” Evet dostlarım. Bir gün suyun yakıt olarak kullanılacağına, onu oluşturan hidrojen ve oksijenin tek başına veya aynı anda kullanıldığında, kömürün göremeyeceği yoğunlukta ve tükenmez bir ısı ve ışık kaynağı sağlayacağına inanıyorum. ” Jules Verne 1875’te “Gizemli Ada” adlı eserinde.

Hidrojen %95 oranında fosil yakıtlardan gelir . Birçok ülkenin hedefi, çok sayıda sera gazı yayan fosil enerjilerden değil, yenilenebilir enerjilerden veya karbondan arındırılmış olanlardan (nükleer dahil) gelen yeşil hidrojen geliştirmektir .

Hidrojen nedir?

Hidrojen hakkında bilinmesi gereken 6 şey

Dihidrojen (gerçek adı, sistematik olarak iki hidrojen atomundan oluştuğu için, kimyasal sembolü H2’dir), hidrojen hidrokarbonlar (veya kömür, gaz veya petrol gibi fosil yakıtlar) ve su tarafından üretilir.
Düşündüğümüzün aksine hidrojen bir enerji değil, birincil bir kaynaktan yaratılan ve kimyasal bir reaksiyonla üretilen bir enerji taşıyıcısıdır. Bu yüzden her zaman diğer atomlarla birleşmiştir.
Düşük karbonlu hidrojen üretmenin üç tekniği vardır: gazlaştırma, su elektrolizi ve buhardan doğal gaz dönüşümü.
Evrende bulunan atomların yaklaşık %92’si hidrojen atomlarıdır. Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün gibi yıldızların ve gazlı gezegenlerin ana elementidir.
Günümüzde hidrojen, rafinasyonda, azotlu gübreler ve patlayıcılar için amonyak (NH3) üretiminde , plastik imalatında metanol üretiminde ve çelik endüstrisinde demir-çelik için kullanılmaktadır.
“Yeşil” hidrojen, karbon nötrlüğüne geçişte gelecekteki bir kaldıracı temsil ediyor. Ancak şu anda dünyadaki hidrojenin yalnızca %1’ini temsil ediyor.

Yeşil hidrojen, varlıklar ve kısıtlamalar

Üretim yöntemleri

Dihidrojen genellikle başka bir molekülle ilişkilendirildiğinden , atomu izole etmek için çıkarılması gerekir. Ayrıca, dihidrojen iki hidrojen atomundan oluştuğundan, molekülün yalnızca bir hidrojen atomuna sahip olması için eşit olarak bölünmesi gerekir. Hidrojen üretmenin farklı yöntemleri:

Metan pirolizi
Bu yeşil hidrojen üretim sistemi, CO (karbon monoksit) ve H2 (hidrojen) karışımının kömür veya diğer biyokütle ile temas halinde yanmasından oluşur. Metan, doğal gazın ana bileşeni olduğu ve atomlarının birleşimi basit ( CH4 ) olduğu için kullanılır, bu nedenle hidrojen daha kolay çıkarılır. Aslında bu sürecin reaksiyonu katı halde CO2’yi reddeder. Bu nedenle H2’yi çıkarmak kolaylaşır.

Suyun elektrolizi
Su elektrolizinin görevi, hidrojen ve oksijen atomlarını çıkarmak için su molekülünü (H20) ayırmaktır. Bu çözelti şüphesiz en çok kullanılanıdır çünkü CO2 emisyonu olmaz. Tepkime yalnızca su formundaki oksijeni reddeder.

Elektroliz, çok ağır olan elektriği kullanarak çalışır. Ayrıca, bir elektrolizin yapımı da çok sevimlidir. Bu yöntem kiralanabilir olduğu için, nükleer, nükleer yakıtlı veya güneş panelleri gibi yenilenebilir bir enerjinin ara maddesinden sağlanacak olan az miktarda karbonlu elektriğin kullanılması gerekir. Bu yenilenebilir enerjilerin kaybı, yeşil hidrojen üretimi yapmayan çok sayıda elektrolizörün yapımında bir başarısızlıktır.

Doğal gazın buharla dönüştürülmesi
Doğal gazın buharla dönüştürülmesi, CO2 içeren bir karışım elde etmek için metanın suyla kimyasal reaksiyonudur. Bu işlem sayesinde karbondioksit, karbondan arındırılmış hidrojen üretebilir.

Faydalar

Hidrojeni bazı endüstriyel sektörleri karbondan arındırmak, elektrik depolamak veya ulaşımı güçlendirmek için kullanabiliriz.
Hidrojenin sera gazı (GHG) emisyonlarının azaltılmasına katkıda bulunma potansiyeli büyüktür.
Tamamen temiz olan hidrojen CO2 yaymaz ve çok hafiftir. Seri üretilirse küresel ısınmanın azaltılmasına katılır ve bu nedenle enerji dönüşümünde önemli bir oyuncudur.

Kısıtlamalar

Hidrojenin depolanması, kullanımına gerçek bir engel teşkil eder. Yüksek kütlesel enerji yoğunluğuna sahiptir ancak çok hafif olduğu için hacmi düşüktür.
Bir plan, onu -253°C’lik düşük bir sıcaklıkta (4l H2 = 1l petrol) sıkıştırmak için sıvı hale getirmektir.

İklimde gerçek olumlu değişiklikler yaratmak için düşük karbonlu hidrojenin seri üretimi gereklidir. Aksine, küçük miktarlarda yeşil hidrojen üretimi küresel ısınmaya neden olur.

Yeşil hidrojen, bugün çok yüksek olan elektriğe bağlı olduğu için çok maliyetlidir. Ayrıca, yeşil hidrojen üretiminin temel dayanağı olan yenilenebilir enerjilerin, elektrolizörlerin ve yakıt hücrelerinin maliyetlerini düşürmek de gereklidir.
Bu yeşil enerjinin dağıtımı, yenilenebilir enerjilerle çalışan üretim kapasitesine, bunları dağıtmak için bir ulaşım ağına ve çeşitli depolama alanlarına sahip olması gereken devasa altyapılar da gerektirir.

Yeşil hidrojenin kullanım alanları nelerdir?

Toplu taşıma

Hidrojen motoru için en uygun sistem yakıt hücresi kullanımıdır . Akülerden daha hafif ve daha verimlidir, ayrıca çevre için de mükemmeldir. Gerçekten de hücreler, motorda bulunan hidrojeni havadaki oksijenle birleştirerek çalışır. Bu reaksiyon, aracın motoruna güç verecek elektriği üretir. Tek atık ürün temiz sudur.

Yakıt hücreleri 1839’dan beri roketlerde elektrik sağlamak için kullanılıyor. İlkleri Gemini ve Apollo uzay görevlerinde kullanıldığı için bugün de roketlere güç sağlamak için kullanılıyor. Bu nedenle yakıt hücreleri ağır araçlar için “yeşil” motorlar sağlamak üzere daha kolay seçiliyor. Gerçekten de bir kamyonu çalıştırmak için yeterli güç elde etmek için çok fazla elektrik pili gerekecek ve bu da motoru çok ağır hale getirecek.

Arabalar ve kamyonlar

Fransa’da ulaşım, sera gazları yayan önde gelen sektördür, tüm GHG’lerin %30’u. Yenilenebilir elektrolizle çalışan bir hidrojen aracı , dizel bir araç için 45 tona kıyasla yalnızca 15 ton CO2 yayacaktır. Bu çözüm, bir termal motorlu araca kıyasla karbon etkisini %74 oranında azaltacaktır.

Hidrojen metana dönüştürülürse, büyük miktarda elektrik depolama yeteneğine sahiptir. Bu nedenle, aralıklılığa tabi olan rüzgar türbinleri veya güneş panelleri gibi yenilemelerin arızalanması durumunda kullanılabilir. Bunlar etkili bir şekilde iklime bağlıdır, bu nedenle elektrik üretiminde kesintilere maruz kalabilirler.

Elektrikli ve hidrojenli araçlar arasındaki en büyük fark otonomidir. Hidrojenli araç 600 km’ye kadar yol alabilir ve hızlı bir şekilde şarj olabilirken, elektrikli araç daha yavaş şarj olur.

Trenler

Fransa’daki demir yolu hatlarının %55’i elektrikle, geri kalanı dizelle çalışıyor. Bu nedenle SNCF ve diğer Fransız şirketleri daha fazla CO2 içermeyen filo dağıtmak için çalışıyor .
Örneğin Alstom, yolcu taşıyan ilk hidrojen trenini Ağustos 2022’de Almanya’da hizmete soktu. Bir hidrojen yakıt hücresiyle çalışıyor .

Uçaklar

Airbus bu yeni enerji dağıtımına katılmak istiyor ve 2035 yılına kadar hidrojen uçakları üretmeye kararlı . Bunu yapmak için şirketin belirli ürünler, hafif yakıt hücreleri üretmesi ve güçlü elektrik motorları edinmesi gerekiyor.

Hidrojen yakmak otomatik olarak ısı üretir, bu yüzden kömürü hidrojenle değiştirmeyi düşünebiliriz.
Örneğin, kömürle demir ve çelik üretimi büyük miktarda sera gazı emisyonu yayar. İsveç’teki bir fabrika demir üretimi için hidrojen kullanır. Bir ton demir üretimi 25 kg CO2 emisyonuna neden olurken, kömür kullanımı 1 ton demir için 1850 kg CO2 emisyonuna neden olur.

Bugün kömür yoluyla demir cevherinin indirgenmesiyle yapılan çelik üretimi, yarın karbondan arındırılmış hidrojen yoluyla yapılabilir.

Elektrik depolama

Enerji dönüşümüne ve küresel ısınmanın azaltılmasına yardımcı olmak için giderek daha fazla şirket yeşil hidrojen üretme işine giriyor. Hidrojen tehlikeli bir gaz olduğundan, bu şirketler tesislerini güvence altına almalı ve çalışanlarını korumalıdır. Bu nedenle, OLCT100 sabit gaz dedektörü, X-am 2500 4 gaz dedektörü , GasBadge Pro tek gaz dedektörü veya Spyglass IR3-H2 hidrojen veya metanol alev dedektörü gibi hidrojen algılama cihazlarına yönelik giderek daha fazla talep alıyoruz

Endüstrilerin karbondan arındırılması

Dünya çapında geliştirme projeleri

NortH2 projesi, Hollanda açıklarındaki açık deniz rüzgar gücünden elde edilen yenilenebilir elektrik kullanılarak yeşil hidrojen üreten Avrupa’nın en büyük hidrojen üretim projesidir.

Alman şirketi H2Fly, birkaç yıldır havacılık için hidrojen yakıt hücrelerinde uzmanlaşıyor. İlk uçak 2016 yılında başarıyla fırlatıldı.

Alman şirketi Home Power Solution , evsel güneş hidrojen santralleri (picea) üretiminde öncüdür. Bireyleri karbondioksit salınımını durdurmak için enerjilerini tüketmeye zorluyor.

İsviçreli H2 Energy şirketi, yenilenebilir enerjilerden elde edilen hidrojeni bir enerji sütunu haline getirerek küresel ısınmayı durdurmayı kendine misyon edindi.

Fransa , hidrojeni Fransa için geleceğin enerjisi haline getirmek için giderek daha fazla yatırım yapıyor . Karbon nötrlüğüne karbondan arındırılmış hidrojen yoluyla ulaşmak için SNBC (Ulusal Düşük Karbon Stratejisi) yol haritasını izliyor.
France Hydrogène derneği, hidrojen çözümleriyle enerji geçişini gerçekleştirmek için birçok ekonomik aktörü (büyük endüstriyel gruplar veya yeni kurulan şirketler) bir araya getiriyor. Pau, 2021’in başlarında hidrojenle çalışan otobüs filosu
kuran öncü şehirlerden biri. Bir baraj tarafından yerel olarak sağlanan elektrik sayesinde, bu üretim maliyetini düşürüyor. John Cockerill şirketi enerji geçişinde uzmanlaşıyor ve yeşil hidrojen üretimi ve elektrolizörlerin yapımını geliştiriyor.