Hidrojen Arabalar Elektrikli Arabalara Karşı: Hangisi Daha Sürdürülebilir
Tarih: 29.03.2021
Yazar: Süleyman Mansuroğlu
Okuma Süresi: 8 dakika
Hidrojen arabaları elektrikli arabalardan daha mı yeşil? Hidrojen arabaları gelecek için en iyi ulaşım alternatifi olabilir mi? Evet, hareket halindeyken CO₂ salmıyorlar peki bu çevreyi kirletmedikleri anlamına mı geliyor?
HİDROJEN VE ELEKTRİKLİ ARABALAR NASIL ÇALIŞIR?
Hidrojenle çalışan bir araçta yakıt pilini besleyecek ve oksijenle karışacak olan yüksek basınçla sıkıştırılmış hidrojen gazı bulunur. Bur karışım elektrik motoruna güç sağlayacak elektrokimyasal bir reaksiyon oluşturur. Bu da hidrojenle çalışan arabaların (elektrik enerjisi ve motoru kullanımı nedeniyle) hem klasik petrolle çalışan otomobillere hem de elektrikle çalışan otomobillerle benzer özelliklere sahip olduğu anlamına gelir. Bu sebepten de ulaşım pazarında özel bir yere sahiptirler. Yakıt depolu veya tam hücreli elektrikli araçlar olarak da adlandırılabilirler.
Hidrojenle çalışan araçların yakıt depoları onların ana bileşenidir. Hidrojenin oksijenle karışımından elektrik elde edilir. Sonra bu enerji herhangi bir toksik egzoz gazı salınımı yapmadan aracı yürütmek için kullanılır. Bu süreç sonunda ortaya çıkan tek yan ürün H₂O moleküllerini oluşturan hidrojen ve oksijen atomlarının bağlanması sonucu ortaya çıkan su ve ısıdır. Mükemmel görünüyor, değil mi?
Bir diğer tarafta, elektrikli araçlar (EV) şarj edilebilir bir pilden veya diğer taşınabilir elektrik kaynaklarından akım çeken elektrik motorlarıyla çalışır. Hareket ettiklerinde kimyasal reaksiyon da olmaz. Piller önceden şarj edilmiş olduğunda sadece elektrik akımı oluşur.
Ama hangisi daha ekolojik ve sürdürülebilir? Nihai sonuçlara varmadan önce her bir araç türünün en önemli özelliklerine göz atalım.
HİDROJEN VE ELEKTRİKLİ ARAÇLARIN ARTILARI VE EKSİLERİ
Hidrojenle çalışan bir araç olan Hyundai Nexo ile yaklaşık 550km yolculuk yapabilirsiniz. Bu da elektrik tarafında türünün en iyisi olan Tesla Model S ile nerdeyse aynıdır. Yine de bu arabaların sürüş menzilini doğru söylemek biraz zor. Aracın içindeki yolcu sayısı, klima kullanımı, dur-kalk sıkılığı gibi faktörler bu menzili etkiler. Araştırma firmasına göre, tamamen elektrikli araçların çoğu tam şarjla 150-350 km arası gidebilir. Tam dolu depoyla hidrojenle çalışan bir araç ise 480 km gidebilir.
ŞARJ DOLUM İSTASYONLARI
EV için elektrik santrallerinin sayısı her gün artıyor. Ve Aralık 2018’e kadar ABD’de 20000 şarj istasyonu bulunuyordu. Buna karşın hidrojen dolum istasyonu (çoğunluğu belirli bir bölgede) 45’ten azdır. Nitekim, hidrojen arabalarının altyapısı, tedariki ve teknolojisi hala elektrikli araçların gerisinde.
GÜÇ VE DOLUM SÜRESİ
Hidrojenin yakıt deposu dolumu yapmak için gereken süre elektrikli araçlardan çok daha farklıdır. Tıpkı herhangi bir benzinli arabada olduğu gibi 5 ila 10 dakika sürer. Tesla’nın hızlı şarj cihazları (120 kW) pillere yarım saatte %80 güç sağlar. BMW i3 veya Nissan Leaf’in tamamen şarj olması ise sırasıyla 4 veya 8 saat sürebilir. Elektrikli arabaların güç alma süresi açıkça şarj istasyonuna ve konektörün türüne bağlıdır. Ancak kombinasyon ne olursa olsun şu anda bu süreler hidrojen arabalar için açık bir kazançtır. Bunun başlıca nedeni de 1kg hidrojenin 1 kilogram lityumdan 236 kat daha fazla enerji depolamasıdır.
ASIL SORUN HİDROJEN ELDE ETMEK
Hidrojen, evrendeki en yaygın element olmasına rağmen, Mavi Gezegende saf haliyle mevcut değildir. Bu da hidrojeni araçlarımızın yakıtı için kullanmak istiyorsak onu su, doğalgaz, fosil yakıtlar gibi diğer bileşiklerden üretmemiz gerektiği anlamına gelir. Bunun için enerji kullanılması gerekir ve bu durumda denkleme çevresel ve ekonomik maliyetler de girer.
Bir taraftan suyun elektroliz sürecini tersine çevirerek temiz bir şekilde hidrojen elde edebiliriz. Sorun şu ki, hidrojeni elde etmek için H₂O moleküllerini ayırma işleminin yüksek enerji harcaması onu pahalı bir işlem haline getiriyor. Bununla birlikte, bu enerji güneş veya rüzgâr gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından gelebiliyorsa, net enerji döngüsü düşük karbon alır ve süreç çevre dostu haline gelir. Yine de ele almamız gereken başka bir durum da sürecin verimliliğidir. Bu yöntem yalnızca %75 verimlidir ve elektrik kaybının %25’ine izin verir.
Bu nedenle, günümüzde çoğu hidrojen yakıtının, elektrolizden daha ucuz olan doğalgazın dönüştürülerek üretiliyor. Olumsuz tarafı, süreçte ortaya çıkan yan zararlı ürünler CO₂ ve CO küresel ısınmaya katkıda bulunur. Ayrıca, doğalgaz çıkarılırken metan sızıntısı nadir bir olay değildir. Bu moleküller sadece CO₂’e göre 86 kat zararlı olmakla kalmayarak küresel sera gazı salınımının %25’inden sorumludur.
HİDROJENLE ÇALIŞAN OTOMOBİLLERİN BAZI FAYDALARI
Elektrikli arabaların tipik lityum iyon pilleri yerine hidrojen yakıtlı otomobillerin yakıt depoları, lityum iyon pillerin yaşam döngüsünün sonu sorununu ortadan kaldırıyor. Bu pillerin geri dönüşümü çok zordur ve bu durum şimdilik bir artı olarak sayılabilir. Piller, hastaneler gibi kentsel binalarda yedek jeneratör olarak yeniden kullanmak için bazı projeler geliştirilmektedir.
Ayrıca, herhangi bir kirletici salınım olmadan sürüş, en iyi senaryo olan 40 dakikalık şarja ya da sık karşılaşılan durum 3-6 saatlik şarj süresine kıyasla 5-10 dakikada hızlı bir şekilde yakıt ikmali yapılması hidrojen yakıtla ulaşım için tartışılmaz bir kazançtır.
Bazı araştırmalar küresel CO₂ salınımını %27 azaltma potansiyeline sahip olduğunu gösteriyor. Bu potansiyel,
- Doğalgazdan metan sızıntıları nispeten az olduğunda
- Metanı parçalayarak hidrojen üretme
- Hidrojen yakıtı kullanımı kabul edildiğinde karşılanabilir.
HANGİSİ DAHA SÜRDÜRÜLEBİLİR
Yukarıda bahsedilen faydalara rağmen, günümüzde hidrojenin çoğu metan reformuyla üretilmektedir. Bu, süreçte üretilen CO₂ ve CO nedeniyle iklim değişikliğiyle mücadelede bir çözüm olarak hidrojenle çalışan araçların tüm potansiyelini ortadan kaldırıyor. Metan parçalama süreci iyileştirilirse bile uzun vadeli bir çözüm olması muhtemel değildir.
Yine de teknoloji geliştikçe, hidrojeni elde etmek için su elektrolizi işlemi iyileştirilebilir. Ve süreç daha verimli hale geldikçe daha da kullanılabilir. Çünkü, hidrojenli arabaların enerjiyi iki kez kullanması (hidrojen yapmak ve sonra onu araçlara güç vermek için kullanmak) anlamına gelirken, elektrikli araçların enerjiyi şebekeden hemen kullanabilmesi elektrikli araçlar lehine güçlü bir argüman. Bunun sebebi elektriği hidrojene dönüştürdükten sonra elektriğe geri döndürmek %45’e varan (onu bir sıvıya sıkıştırmak ve depolamak dahil) enerji kayıpları içerebilir.
Bununla birlikte, bilim insanlarına göre %86 verimliliğe ulaşabilecek proton değişim zarı gibi hidrojen üretmenin yeni yöntemleri geliştiriliyor. Günümüzde elektrikli arabalar farklı otomobil türleri ve şarj noktaları açısından daha erişilebilir bir araçtır. Hidrojenle çalışan arabalara kıyasla daha verimli süreçler içerirler. Ve lityum pilleri yeniden kullanılarak farklı amaçlara ulaşılırsa, en azından önümüzdeki birkaç yıl boyunca sürdürülebilir bir çözüm olarak kalacak gibi duruyor.
KAYNAKÇA & İLERİ OKUMA
Hidrojen Arabalar Elektrikli Arabalara Karşı: Hangisi Daha Sürdürülebilir Read More »
