kadar) 2,5-3 yıl

8- Yatırımın geri dönüş (Amortisman) süresi : ...........

9- Zararlı atık ve artıkları:

CO2 ve CO, H2O, SO2, NOx az miktarlarda

10-Yararlı yan işlevleri :

buhar elde ediliyor

11-1kWh için tükettiği su : 0.0024 litre

( güneşe göre1.2 kat )

12-1kWh için tükettiği yakıt : 0.193 m3 doğal gaz
( Boş bırakılan bölümler, henüz sağlıklı done bulunamamış olan bilgilerdir. Yeni bilgilere ulaşıldıkça tamamlanacaktır.)

5. BÖLÜM

ENERJİ MİMARLIĞI

5.1. BİR SAPTAMA