Hidrojen temiz ve bol bir enerji kaynağı olarak muazzam bir potansiyele sahiptir. Ancak geleneksel teknolojileri ve teknikleri kullanarak bunu geniş ölçekte kullanmak kolay değildir. ABB'nin Sıcaklık ve Basınç Ürün Müdürü Jon Davison, ölçüm teknolojilerindeki son gelişmelerin ilgili zorlukların üstesinden gelmeye nasıl yardımcı olabileceğini ve potansiyel olarak yeni bir hidrojen devrimine yol açabileceğini açıklıyor.

Hidrojen evrende en bol bulunan kimyasal maddedir ve tüm normal maddenin kabaca yüzde 75'ini oluşturur. Renksiz, kokusuz, tatsız, toksik olmayan ve oldukça yanıcıdır. Tüm bu faktörler bir araya gelerek hidrojeni, eğer güvenli ve sürdürülebilir bir şekilde üretilebilirse, temiz enerji üretiminde potansiyel bir oyun değiştirici haline getiriyor.

Fosil yakıtlı bir ekonomiden yenilenebilir bir ekonomiye geçiş şüphesiz zorluklar da beraberinde getiriyor. Üstelik bir gecede sıfır karbonlu bir toplum yaratabilecek bir “sihirli değnek” de yok. Ancak hidrojen, bugün halihazırda mevcut olan teknolojileri kullanarak daha sürdürülebilir bir geleceğe giden yolda hızlı ilerlemenin önünü açabilir.

Hidrojene geçişi yönlendiren şey nedir?
Eğer toplum, Paris Anlaşması'nın belirlediği zaman dilimi içinde net sıfıra ulaşacaksa, bu, enerjimizi üretme şeklimizde büyük bir değişiklik gerektirecektir. Rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynakları gelecekteki enerji karışımının önemli bir parçasıdır, ancak bu kaynaklar doğaları gereği aralıklıdır. Bu durum, gelişmiş şebeke tasarımı ve yeterli yedeklilik ile bir noktaya kadar hafifletilebilse de, yararlanılabilecek sürekli enerji kaynaklarına sahip olmak yine de ihtiyatlı bir davranış olacaktır. Geleneksel olarak bu, kömür, nükleer ve doğal gaz anlamına geliyordu. Ancak bunların üçü de net sıfır bağlamında en azından bir dereceye kadar sorunlu kabul ediliyor.

Öte yandan hidrojen bol miktarda bulunur ve nispeten erişilebilirdir; bazı durumlarda mevcut altyapıyı kullanır. İklim değişikliğinin etkileri görünür hale geldikçe ve daha zarar verici hale geldikçe, temiz ve düşük karbonlu enerjiye geçişi hızlandırmak için yeni çözümlere giderek daha fazla ihtiyaç duyulmaktadır. Enerji güvenliği aynı zamanda daha sürdürülebilir enerjiye geçişi yönlendiren önemli bir faktör; pek çok ülke artan enerji fiyatları ve jeopolitik dalgalanmalar karşısında giderek daha fazla kendi kendine yeterli olmaya çalışıyor.

Bir element olarak hidrojenin kendisi görünmezdir. Ancak enerji kaynağı olarak kullanıldığında üretim yöntemine göre sınıflandırılır ve her birinin kendine has rengi vardır. Adlandırma kuralları bölgeden bölgeye farklılık gösterse de hidrojen, nasıl üretildiğine bağlı olarak gri, mavi, yeşil, siyah, kahverengi, pembe, sarı veya turkuaz olabiliyor.

Ölçeğin en altında çevreye en çok zarar veren siyah ve kahverengi hidrojen var. Bu işlemlerde CO₂ ve hidrojen üretim prosesi sırasında oluşan karbon monoksit yeniden yakalanmaz. Gri hidrojen şu anda hidrojenin en yaygın şeklidir ve bu, buhar reformasyonu adı verilen bir işlemle doğal gazdan veya metandan üretilir.

Mavi hidrojen, buharla dönüştürme işlemi sırasında üretilen karbonu yakalayıp, genellikle karbon yakalama ve depolama (CCS) olarak bilinen bir işlemle yeraltında depolayarak bunu bir adım daha ileri götürüyor. Bu yöntem, çevresel etkisi açısından siyah, kahverengi ve gri hidrojene göre büyük bir gelişmedir. Ancak süreç sırasında üretilen karbonun tamamı yakalanamadığı için tamamen karbonsuz bir yakıt kaynağı olarak kabul edilemez. Dahası, karbonun toprakta depolanması doğası gereği sürdürülemez.

Yeşil hidrojen, hidrojen üretiminin kutsal kâsesidir. Burası, suyu hidrojen ve oksijene ayırmak için elektroliz yoluyla hidrojenin üretildiği yerdir. Elektrik yenilenebilir kaynaklardan sağlanıyor ve çok az karbon emisyonu üretiyor veya hiç üretmiyor. Yeşil hidrojen temiz yanan bir yakıttır ve yan ürünü olarak yalnızca su üretir. Yeşil hidrojen küçük ölçekte kanıtlanmış olsa da, daha büyük ölçeklerde üretimini kolaylaştıracak teknoloji ve süreçler henüz geliştirilmemiştir.

Adım taşı yaklaşımı
Yeşil hidrojenin yaygın üretimine yönelik teknoloji ve altyapıya sahip oluncaya kadar, mavi hidrojen bir sonraki en iyi şeydir. Bu amaçla, mavi hidrojen kendi başına kusurlu bir çözüm olsa da, hayati bir kolaylaştırıcı teknoloji veya karbonsuz enerjiye doğru bir basamaktır. Modern çağdaki teknolojik ilerleme, paradigma değişimlerinden ziyade artışlarla gerçekleşmektedir ve büyük ölçekli yeşil hidrojen üretiminin, önce mavi hidrojen üretiminde uzmanlaşmadan başarılamayacağı yaygın olarak kabul edilmektedir.

Bu nedenle CCS aynı zamanda sıfır emisyonlu enerji üretimine giden yolculuğun da önemli bir parçasıdır. CCS bazıları tarafından tartışmalı olarak görülüyor ancak bunun net sıfıra bir gecede çözüm olmadığını ve düşünülmemesi gerektiğini hatırlamak önemlidir. Aksine, yeşil hidrojene ve emisyonsuz enerji üretimine daha geniş bir geçiş için bir basamak taşıdır. İdeal bir dünyada hemen karbonsuz bir varoluşa geçiş yaparız, ancak ciddi bir toplumsal bozulma olmadan bu kesinlikle gerçekçi değildir. Ekonomilerin uyum sağlaması, teknolojilerin gelişmesi ve altyapı projelerinin hayata geçirilebilmesi için zamana ve yatırıma ihtiyacı var. Mavi hidrojen ve buna bağlı olarak CCS, gelecekte yeşil hidrojen üretiminin uygun maliyetli ve hızlı bir şekilde artırılmasının önünü açabilir.

Hidrojen üretiminde doğru ölçüm
Hem mavi hem de yeşil hidrojenin üretimi, özellikle de büyük ölçekte, zorluklardan muaf değil. Hidrojen gazı son ürününün maksimum üretkenliğine, verimliliğine ve saflığına ulaşırken etkili ve güvenli çalışmayı sağlamak için proseslerin yüksek derecede hassasiyetle kontrol edilmesi gerekir. Bu değişkenlerin etkili kontrolü, etkili ölçümü gerektirir.

Bir miktar hidrojeni bir yerden başka bir yere taşırken, özellikle faturalandırma ve vergilendirme amacıyla, transfere ne kadar ürünün dahil olduğunu tam olarak bilmeniz gerekir. Bu genellikle akış ölçümü yoluyla elde edilir. Boruların ve diğer altyapının patlamamasını veya prosesin bütünlüğünü başka şekilde tehlikeye atmamasını sağlamak için basınç ölçümü de önemlidir.

Hidrojen gazının sıkıştırılması veya sıkıştırılması, onun ısı üretmesine veya kaybetmesine neden olur. Çok fazla üretmek, aşırı tutuşmasına neden olabilir ve bu nedenle güvenlik amacıyla sıcaklığın da ölçülmesi gerekir. Kalite de önemlidir. Azot gibi katkı maddeleri küçük miktarlarda eklenebileceğinden, piyasada satılan hidrojenin çoğu yüzde 100 saf hidrojen değildir. Bu nedenle hem alıcının hem de satıcının, fiyatı belirlemek ve daha geniş pazar için şeffaflık sağlamak amacıyla saf hidrojenin katkı maddelerine oranının ne olduğunu bilmesi gerekir.

Hidrojenin ölçümü kendine özgü zorluklar yaratabilir. Örneğin nüfuz, basınçlı aletlerde özel bir sorundur. Bunların içinde gazların, buharların ve sıvıların nüfuz edebileceği ince bir zar bulunur. Zamanla bu durum, kritik ölçümleri bozma riski taşıdığında ciddi bir sorun olabilecek kalibrasyon kaymasına neden olacaktır. Doğru uygulama için doğru ölçüm teknolojisinin seçilmesi, süreçlerin her zaman etkili ve güvenli kalmasını sağlamak açısından hayati öneme sahiptir.

Daha da önemlisi, bazı ölçümler belirli aşamalarda diğerlerinden daha önemli olsa da akış, basınç, sıcaklık ve kalite ölçümlerinin tümü en azından bir dereceye kadar gereklidir. Bunu yapmak, şirketlerin üretim, dağıtım ve nakliye aşamalarında olup bitenlerin tam bir resmini elde etmelerine olanak tanır.

Net sıfıra ulaşmak, dünya genelinde petrol ve gaz arama ve operasyonlarının önemli ölçüde küçültülmesini gerektirecektir. Ancak petrol ve gaz oldukça olgun bir endüstridir ve birçok ekonomi gelir, ticaret ve enerji güvenliği açısından büyük oranda petrol ve gaza bağımlı olmaya devam etmektedir. Dolayısıyla bu, iklim hedeflerinde ilerlemenin önünde büyük bir engel teşkil edebilir.

Hidrojen potansiyel olarak buradaki geçişi yumuşatmaya yardımcı olabilir. Ticari bir ürün olarak geleneksel fosil yakıtların yerini almasının yanı sıra, büyük ölçekli hidrojen üretimi için gereken altyapı, teknoloji ve uzmanlığın çoğu, petrol ve gaz endüstrileri için halihazırda geliştirilmiş ve mükemmelleştirilmiştir. CCS, daha yüksek bir verim sağlamak için mevcut kuyulara karbon enjekte edilmesiyle, petrol ve gaz prosesleri için kısa vadede fayda sağlayabilecek bir tekniğin örneğidir.

Hidrojen geleceğine doğru sonraki adımları atmak
Hidrojen üretimi, petrol ve gazla karşılaştırıldığında nispeten yeni bir endüstri olduğundan, onu çevreleyen düzenleyici çerçeve o kadar da karmaşık değildir. Hidrojen altyapısının eşzamanlı olarak büyütülmesine ayak uydurabilmesini sağlamak amacıyla bu çerçevenin ölçeğini büyütmek için hızlı bir şekilde ilerleme kaydedilmesi gerekiyor. Örneğin, petrol ve gaz uygulamalarındaki gaz sayaçları, dönüşüm cihazları ve yazılımlar için geçerli olan birçok standart, hidrojen için geçerli değildir. Bunun değişmesi gerekiyor ve hidrojen alanındaki ana paydaşların daha geniş endüstri için uygulanabilir standartlar oluşturmak ve uyumlu hale getirmek için bir araya gelmesi gerekiyor.

ABB, hem fosil yakıtlar hem de yenilenebilir enerji üretimi için önemli bir ölçüm çözümleri tedarikçisidir ve şu anda bu tartışmalara aktif olarak katılmaktadır. Ayrıca özellikle hidrojen endüstrisine yönelik bir dizi yeni çözüm geliştirdi. Bunlar arasında, geleneksel altın kaplamaya göre daha üstün ve daha uygun maliyetli bir alternatif olarak basınç, seviye ve akış ölçüm ürünlerinde kullanılan ve hidrojen nüfuzuna karşı son derece yüksek direnç sağlayan “H-shield” da yer alıyor.

ABB ayrıca şirketin petrol ve gaz ölçüm teknolojilerindeki engin deneyimine dayanarak geleneksel termovellere alternatif olarak bir dizi invazif olmayan çözüm geliştirdi. Dijital araçlar, operatörlerin cihazlarının her zaman doğru ve hatasız olmasını sağlamalarına yardımcı olabilir ve kestirimci bakım ve uzaktan çalıştırmaya geçişi kolaylaştırabilir.

ABB'nin Ölçüm ve Analitik hidrojen portföyü hakkında daha fazla bilgi için şu adresi ziyaret edin: https://new.abb.com/products/measurement-products/hydrogen

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://envirotecmagazine.com/2024/02/09/why-hydrogen-is-the-key-to-a-low-carbon-future/