Daha Çevreci Doğalgaz Geliyor
Ülkemizde hidrojen ve doğal gaz karışımının evsel cihazlarda kullanılması ile ilgili ilk çalışma Türkiye Doğal Gaz Dağıtıcıları Birliği Teknik Merkezinde (GAZBİR-GAZMER), Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı desteği ve Yıldız Teknik Üniversitesi iş birliği ile gerçekleştirilmiştir. Konya’da kurulan laboratuvarda kapsamlı deneysel çalışmalar yapılmıştır. Güneş panelleri ve rüzgâr türbinleri ile elde edilen elektrik, alkali elektrolizörde hidrojen üretimi için kullanılmıştır. Hidrojen ve doğal gaz karışımının istenilen oranda sağlanması, hat boyunca hedeflenen karışım oranlarının korunması ve karışımın ocak ve kombi gibi evsel cihazlarda yanması test edilmiştir. Laboratuvarda gerçekleştirilen çalışmalarda doğal gaza hidrojen ilavesinin yanma performansı ve kombiden atılan baca gazı emisyonlarına etkisi araştırılmıştır. Laboratuvarda, doğal gaza (hacimce) %45’e kadar hidrojen ilave edilmiş, karışımdaki hidrojen oranının evsel ocak ve kombide yanma performansına etkisi incelenmiştir.
Gerçekleştirilen çalışmalar uluslararası dergilerde yayınlanmıştır. Sorgulu vd. 2023 çalışmasında hidrojen ve doğal gaz karışımının yakılmasına ait deneysel sistem sunulmuştur. Evsel cihazlar (doğal gazla çalışan ocak ve kombi) için deneysel ısıtma süreleri ve gaz tüketim oranlarını belirlenmiş, doğal gaz hidrojen karışımının maliyeti ve alt ısıl değeri hesaplanmıştır. 5 kg musluk suyu ortam sıcaklığından 60 °C'ye kadar ısıtılmış ve hem doğal gaz hem de hidrojen-doğal gaz karışımı için ısıtma süresi hesaplanmıştır. Bu çalışmanın sonuçları, %20'lik bir karışımda doğal gaza hidrojen eklendiğinde doğal gazın %8'inin tasarruf edilebileceğini göstermektedir. Bu arada, doğal gaza %20 hidrojen ilavesi ile su ısıtma süresinde %15,9'luk bir artış gözlenmiştir. Ozturk 2023a çalışmasında çeşitli hidrojen oranları için sistemin yanma performansı karşılaştırılmış, ocaktan salınan emisyonlar (CO, CO2 ve NOx) ölçülmüştür. Ayrıca, hidrojen ve doğal gazın üretimi, karıştırılması ve yakılmasını içeren bir ömür çevrim analizi gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlar, hidrojen karışım oranının %30’a çıkarılmasıyla yanma verimliliğinin %39,32'den %44,4'e yükseldiğini göstermiştir. Ozturk 2023b çalışmasında ise farklı tasarımlara sahip ocak başlıkları doğal gaz ve karışımla çalışan ocakta denenmiş ve geometrinin ısıtma performansı üzerindeki etkisi gözlenmiştir. Çalışmada beş farklı ocak başlığı tasarlanmış ve belirlenen miktardaki suyun kaynatılması için gereken ısı miktarları ölçülmüştür. Tüm ocak başlıkları farklı hacimsel debiler için de denenmiş, hacimsel debinin ısıtma süresine etkisi incelenmiştir.
Ayrıca gerçekleştirilen çalışmalardan elde edilen sonuçlar Türkçe literatüre katkı sağlanması amacıyla “Türkiye’de Yeşil Hidrojenin Üretilip Doğal Gaza Karıştırılması Çalışmaları Raporu” ismiyle Hidrojen Teknolojileri Derneği tarafından (Dincer vd. 2021) raporlaştırılmış ve “Hidrojen ve Doğal Gaz Karışımının Evsel Cihazlarda Kullanımının Deneysel ve Teorik Olarak İncelenmesi” başlıklı makale Cihannüma Teknoloji Fen ve Mühendislik Bilimleri Akademi Dergisinde (Sorgulu vd. 2022) yayınlanmıştır.
Hidrojenin doğal gaz şebekesine karıştırılmasını ele alan birçok proje dünya çapında devam etmektedir. Halen, başta Almanya, Birleşik Krallık, Fransa, Avusturya, Avustralya, Kanada ve ABD olmak üzere pek çok ülkede hem akademik hem endüstriyel ölçekte çalışmalar devam etmektedir. Son beş yıl içinde planlanan ve devam eden projeler Tablo 1’de verilmiştir. Ayrıca planlama aşamasında pek çok proje mevcuttur.
Tüm dünyada artan nüfus, yaşam kalitesindeki değişiklikler ve çevre bilincinin gelişmesi ile enerji sektöründe bir değişim ve dönüşüm gerçekleşmektedir. Fosil yakıt kullanımı sonucu ortaya çıkan başta karbondioksit olmak üzere sera gazı emisyonlarının azaltılması yeşil bir dönüşüm ile mümkündür. Yenilenebilir enerji kaynakları, nükleer enerji ve hidrojen yeşil dönüşüm için kritik oyuncular olarak ön plana çıkmaktadır.
Doğal gaz, küresel olarak toplam enerji talebinin üçte birini oluşturan ve (yoğun kullanım nedeniyle) en yüksek karbon emisyonunu üreten fosil yakıttır. Hidrojen ise düşük çevresel etki ve sürdürülebilir enerji açısından büyük ilgi görmektedir. Bu bağlamda hidrojen, enerji güvenliği ve sürdürülebilirlik için kritik bir enerji taşıyıcısı olarak görülmektedir. Doğal gazın yoğun kullanımı, mevcut rezervler ve hidrojenin düşük çevresel etkisi hidrojen ve doğal gaz çalışmalarına olan ilgiyi artırmaktadır.
Hidrojen, halk arasında bilinenin aksine, benzin ve doğal gaz gibi yanıcı yakıtlardan daha fazla veya daha az tehlikeli değildir. Hidrojenin bazı özellikleri, benzin veya diğer yakıtlara kıyasla güvenlik faydaları sağlamaktadır. Bununla birlikte, hidrojen de diğer tüm yanıcı yakıtlar gibi dikkatli bir şekilde kullanılmalıdır. Benzin ve doğal gaz gibi, hidrojen de belirli koşullar altında tehlikeli bir şekilde davranabilmektedir. Hidrojen için geliştirilecek standartlara uyulduğunda hidrojen de güvenli bir şekilde kullanılabilir. Güvenlik, hidrojenin üretiminden depolanmasına ve kullanımına kadar her aşama için önemli bir konudur. Yeterli güvenliği teyit etme ve izin tedarik süreçlerini basitleştirme amacıyla hidrojen için kodlar ve standartlar oluşturulmalı, tıpkı doğal gaz ve yenilenebilir enerjide olduğu gibi yasal düzenlemeler getirilmelidir.