ELEKTRİKLİ ARAÇTA UMDUĞUNU BULAMAYAN OTOMOTİV ENDÜSTRİSİNİN UMUDU HİDROJEN Mİ?

GELECEK GELDİ Mİ?

Kömür, benzin, dizel (motorin), doğalgaz, vb tüm fosil yakıtların yandıkları zaman karbon dioksit (CO2) ve su açığa çıkarıyor, söz konusu karbondioksitin atmosferde sera etkisi yaratması sonucu dünyamızın global ısınmaya maruz kaldığına, tersini iddia eden, bu işin öyle sabahtan akşama değil yüzlerce yıl sürecek bir süreç olduğunu iddia eden az sayıda alim olsa da (1), bilim insanları araştırma ve çalışmaları ile destek veriyor.

Yine bilim insanlarının önderliğinde globalde herkes karbon azaltımı tedbirleri arıyor. Bu konuda daha önce yazmıştım. (https://muratulker.com/y/iklim-felaketinden-nasil-kaciniriz/)

Şimdi de aslında zaten gelmiş olan geleceğin yakıtlarını ve teknolojilerini araştıralım. Buna elektrikli araçların yayılmasının önündeki sorunların basında yer alması da etkili oldu. Çünkü hem kısa pil (akü) süresi hem üretimindeki çevreye daha fazla zarar verme potansiyeli, hem de eskiyen pillerin atık olarak çevreye zarar vermesi ve tabii ki çok konuşulan yangın riskleri elektrikli araçlar harici diğer türlere merakımı artırıyor.

Karbon azaltımı konusunda hidrojen hemen ön sırada ve çok özel bir yer tutuyor, zira hidrojen yandığı zaman karbon açığa çıkarmıyor, sadece tertemiz su buharı çıkıyor, bu da dünyanın doğal buharlaşma yani yağış çevrimine uygun. Bu konuda 2021 yılında bir yazım vardı ve geleceğin yakıtı olarak hidrojenden söz etmiştim. (https://muratulker.com/y/yesil-in-matematigi/)

Ancak hidrojeni yakıt olarak kullanmak ve özellikle depolamak hiç de kolay değil, işte onun için Avrupa özel dağıtım hatları döşemeye bile başlamış, Air Liquide bunun için şu ana kadar 2 milyar Euro yatırım yapmış ve yeşil hidrojen üretim tesisleri kurularak 2000 km hat döşenmiş. Doğalgaz hattı gibi buradan yakıt amaçlı hidrojen alıp karbon bedellerinden kurtuluyorsunuz. Ancak öyle görünüyor ki bu yoldaki ciddi yatırım ihtiyacı ciddi bir engel oluşturuyor.

Hidrojen (H2) suyun hatta deniz suyunun elektrolizi ile elde ediliyor, en önemli maliyet unsuru elektrik. Tabii “yeşil” ve “karbon azaltacak” iddialar için yaptığınız her işin arka planını ve geride bıraktığınız ayak izlerini de kontrol etmeniz lazım. Elektroliz yaparken tükettiğiniz elektrik karbon ayak izi taşıyor mu diye başlayalım; eğer tüketiminizin kaynağı fosil yakıtların yanması ile üretilen elektrik ise, o zaman daha işe başlamadan ekside başlıyorsunuz. Bu şekilde bütün hammadde, sarf malzemesi ve yardımcı tesislerin sorgulanması gerekiyor ki gerçek anlamda gezegende karbon azaltımı amacına hizmet olsun.

Şu ana kadar çalışılmış ve ortaya konmuş tüm hidrojen depolama maliyetlerinin “yapılamayacak” kadar ekonomi dışı olması ve başta yüksek basınç olmak üzere ağır teknik şartlar içermesi işi çok zorlaştırıyor.

Bundan tam 27 yıl önce sektörün öncülerinden Mercedes Benz, hidrojen yakıtını fuelcell yani yakıt hücresi dediğimiz cihazda elektrik gücüne çevirip şehir içi hizmet otobüsleri üretmişti.

Ve şimdi 27 sene sonra elle tutulur bir gelişme olmaması işin ekonomik boyutu karşısında ne kadar çok engel olduğunun göstergesidir.

İlk hidrojen yakıtlı araçlar klasik fosil yakıtlı yani benzinli veya dizel bir aracın yaklaşık 3 katı bedelle tüketiciye sunuldu. Bu maliyete katlansanız bile bütün sistemin yakıt ikmalinden araç bakımına kadar entegrasyon gerekiyordu ki bu başarılamadı.

Ama Mercedes bu sevdadan vazgeçmedi. 2024 yılında bile hidrojen hibrit araçları piyasaya çıkarmaya devam ediyor. (3)

Bugün dahi, 2023 verilerine göre Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı’nın Alternatif Yakıtlar Veri Merkezi’ne göre, ABD’de yalnızca 57 adet hidrojen dolum istasyonu bulunuyor ve hepsi sadece Kaliforniya’da. Yani yola çıkıp bir Nevada’ya uzanalım derseniz yolculuğunuz ancak çekici ile ya da otostop ile devam eder.

Peki yakıt hücreli araç niye böyle yüksek bedelli idi, geleceği öngörebilmek için sorunları ne idi ona bakalım;

Yapı doğal olarak daha karışık, ilk modellerde tankın basıncı atmosfer basıncının 330 katı idi, şimdiki versiyonları ise 700 katı. Bunun için gerekli emniyetin alındığı söyleniyor ve şu ana kadar kayda geçmiş ciddi bir kaza yok; ancak bu belki de üretim ve kullanımın sınırlı olmasından.

Toyota hidrojen yakıtlı Mirai modelini büyük iddialarla piyasaya sürdü; ancak ilk nesil Mirai modeli 2,000 adetlik satışı geçemedi; ikinci nesil model ise 2021’den bu yana sadece 2,604 adet satıldı (4).

Ama diğer otomobil üreticileri hala hidrojenle çalışan yolcu araçları konusunda umudunu yitirmiş değil. Honda, 2023’te hidrojen yakıtlı CR-V tabanlı Crossover modelini tanıttı. Bu modelin de önündeki engel sınırlı sayıda dolum istasyonu; bu Mirai gibi satışını ve kullanılabilirliğini kısıtlayabilir. Ancak 2025 için yeni hibrit hidrojenli aracın da lansmanının yapıldığını belirtelim (5).

Otomobil sektörü hidrojenin yakıt olarak kullanımı konusundan vazgeçmiş değil, önlerine çıkan ve arka planda tüketiciyi caydıran düşük yükte verimsizlik, membran sorunları, yüksek motor sıcaklıkları gibi sorunları aşmak için şimdi yine hidrojenle çalışan ancak hidrojenin yakıt hücresinde elektriğe çevrildiği model yerine direkt olarak motorda yakıldığı modeller bir alternatif olarak görünüyor. Yani benzinli içten yanmalı motorda nasıl benzin hava ile karıştırılıp pistonlu silindirde yanarak güç üretiyorsa bu sefer benzin yerine hidrojen olacakmış. Kim bilir burada ne sorunlar, tehlikeler çıkacak; sonuçlarını göreceğiz.

Hidrojenli yakıtların kullanılabilirliğinin çalışıldığı ve her alternatifin üzerinde durulduğu bu süreçte Çin merkezli elektrikli araç furyası başladı. Elektrik şarj istasyonları kurmak, hidrojen dolum istasyonları kurmaktan daha kolay olduğu için daha hızlı yayılıyor. İlk modellerde pillerle kat edilen mesafeler düşük iken daha ileri teknolojilerle bu durum daha uzun mesafelere ve dolayısıyla daha güvenli kullanıma ulaştı. Ancak bu teknolojinin önündeki engelleri girişte açıkladım, öncelikle elektrikli araç çalışırken karbon salmıyor ancak o aracın pil yani akü imalatı sırasında işlenen lityum, nikel, kobalt gibi elementlerin madenciliği, cevher zenginleştirmesi gibi çeşitli safha işlemler daha araç kullanılmadan üzerine karbon ayak izi sabıkası yüklüyor. Üstelik, tüketici için en caydırıcı husus da pilinin bir ömrü olması. Arabanın geri kalan aksamı temiz tetik dururken pilin ömrü bitti diye neredeyse yeni araç fiyatı ile orantılanabilir rakamlarda pil masrafı çıkıyor. Bugün kullanılmış ve hurdaya çıkmış otomobil lastikleri nasıl piroliz gibi ileri teknolojilerle bertaraf edilmeye çalışılıyorsa daha da ileri teknolojiler bol miktarda karbon da salarak akü bertarafına girişirlerse sürpriz olmayacak. (6).

Bütün bu olumsuzluklara rağmen elektrikli araç furyası piyasayı etkiledi ve Avrupa otomotiv endüstrisini sarstı. Bugün geldiğimiz noktada Alman otomotiv devi VW bile zorlaşan rekabet sonucu yüz yıldır ilk defa fabrika kapatmayı ciddi olarak değerlendiriyor (7). Ama bu arada bir sürpriz daha var, iki ay önce VW’nin de geliştirdiği “next hydrogen fuel cell technology” için patent almak için başvuru yaptığı medyaya sızdı (8).

Öyle görülüyor ki otomotiv endüstrisi Hidrojeni sıvılaştırmayı çalıştı, nasıl petrol gazını sıvılaştırıp LPG, doğal gazı sıvılaştırıp LNG olarak kullanmayı denedi; ancak yüksek operasyonel maliyet bunu engelledi. Bunların üzerine hidrojeni direkt kullanmak yerine ilave bir işlemle bilinen (proven) proseslerle daha akıllı yakıtlara çevirmeye çalışılıyor.

Mesela Amonyak (NH3) hidrojenin tüm avantajlarına sahip ve onun gibi sıvılaştırılması gerekiyor ve kullanımı zor, ülkemizde ciddi rezervi olan sodyum bor hidrür (NaBH4) de bir başka alternatif ancak bunun için alınacak çok yol var. Görünen en kestirme alternatif hidrojeni Metanol (CH3OH) kılığına sokmak ki ancak bunun da karbon ihtiva etmesi “sıfır karbon” değil ancak azaltılmış karbon anlamına geliyor. Metanolü dizel yakıta kıyasla birim enerji üretimi için salınan CO2 miktarını orantılarsanız sadece %16.8 kadar ve bu hali şimdilik kaydı ile karbon azaltımı amaçlarına hizmet ediyor. Otomotive sektörü de bu işin peşini bırakmamış görünüyor.

Tabii ki bu alternatif yakıtları eski araçlarda kullanabilmek, her biri için elinizdeki mevcut benzinli ya da dizel motorlarda tadilat yapmanızı gerektiriyor. (9) Motor üreticisi MAN bu konuda Ar-Ge’sini tamamlamış; MAN metonol ile çalışan motor üretiminde daha ileride. (10). Eğer başarılı olursa otomobiller için en uygun yakıt olacağı düşünülüyor. MAN’ın sitesinde hidrojen yakıtlı kamyon satışı yaptığını da belirteyim. (11)

Yıllık ortalama 1750 gemi inşa eden tersane endüstrisinde 268 tane metanol yakıtlı motorla çalışan gemi sipariş edilmiş. Dünyada değişimi tüm hızıyla…

Bütün bu değişimler ve çabalara rağmen, topraktan fışkıran hazır enerji kaynağı petrol, yapay ve belki zorlama yakıtlara karşı üstünlüğünü hala sürdürüyor. Nereye kadar? Bir üçüncü dünya savaşı? Nice Basralar fosil yakıt savaşları yüzünden harap olmadı mı? (https://muratulker.com/y/ucuncu-dunya-savasi-cikarsa-turkiye-ne-olur/)

Badel harabül Basra deyimi yani “Basra Harap Olduktan Sonra”nın nereden çıktığını anlatan çok sayıda rivayet var; ama ben çok söylenenini anlatayım: Irak’ın Basra şehrine yolu düşen fakir bir derviş karnını doyurmak için kimin kapısını çaldıysa eli boş kalmış. Sadece bir kasap ona bir parça çiğ et vermiş. Ancak derviş eti pişirmek için ateş bulamamış. Ateş yakmak için kimden yardım istedi ise onu terslemiş. Bunun üzerine derviş “Allah’ım Basra halkının hayırsızlığından ve cimriliğinden sana sığınırım. Bana şu eti pişirecek bir parça ateş lütfet” diye yalvarmış.

Tam o sırada Basra’da büyük bir yangın çıkmış. Herkes sağa sola kaçışırken dervişi, yangın alevlerinden istifade yaktığı ateşle eti kızartıp, karnını doyurmanın telaşı içindeyken, ona önceden yardım etmeyen Basralılar, “Sonunda aradığın ateşi bulmuşsun” demişler.

Derler ki derviş de onlara bu cevabı vermiş: “Basra Harap Olduktan Sonra…” Bilmem anlatabildim mi?

Kaynakça

(1)https://www.nytimes.com/2020/07/16/books/review/bjorn-lomborg-false-alarm-joseph-stiglitz.html

(2) https://www.airliquide.com/group/press-releases-news/2023-09-14/air-liquide-takes-further-step-developing-hydrogen-sector-france ; https://corporate.exxonmobil.com/news/news-releases/2024/0624_exxonmobil-adds-air-liquide-to-worlds-largest-low-carbon-hydrogen-project

(3) https://www.autoblog.com/news/mercedes-benz-f-cell-world-drive-successfully-completed; https://www.linkedin.com/pulse/mercedes-benz-unveils-hybrid-hydrogen-fuel-cell-electric-heidi-kim/; https://www.daimlertruck.com/en/newsroom/pressrelease/successful-development-project-for-hydrogen-combustion-engines-52773753

(4) https://www.toyota.com/mirai/

(5) https://automobiles.honda.com/cr-v-fcev

(6) https://theconversation.com/batteries-are-the-environmental-achilles-heel-of-electric-vehicles-unless-we-repair-reuse-and-recycle-them; https://www.edmunds.com/electric-car/articles/electric-car-fires.html

(7) https://www.youtube.com/watch?v=o-EtWQ82F6E

(8) https://www.ecoticias.com/en/volkswagen-hydrogen-brands-secret/3047/

(9) https://www.youtube.com/watch?v=I1U2NF5UWOM

(10) https://www.youtube.com/watch?v=uuyAJ5Yl5Yg