Hidrojen geleceğin sürdürülebilir otomotiv yakıtı olarak bir atılımın zirvesinde olabilir mi?

Uzun süredir nihai temiz enerji yakıtı olarak tanıtılan hidrojen, sözünü hiç bir zaman tam olarak yerine getirmedi. Ancak, önde gelen bir küresel enerji organizasyonundaki uzmanlara göre, bunların hepsi değişmek üzere olabilir.

“İklim değişikliğinin büyük zorluklarının yanı sıra rüzgâr ve güneş endüstrilerinin yükselişi, ona yeni bir ivme kazandırıyor ve otomotiv endüstrisinin ötesinde hükümet ve işletmelerden yeni ilgi görüyor” Fatih Birol Ulusal Enerji Ajansı[1] (IEA) İcra Direktörü; IEA, Japonya’nın Nagano Eyaleti Karuizawa’da yapılan G20’de ‘Hidrojenin Geleceği’ raporunu lanse etti

Aynı zamanda Dünya Ekonomik Forumu Enerji Danışma Panelinin başkanlığını üstlenen Sayın Birol, yeni teknolojilerin ve süreçlerin gelişiminin, hidrojenin artık mobilite konusunda bir devrim yaratma potansiyeline sahip olduğu anlamına geldiğine inanıyor.

Temiz araçların bugün ve sıfır net emisyon geleceği arasındaki boşluğu doldurmada hayati rol oynayacağının altını çiziyor ve hidrojenin depolama kapasitesinin – “Teksas’taki büyük bir hidrojen depolama tesisi… dünyanın en büyük lityum-iyon batarya kompleksinden yaklaşık 1.000 kat daha fazla elektrik tutabilir”- büyük ilerlemenin kilidini açmasında önemli bir bileşen olabileceği anlamına geliyor.

Elektrifikasyon kişisel taşımacılığın geleceğinin büyük bir parçası olarak belirlenirken, Sayın Birol, hidrojenin potansiyel gücünün, büyük sanayi sektörlerinin geleneksel limanlarına doğal eğilimi ile birlikte kamyon ve gemilerden rafinerilere, kimyasal tesislere ve çelik fabrikalarına kadar her şeye enerji sağlamanın yeni yollarını bulma konusunda bir fırsat sunduğuna inanıyor.

Vizyonu gerçeğe dönüşürse günümüzün ağır ve kirli sanayileri bir çırpıda dönüştürülecektir. Sera gazları ve zararlı emisyonlar gidecek, bunun yerine, sadece daha fazla enerji üretmek için kullanılabilen, yalnızca su üreten bir enerji süreci geçecektir.

Ve bunların hepsine “evrendeki en bol bulunan element” enerji sağlayabilir. Sayın Birol’un sözleriyle: “Sevilmeyecek nesi var?”

Kaçınılmaz olarak, hala aşılması gereken önemli zorluklar var. Yalnızca finansal zorluk değil. Sayın Birol diyor ki: “Hidrojenin başarısını ya da başarısızlığı belirleme konusunda hükümetlerin tutumu çok önemli olacak. Uluslararası Enerji Ajansı’nın analizine göre devam etmekte olan 200’den fazla projenin çoğu hâlâ büyük oranda doğrudan devlet finansmanına güveniyor. Ancak akıllı politikalar, özel sektörü uzun vadeli temiz hidrojen tedarikini güvence altına almaya teşvik etmeli ve yatırımcılara en iyi işletmeleri desteklemek için teşvikler vermelidir.”

Hepsinden önce, “dünya, hidrojeni sürdürülebilir enerji geleceğimizin ciddi bir parçası yapmak için bu benzeri görülmemiş şansı kaçırmamalı” diye ekliyor. Bay Birol’un dilekleri, hidrojen teknolojisine yapılan yatırımları doğrudan desteklemek ve teşvik etmek için tasarlanan politikaları uygulayan ve giderek artan sayıda ülkede gerçekleşebilir[2].

Hidrojen yakıt hücreli taşıtların, halihazırda daha yaygın olarak kullanılan elektrikli taşıtlara cazip bir alternatif sunmasının çeşitli nedenleri vardır. İlk olarak, en iyi performans gösteren elektrikli araçlarda sadece 300km-400km olan menzile kıyasla bir hidrojenli otomobilin menzili 700km-800km’dir.[3]. Yakıt hücreli otomobiller, benzinli otomobillerle aynı hızda yakıt ikmali yapabilir – bu da bir elektrikli araçtaki şarj işleminden önemli oranda daha hızlıdır. Hidrojen, suyu parçalamak ve yakıt hücresi araçları için gereken hidrojeni üretmek için yenilenebilir enerji kaynaklarının ürettiği fazla elektriğin kullanılmasıyla oluşturulan tamamen temiz bir güç kaynağı olabilir.[4].

Temiz hidrojenin geliştirilmesi, hidrojenin ilerlemesini şimdiye dek sınırlayan bazı zorlukların üstesinden gelecektir. Geleneksel olarak, hidrojen üretmek temiz bir işlem değildir. Doğal gaz, mevcut birincil hidrojen üretim kaynağıdır ve bu yakıt maliyeti, toplam hidrojen üretim maliyetinin %45-75’ini oluşturur.[5]. Fosil yakıtlardan hidrojen üretmek aynı zamanda hidrojene olan talebin artması (1975’ten beri üç kat artmıştır); böylece geleneksel hidrojen üretimi tarafından üretilen emisyonların da artması anlamına geliyor. Şu anda yılda 830 milyon ton CO2 emisyonuna ende oluyor; bu rakam Birleşik Krallık ve Endonezya’nın CO2 emisyon toplamları ile neredeyse aynıdır[6].

Ancak ufukta iyi haberler var. Yenilenebilir enerjinin maliyeti düştükçe, yenilenebilir kaynaklardan hidrojen üretmek ve böylece emisyonları minimumda tutmak daha uygun hale geliyor. Geçenlerdeki “Geleceğin Hidrojeni” raporunda, IEA, yenilenebilir enerjiden hidrojen üretme maliyetinin, 2030 yılına kadar yenilenebilir enerji maliyetlerinin azalması ve hidrojen üretiminin ölçeğinin artması sonucunda %30 oranında düşebileceğini öngörmektedir:

“Yenilenebilir elektrik için, özellikle solar PV ve rüzgârdan kaynaklanan azalan maliyetlerle, elektrolitik hidrojene ilgi artmaktadır ve son yıllarda birkaç demonstrasyon projesi olmuştur… Solar PV ve rüzgar üretimi için azalan maliyetler sayesinde elektrolizörlerin mükemmel yenilenebilir kaynak koşullarına sahip bölgelere inşa edilmesi hidrojen için düşük maliyetli bir tedarik seçeneği haline gelebilir.[7]”

Hidrojenin zamanı geldi mi?

Her ne kadar hidrojen geçmişte “geleceğin enerjisi” olarak selamlanmış olsa da, Bay Birol bu sefer olayların farklı olabileceği değerlendirmesinde bulunan tek kişi değil.

IEA raporu şöyle diyor: “Hükümetler, şirketler ve diğer aktörler bu yakın vadeli fırsatları değerlendirdiği sürece, küresel enerji sistemlerinde hidrojenin temiz, uygun maliyetli ve yaygın bir şekilde kullanılmasına yönelik yeni ve güvenilir bir yol var”[8].

Çin’de, ülkenin elektrikli araç satışlarının artık dünya genelinde satılan her iki EV’den birini oluşturmasını sağlayan adam[9], hidrojen yakıt hücreli araçlara dayalı yeni bir otomotiv devrimi çağrısı yapıyor. Çin Bilim ve Teknoloji Bakanı olarak da hizmet veren eski Audi yöneticisi Wan Gang, Çin’in elektrikli taşıtların büyümesini desteklemek için kullandıklarına benzer bir ulusal sübvansiyon stratejisinin büyük bir etkisi olabileceğini söylüyor.

Wan’ın Güney Çin Sabah Postası’nda geçenlerde yayınlanan bir makalesinde “Hidrojenli bir toplum kurmaya çalışmalıyız” dedi. “Yakıt hücrelerine doğru ilerlememiz gerekiyor. ”

Bloomberg News’in son röportajında bu düşünce silsilesini devam ettirdi:

Hidrojen yakıt hücreli araçlar popülerlik ve erişilebilirlikte keskin bir şekilde yükselirse bu Çin otobüs sektörü için özellikle iyi bir haber olabilir. Hidrojen otobüsleri şu anda ful depo ile elektrikli araçlara göre %150 daha fazla sürüş yapabiliyor (200km’ye karşı 500km)[10]. Wan, Çin’de şehirlerarası otobüslerin, şehir içi otobüslerden çok daha fazla sayıda olduğu gerçeğini vurguluyor.

Bir Mitsui raporu, bir ulaşım devrimini tetiklemek için gerekli hidrojeni elde etmek için yeşil bir yöntem bile önermektedir. “Çin’de rüzgâr ve güneş enerjisinden elde edilen büyük miktarda fazla elektrik terk ediliyor. Tüm bu elektriğin hidrojene dönüştürülmesi durumunda, hidrojen yakıtını yaklaşık iki milyon kişisel binek aracına yükleme talebini karşılamak mümkündür.[11].”

Altyapıyı inşa etmek

Bunun gibi isteklere, gerçekleştirme şansına sahip olacaklarsa, büyük altyapı geliştirme çabalarının eşlik etmesi gerekecektir. Mevcut tahminlere göre bir hidrojen istasyonu kurmanın maliyeti 3,78 milyon ABD Doları ile 4,73 milyon ABD Doları arasındadır;[12] ancak, hidrojen istasyonlarının yapımı ve işletilmesi konusundaki düzenlemelerdeki -insansız çalışmasına izin verilmesi ve düşük maliyetli hidrojen kompresör ekipmanının kullanılmasına izin verilmesi de dahil olmak üzere- indirgemeler, bu maliyetleri yarıya indirmek için tasarlanmıştır.[13].

Hidrojen yakıt altyapısı açısından Çin, koca ülkedeki sadece 12 hidrojen yakıt istasyonu[14] ile hala ufak bir oyuncudur. Bununla birlikte, denizden komşusu olan Japonya, hidrojen yakıt hücreli araçlarda dünya lideridir. 2025 yılına kadar yolda 200.000 hidrojen aracı bulundurmayı ve bu rakamı [15]2030 yılında 800.000’e yükseltmeyi hedefliyor[16]. Bunlar, 2020 Tokyo Olimpiyatları’na “ülke yollarına milyonlarca hidrojen aracı koyma” yarışında başlangıç noktası olarak atıfta bulunulmasıyla birlikte 2020 yılının sonuna kadar açık ve faaliyette olması sağlanacak 200 hidrojen ikmal istasyonundan oluşan bir ulusal ağ tarafından desteklenecektir[17]”. Daha ileriye bakıldığında, 2025 yılına kadar 320[18] ve 2030 yılına kadar 900 hidrojen istasyonunun faaliyete geçmesi hedefleniyor[19].

Japonya’nın güçlü otomotiv üreticileri de, hidrojen yakıt altyapısının büyümesine katkıda bulunuyor ve Toyota, Nissan ve Honda da dahil olmak üzere 11 Japon firması, ülke genelinde hidrojen yakıt istasyonları geliştirmek için Japan H2 Mobility adlı bir girişim başlattı.

Japon başbakanı Shinzo Abe şöyle diyor: “Hükümetim 2050 yılında hidrojenin üretim maliyetini doğal gazdan daha ucuz hale getirmek için en az %90 düşürmeyi hedefliyor.”

Başka yerlerde, dünyanın kullanımda olan tüm yakıt hücreli araçlarının neredeyse yarısı Kaliforniya’da bulunuyor olabilir.[20] ABD devleti şu anda 4.200’den fazla yakıt hücreli araca hizmet veren 34 hidrojen istasyonuna ev sahipliği yapıyor[21]. Kaliforniya Enerji Komisyonu, 2018-2019 Yatırım Planı Güncellemesinin bir parçası olarak 40’tan fazla hidrojen yakıt istasyonunun tamamlanmasını finanse etmek için 92 milyon ABD Doları tutarında taahhütte bulundu.[22]. Kaliforniya’da yakıt hücreli otomobiller konusunda devam eden ilerlemelerle yakından ilgilenenler için bu hoş bir gelişme.

California Fuel Cell Ortaklığındaki Yasama Yardım ve İletişim Yetkilisi Keith Malone, şunları söylüyor: “En büyük sorun, altyapının inşa edilmesi, çünkü şu ana kadar gösterdiğimiz şey, bir hidrojen istasyonu açmanız durumunda, otomobil üreticileri bir araba satabilir.[23]”

Hyundai, Nikola ve uzun süredir Abdul Latif Jameel ortağı olan Toyota Motor Company şirketlerinin hidrojenle çalışan araçlar geliştirirken[24], Mercedes-Benz, GLC Yakıt Hücresi ile hali hazırda Avrupa pazarında yerini almıştır[25] ve Alman otomobil üreticisi BMW, X5 modeli ile hidrojen yakıt hücresi pazarına yakın zamanda bir giriş[26] yapması nedeniyle hidrojenin bir atılımın eşiğinde olduğu fikrinin arkasında oldukça güvenilirl olduğu açıktır.

Toyota, hidrojen yakıt hücresi teknolojisinin geniş bir araç yelpazesinde sürdürülebilir bir sıfır emisyon çözümü sunabileceğini uzun süredir savunuyor ve 2020’den sonra yakıt hücreli elektrikli araç satışlarında küresel ölçekte önemli bir artış öngörüyor.[27] Bu beklentiler doğrultusunda 2020’den sonra yılda 30.000’den fazla yakıt hücreli elektrikli otomobil üretmeyi planlıyor.[28] – 2018’de yılda 3.000’e göre anlamlı bir artış.

Suudi Arabistan‘da Suudi Aramco ve Air Products arasında varılan ve bu duyguları yansıtan ortaklık, geçtiğimiz günlerde ülkenin ilk hidrojen yakıt hücresi yakıt ikmal istasyonunu Dhahran Techno Valley Science Park’ta inşa etti.

İstasyonun pilot test aşaması için hidrojen yakıtlı araçlar, Toyota Mirai yakıt hücresi araçlarıyla birlikte Abdul Latif Jameel Motors ve Toyota Motor Corporation tarafından sağlandı.

Toyotai 20 yılı aşkın bir süredir hidrojene yatırım yapmaktadır. Mirai’yi 2014 yılında, ilk seri üretilen hidrojen yakıt hücreli araç olarak tanıttı. Mirai, sıkıştırılmış hidrojen gazıyla çalışan ve sadece su emisyonu olan sıfır emisyonlu bir araçtır. Otomobil, havadan gelen oksijeni yakıt deposundaki hidrojenle birleştirerek elektrik üreten bir yakıt hücresinden güç alır.

Abdul Latif Jameel’den Raad Al Saady şunları söyledi: “Toyota ile bu heyecan verici işbirliği, hidrojenle çalışan ulaşım araçlarının tanıtımı yoluyla Suudi Arabistan’ın sürdürülebilir enerji geleceğini inşa etmeye uzun süredir yaptığımız katılımı sürdürüyor. Günümüzde çoğunlukla petrol veya doğal gazdan üretilen hidrojen, sürücüye elektrikli araçlara kıyasla çok daha yüksek sürüş mesafesiyle aynı beş dakikalık benzin istasyonu yakıtı deneyimini sunan temiz ve sürdürülebilir bir yakıttır.”

Abdul Latif Jameel, uzun yıllar boyunca, hidrojen yakıt hücreli araçların mobilite için yeşil yeni bir geleceğe yönelik devam eden geliştirme, teslimat ve yaygın entegrasyonu konusunda Toyota Motor Corporation ile birlikte çalışmayı dört gözle bekliyor.

[1] How hydrogen can offer a clean energy future, World Economic Forum, 5 June 2019

[2] The Future of Hydrogen, IEA, accessed August 2019

[3] Fuel cell cars in for a lift as Japan looks to expand infrastructure, Nikkei Asian Review, 6 March 2018

[4] The coming hydrogen fuel cell evolution, Digital Trends, 21 July 2018

[5] The Future of Hydrogen, IEA, accessed August 2019

[6] The Future of Hydrogen, IEA, accessed August 2019

[7] The Future of Hydrogen, IEA, accessed August 2019

[8] The Future of Hydrogen, IEA, June 2019

[9] Wan Gang, China’s father of electric cars, thinks hydrogen is the future, South China Morning Post, 13 June 2019

[10] China’s Father of Electric Cars Says Hydrogen Is the Future, Bloomberg, 12 June 2019

[11] Development Potential of Hydrogen Fuel Cell Electric Vehicles in China, Mitsui & Co, March 2019

[12] Fuel cell cars in for a lift as Japan looks to expand infrastructure, Nikkei Asian Review, 6 March 2018

[13] Fuel cell cars in for a lift as Japan looks to expand infrastructure, Nikkei Asian Review, 6 March 2018

[14] The godfather of EVs in China has turned his attention to hydrogen cars, Green Car Reports, 20 June 2019

[15] Japan Sees Big Future in Hydrogen Cars, Engineering.com, 9 April 2019

[16] Japan: Taking a Lead in Hydrogen, The Chemical Engineer, 1 April 2019

[17] Japan’s hydrogen dream: game-changer or a lot of hot air? Financial Times, 17 June 2019

[18] Japan Fuel Cell Developments, Fuel Cell and Hydrogen Energy Association, 11 March 2019

[19] Japan Sees Big Future in Hydrogen Cars, Engineering.com, 9 April 2019

[20] Japan Is Betting Big On The Future Of Hydrogen Cars, NPR, 18 March 2019

[21] California Doubles Down on Hydrogen Infrastructure, World Business Academy, accessed July 2019

[22] California Doubles Down on Hydrogen Infrastructure, World Business Academy, accessed July 2019

[23] The coming hydrogen fuel cell evolution, Digital Trends, 21 July 2018

[24] The godfather of EVs in China has turned his attention to hydrogen cars, Green Car Reports, 20 June 2019

[25] BMW Promises To Join The Hydrogen Fuel Cell Party, Forbes, 1 July 2019

[26] BMW Promises To Join The Hydrogen Fuel Cell Party, Forbes, 1 July 2019

[27] Saudi Aramco and Air Products to build Saudi Arabia’s first hydrogen fuel cell vehicle fueling station, Abdul Latif Jameel, 25 January 2019

[28] Toyota plans to expand production, shrink cost of hydrogen fuel cell vehicles, Reuters, 26 July 2018