Yenilenebilir (alternatif) enerji kaynakları üzerinde durulması gereken bir kavramdır.
Gün geçtikçe gelişen ve büyüyen dünyada tüketim büyük bir hızla artmaktadır. İnsanoğlu hızla artan ihtiyaçlarına karşılık verebilmek için her geçen gün yeni bir yöntem geliştirmekte ve yeni bir teknoloji üretmektedir. Bütün üretim yöntemlerinin ve geliştirilmekte olan teknolojilerin kullanımı için tek bir gerçek vardır. Bu gerçek üretilen bütün yöntem ve geliştirilen bütün teknolojilerin enerjiye ihtiyaç duyduğu gerçeğidir.
Geçmişten günümüze enerji ihtiyacı birçok farklı kaynaktan karşılanmıştır. Sanayi Devrimi ile birlikte enerji trendi büyük ölçüde değişmiş, enerji ihtiyacı Sanayi Devrimi’nden sonra 1980 yıllarına kadar ucuz olması ve bol bulunduğu düşünülmesi nedeniyle petrolden karşılanmıştır. Ancak petrol havzalarının giderek tükenmesi petrol fiyatını artırmış ekonomik krizlere neden olmuş; enerji kaynaklarının önemi ülkeler arasında savaşlara neden olacak kadar büyümüştür. Bunlarla birlikte artan petrol kullanımı, termik enerji sağlayıcıları çevreye ve ekolojik dengeye oldukça zarar vermiştir.
Ekolojik dengeye zarar veren bu kullanımlar sera etkisini doğurarak küresel ısınmaya yol açmıştır. İklim değişiklikleri ve tabiat olaylarının absürt biçimde seyretmesi bugün bu konuda en sık rastlanan örneklerdendir.
Enerji ihtiyaçlarının giderilmesi için doğanın insanlığa sunmuş olduğu sonsuz ve doğaya zarar vermeyen enerji kaynakları mevcuttur. İnsanoğlu doğaya zarar verdiğinin bir an önce farkına varmalı ve doğaya zarar vermeyen ve sonsuz bulunan bu yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmalıdır.
Yenilenebilir Enerji, sürekli devam eden doğal süreçlerdeki var olan enerji akışından elde edilen enerjidir. Yenilenebilir enerji kaynakları Güneş, Rüzgar, Biyokütle, Jeotermal, Hidrolik, Hidrojen ve Okyanus Enerjisi (Dalga ve Gel-Git) olarak sıralanabilir.
Bu kaynakların birçoğunu günümüzde duyuyoruz hatta kullanıyoruz fakat bunlardan belki de en sınırsız ve sürekli olanı Hidrojen enerjisini henüz o kadar tanımıyoruz. Bu yazımda hidrojen enerjisi nedir, nasıl elde edilir, hangi alanlarda kullanılır gibi konulardan bahsedeceğim.
Hidrojen 1500’lü yıllarda keşfedilmiş, 1700’lü yıllarda yanabilme özelliğinin farkına varılmış, doğada en çok bulunan çevre dostu ve yenilenebilir bir enerji kaynağıdır.
Hidrojen bir doğal yakıt olmayıp, birincil enerji kaynaklarından yararlanılarak su, fosil yakıtlar, nükleer, rüzgar, güneş ve biokütle gibi farklı hammaddelerden üretilebilen sentetik bir yakıttır. Üretilmesi aşamasında steam reforming, atık gazların saflaştırılması, elektroliz, fotoliz, kimyasal reaksiyonlar, radyoliz gibi alternatif birçok hidrojen üretim teknolojileri mevcuttur. Bu yöntemlerle elde ettiğimiz hidrojenden günümüzde doğrudan kullanım (alevli yakma), katalitik yüzeylere kullanım (alevsiz yakma) ve yakıt pili olmak üzere 3 yöntemle enerji elde edilebilmektedir.
Alevli Yakma ile Hidrojen, benzin ve doğal gaz gibi yakılabilir. Petrol türevi yakıtlara göre üstünlüğü salınımların daha az olmasıdır. Askeri ve endüstriyel amaçlar için hidrojen türbinleri ve araçlar için içten yanmalı motorlar geliştirilmektedir. Benzinli bir otomobil ortalama olarak 65 litre (47kg) benzin almakta olup, bu da enerji olarak 17 kg hidrojene karşılık gelmektedir.
Alevsiz Yakma ile Hidrojen, pişirme, su ısıtma, hacim ısıtma, absorbsiyonlu soğutma gibi işlemlerde kullanılabilir.
Yakıt Pilleri ile ise Hidrojenden elektrik üretimini sağladığımız teknolojidir. Gelin yakıt pillerini daha detaylı inceleyelim.
YAKIT PİLLERİ
Hidrojen elektrik üretmek için bir elektrokimyasal reaksiyon içinde yanma olmadan oksijenle birleştirilebilir. Bu reaksiyonun oluştuğu yer elektrokimyasal yakıt hücresi veya sadece yakıt hücresi olarak adlandırılır.
Yakıt pilleri temiz, sessiz, hareketli parça içermeyen ve yüksek verimli, doğalgaz veya diğer hidrojen içeren gazlardan elektrik ve ısı enerjisi üretim teknolojisidir.
Diğer enerji üretim teknolojilerinden çok farklı olarak yakıt pili yakıtın kimyasal enerjisini doğrudan kullanılabilir elektrik ve ısı enerjisine dönüştüren elektrokimyasal bir cihazdır.
Yakıt pili klasik piller gibi temelde; anot, katot ve elektrolitten oluşur. İki elektrot arasında elektrolit vardır. Anot elektrotuna yakıt elektrotu, katot elektrotu da oksijen elektrotu olarak isimlendirilebilir. Kullanılan elektrolite göre yakıt pillerinin çeşidi ve çalışma sıcaklığı aralığı değişiklik gösterebilir.
Hidrojen anot elektrota, oksijen ise katot elektrota gönderilir.
Anot elektrota gönderilen hidrojen molekülü, anot üzerinde yer alan kanalcıklardan geçerken elektron bu molekülden ayrılır ve molekül iyon yapıya dönüşür.
Elektron geçişine izin vermeyen elektrolit yalnızca hidrojen iyonunun geçişine ve katot elektrota ulaşmasına izin verir. Elektron ise harici bir devreden katoda iletilir. Katotta buraya gönderilen O2 elektrolit üzerinde gelen hidrojen iyon ve dış devreden gelen elektron reaksiyona girerek çevrim tamamlanır.
Açığa ise emisyon olarak saf su çıkar. Dış devre üzerindeki elektron hareketi ise elektrik akımını oluşturur. Bu akım direkt (DC) bir akımdır. Reaksiyon sonucu ayrıca ısı enerjisi de elde edilir.
Peki hidrojen enerjisi günümüzde hangi alanlarda kullanılıyor?
Hidrojen enerjisi ve yakıt pili teknolojisi dev otomotiv firmalarını bir süredir gündeminde hatta Toyota hidrojen yakıt hücreli Fuel Cell Auris modelini piyasaya sürmüş durumda. Fakat sadece durumun otomobilden ibaret olduğunu söylemek doğru olmaz bunun yanında hidrojenle çalışan deniz altıları, uçak ve roket motorları da mevcut.
Kısacası geleceğin kaynağı arayışında hidrojen enerjisi de çok güçlü bir alternatif gibi gözüküyor.